Лабораторная работа № 7

СЖИМАЕМОСТЬ ГРУНТОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛНОЙ ПРОСАДОЧНОСТИ ГРУНТА (ГОСТ 12248-96, ГОСТ 23161-78)

1. Сжимаемость грунтов.

Цель работы: определение характеристик сжимаемости грунта а и Е в условиях невозможности его бокового расширения; а – коэффициент уплотнения или сжимаемости, 1/МПа; Е – модуль деформации грунта, МПа.

Сжимаемостью грунтов называют способность их уменьшаться в объеме (давать осадку) под действием внешнего давления.

Сжимаемость глинистых пород зависит от их минералогического состава, степени дисперсности, состава обменных катионов, пористости, а также от состояния породы и условий сжатия.

Каждому сообщенному на грунт давлению соответствует определенная пористость и влажность.

Графически зависимость пористости от давления, при невозможности бокового расширения, изображают компрессионной кривой (пример построения кривой приведен в приложении Г).

Для построения ее на оси абсцисс откладывают вертикальные давления Р_i, а по оси ординат – соответствующие им коэффициенты пористости е_i.

На небольшом отрезке компрессионную кривую можно заменить прямой. Тангенс угла наклона этой прямой характеризует компрессию (сжимаемость, деформируемость) грунта на данном интервале давлений и является коэффициентом компрессии а.

Кроме того, по результатам компрессионных испытаний рассчитывают и модуль деформаций Е, играющий важную роль при расчете осадок фундаментов зданий и сооружений.

Общие сведения о требованиях ГОСТ 12248-96 /1/.

Метод, принятый в ГОСТ 12248-96 /1/, распространяется на глинистые грунты. Характеристики сжимаемости могут определяться для грунтов естественной влажности или полностью водонасыщенных. Условия проведения испытаний должны соответствовать тем условиям, в которых будет находиться грунт основания в период строительства, эксплуатации здания или сооружения, возводимого на этом основании (при сохранении естественной влажности, или при обводнении основания, закреплении грунта, его уплотнении, замене насыпным грунтом и др.).

Необходимое оборудование:

1. Компрессионный прибор К–1М – одометр «Гидропроект» с площадью кольца S = 60 см², высотой кольца h₀ = 25 мм и соотношением рычагов прибора 1/10 (рисунок 7).

2. Монолит образца грунта ненарушенной структуры и естественной влажности, согласно ГОСТ 12071-2000 /2/.

3. Индикатор деформаций часового типа с ценой деления шкалы 0,01 мм (для измерения вертикальных деформаций образца при действии уплотняющей грунт нагрузки).

4. Набор гирь массой по 3 кг.

Проведение эксперимента в лабораторных условиях

по ускоренной схеме.

Ход работы:

1. Кольцо с образцом грунта покрывают с двух сторон увлажненными фильтрами, вставляют в верхнюю часть стакана и производят сборку одометра.

2. На поверхность образца устанавливают перфорированный штамп, в углубление которого кладут шарик. Сверху на собранный стакан навинчивают кольцо–арретир, ограничивающий набухание образца при замачивании.

3. Собранный прибор помещают на столик компрессионного прибора так, чтобы шток пресса рычажного устройства находился над шариком.

4. Закрепляют индикаторы в рабочем положении на нулевой отсчет, соответствующий начальному положению поверхности образца до приложения нагрузки.

5. Через каждые три минуты увеличивают нагрузку ступенями по 0,05 МПа до конечной нагрузки 0,3 МПа (на рычаге подвески 18 кг).

6. Записи ведут в журнале (таблица 13).

7. Опыт закончен или может быть продолжен при необходимости определения величины относительной просадочности испытываемого грунта.

Исходные данные:

h_о – высота образца до начала испытаний (h_о = 25 мм); е_о- коэффициент пористости до начала испытаний, определенный в лабораторной работе № 5.

Рисунок 7 - Принципиальная схема компрессионного прибора (одометра):

1 – испытуемый образец; 2 – жесткое грунтоотборочное кольцо; 3 - обойма-корпус; 4 - поддон; 5 – фильтр; 6 - полость; 7 – направляющее кольцо; 8 – штамп-фильтр; Р – сжимающее давление

Таблица 13 - Журнал компрессионных испытаний

Груз на под-веске, N, кг	Дав-ление Р, МПа	Деформации образца, мм			Относительная деформация εi	Изменение коэффициента пористости ∆еi = εi(1+ео)	Коэффициент пористости еi = ео - ∆еi
		№ 1	№ 2	cреднее ∆hi
3	0,05
6	0,10
9	0,15
12	0,20
15	0,25
18	0,30
Замачивание
18	0,30
24	0,40

Величина относительной деформации образца грунта:

ε_i = ∆h_i/h_o .

Вычисляют коэффициенты пористости е_i, соответствующие давлению Р_i , используя формулу:

е_i = е_о- ∆е_i ; ∆е_i =

По известным значениям е_i и Р_i строят график зависимости е_i = f(Р_i) - компрессионную кривую.

Пример построения компрессионной кривой приведен в приложении Г, рисунок 1.

Коэффициент уплотнения (сжимаемости) в интервале давлений 0,1-0,3 МПа вычисляется по формуле:

1/МПа,

где е_0,1 и е_0,3 – коэффициенты пористости, соответствующие давлениям 0,1 и 0,3 МПа.

Модуль деформации грунта Е в интервале давлений 0,1-0,3 МПа вычисляются по формуле:

МПа ,

где β - безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента бокового расширения грунта и принимаемый равным: 0,74 – для лессовидных супесей, 0,63 – для лессовидных суглинков, 0,40 – для лессовидных глин.