5.1. Общие сведения о методе компрессионного сжатия и используемом оборудовании

Под компрессией следует понимать сжимаемость образца под действием нагрузок без возможности бокового расширения. При этом диаметр образца не изменяется. Деформация грунта выражается в изменении его высоты (h), которая происходит, главным образом, за счет уменьшения коэффициента пористости (е).

Испытания грунта методом компрессионного сжатия проводят в компрессионных приборах (одометрах) и компрессионно-фильтрационых приборах.

Испытания проводят в диапазоне давлений, которое либо принимается в пределах полуторного значения проектного давления на грунт, либо определяется в программе испытаний.

Для испытаний используются образцы различного состояния:

- ненарушенного сложения с природной влажностью;

- водоносыщенные;

- нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности

(насыпные грунты).

В состав установки для испытаний грунта в условиях компрессионного сжатия должны входить:

- компрессионный прибор (одометр), состоящий из рабочего кольца с внутренними размерами образца цилиндрической формы диаметром не менее 71 мм и отношение высоты к диаметру 1: 3,5;

- механизм для вертикального нагружения образца грунта;

- устройство для измерения вертикальных деформаций образца грунта.

Принципиальная схема одометра и компрессионно-фильтрационного приборов приведена на рис. 3 и рис. 4.

Рис. 3. Принципиальная схема одометра. Кольцо Терцаги.

1 – бронзовое кольцо; 2 – сосуд; 3 – второе кольцо; 4 – поршень с гнездом для стального шарика, который передает давление от пресса на грунт

Рис. 4. Принципиальные схемы компрессионно-фильтрационных приборов:

1 – корпус; 2 – поддон корпуса; 3 – основание корпуса; 4 – рабочее кольцо; 5 – направляющее кольцо; 6 – перфорированный вкладыш; перфорированный штамп; 8 – крышка; 9 – втулка; 10 – шток; 11 – спусковая пробка; 12 – штуцер; 13 – резиновая прокладка; 14 – заглушка; 15 – прижимное кольцо верхнее; 16 – прижимное кольцо нижнее; 17 – гайка; 18 – стойка; 19 – шланг; 20 – стеклянная трубка; 21 - индикатор; 22 – держатель; индикатора; 23 – опорная пятка индикатора; 24 – шарик; 25 – образец испытываемого грунта

Компрессионный и компрессионно-фильтрационный прибор тарируют на сжатие с помощью металлического вкладыша. Максимальное давление при тарировке принимают равным 1,0 Мпа, нагружение ступенями давления – 0,05 МПа с выдержкой по 2 мин.

На рис. 5 приведена принципиальная схема установки для испытаний грунта методом трехосного сжатия, дающей возможность бокового расширения образца грунта в условиях трехосного осесимметричного статического нагружения при σ 1 ≥ σ 2 = σ 3, где σ 1– максимальное главное напряжение; σ 2, σ 3 – минимальные, или же промежуточные главные напряжения.

Рис. 5. Принципиальная схема установки для испытаний грунта методом трехосного сжатия

1 – основная камера; 2 – корпус камеры; 3 – вентиль для выпуска воздуха; 4 – шток; 5 – образец грунта в оболочке; 6 – верхний штамп; 7 – нижний штамп; 8 – трубка для дренирования и измерения давления в поровой жидкости; 9 – трубка для заполнения камеры и измерения давления в камере; 10 – манометр; 11 – индикатор; 12 – уплотнитель.

Особенности тарировки камеры трехосного сжатия описаны в гос. стандарте (ГОСТ 12248–96 “Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости”, стр. 74–75).