Тема 6. Прочностные свойства грунтов. Методика изучения. Обработка результатов

Цель. Ознакомиться с методом и методикой определения сопротивления срезу образцов грунтов на одноплоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью среза, применяемых при исследованиях грунтов оснований фундаментов зданий и сооружений.

Задание.

1. Ознакомиться с ГОСТ 12248–96 "Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости". Дать краткое описание прибора, используемого для определения прочностных характеристик по методу одноплоскостного среза.

2. Ознакомиться с методикой проведения опыта на срез. Описать методику лабораторных испытаний грунта. При описании методики отразить применяемые схемы испытаний, особенности их выбора и обоснование размера ступеней.

3. По представленным данным, полученным при испытании образца на срез построить график зависимости сопротивления грунта срезу от нормального давления, τ = ƒ (σ).

4. Вычислить по формулам угол внутреннего трения φ и удельное сцепление С, МПа.

5. По результатам лабораторных испытаний сделать вывод о прочности исследованного образца грунта.

Контрольные вопросы.

1. В чем заключается сущность метода одноплоскостного среза?

2. Охарактеризуйте основные схемы испытаний грунтов методом одноплоскостного среза. Каковы основные критерии выбора схемы испытаний и размера ступеней нагрузок?

3. Охарактеризовать принципиальные особенности установки, используемой для испытаний образцов грунта методом одноплоскостного среза

4. В чем заключаются особенности проведения испытаний образцов по схеме консолидированного–дренированного одноплоскостного среза?

5. В чем заключаются особенности проведения испытаний образцов по схеме неконсолидированного–недренированного одноплоскостного среза?.

6. Какие способы используются при обработке результатов, полученных при испытании образцов грунтов методом одноплоскостного среза? В чем суть этих способов?

6.1. Общие сведения о методе одноплоскостного среза и используемом оборудовании

Испытание грунта методом одноплоскостного среза прово­дят для определения следующих характеристик прочности: сопротив­ления грунта срезу т; угла внутреннего трения φ; удельного сцепления с для песков (кроме гравелистых и крупных), глинистых и органо-минеральных грунтов.

Эти характеристики определяют по результатам испыта­ний образцов грунта в одноплоскостных срезных приборах с фик­сированной плоскостью среза путем сдвига одной части образца относительно другой его части касательной нагрузкой при одновре­менном нагружении образца нагрузкой, нормальной к плоскости среза. Не допускается испытывать грунты, выдавливае­мые в процессе испытания в зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки.

Сопротивление грунта срезу определяют как предельное среднее касательное напряжение, при котором образец грунта среза­ется по фиксированной плоскости при заданном нормальном напря­жении. Для определения с и φ необходимо провести не менее трех испытаний при различных значениях нормального напряжения.

Для испытаний используют образцы грунта ненарушенного сложения с природной влажностью или в водонасыщенном состоя­нии, или образцы нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности (в т.ч. при полном водонасыщении), или образцы, отобранные из уплотненного массива, для искусственно уплотненных грунтов.

Образцы просадочных грунтов испытывают в водонасы­щенном состоянии, В необходимых случаях сопротивление срезу для просадочного грунта может определяться при природной влажности или при влажности на границе раскатывания, если последняя превышает природную;

Образцы набухающих грунтов испытывают при природной влажности. В необходимых случаях - в условиях полного водонасыщения после стабилизации свободного набухания или набухания (уплотнения) при задан­ном нормальном давлении;

Образцы засоленного грунта испытывают после предварительно выщелоченного грунта после стабилизации суффозионной осадки при заданном нормальном давле­нии;

Образцы насыпных грунтов – при их максимальной, требуемой или достигаемой плотности.

Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой от 1/2 до 1/3 диаметра. Для однородных глинистых грунтов (без включе­ний) допускается при испытаниях в полевых лабораториях уменьшать диа­метр образца до 56 мм.

В состав установки для испытания грунта методом одно­плоскостного среза должны входить:

- срезная коробка, состоящая из подвижной и неподвижной час­тей и включающая рабочее кольцо с внутренними размерами не менее 70 мм, жестких сплошного и перфорированного штампов;

- механизм для вертикального нагружения образца;

- механизм создания касательной нагрузки;

- устройства для измерения деформаций образца и прикладывае­мой нагрузки.

Для испытания образца песчаных грунтов приме­няют срезную коробку с нижней подвижной частью.

Конструкция срезного прибора должна обеспечивать пер­воначальное вертикальное давление на образец (от веса штампа и измерительных приборов на нем) не более 0,025 МПа.

При тарировке срезной коробки в соответствии с паспор­том на прибор устанавливают поправки на преодоление трения по­движной части срезной коробки.

При необходимости предварительного уплотнения образца могут применяться уплотнители, позволяющие производить уплотнение при заданном давлении и сохранении природной или заданной влажности, а также в условиях полного водонасыщения.

В состав уплотнителя должны входить следующие основные узлы:

- цилиндрическая обойма, в которую помещается рабочее кольцо с образцом;

- жесткий перфорированный штамп;

- механизм для вертикального нагружения образца;

- ванна для водонасыщения образца;

- гидроизолирующие элементы;

- устройство для измерения вертикальных деформаций образца.