2. Типы трехосных испытаний Неконсолидированно-недренированные испытания

Проводятся в условиях невозможности отжатия воды из образца грунта. Для этого между нагрузочными штампами и торцом образца грунта вводятся тонкие полиэтиленовые диски. Дополнительная, осевая нагрузки прикладывается сразу же после создания бокового давления в рабочей камере прибора. Скорость приложения нагрузки быстрая, не превышает 2 минут. Поровое давление не измеряется в ходе опыта. Параметры прочности и определяются как функция полных напряжений. Говорят, что данные испытания проводят по «быстрой схеме».

Рис. 10. Определение показателя недренированной прочности

Рис. 12. Предельные огибающие в эффективных и полных напряжениях

Консолидировано дренированные испытания

Образец грунта находится между двумя пористыми дисками, через которые возможно отжатие воды из образца грунта. После создания бокового давления дожидаются рассеивания порового давления, обычно не менее 24 часов. Девиаторное напряжение после стабилизации деформаций при консолидации прикладывается медленно. Опыт длится, в зависимости от грунта, обычно от двух дней до 2 недель. Данные испытания относят к категории «медленных» трехосных испытаний. По меньшей мере, необходимо провести не менее трех испытаний при различном боковом давлении, чтобы построить предельную прямую. Параметры прочности и определяются в эффективных напряжениях в этих испытаниях.

На рис. 13 показаны зависимости, характеризующие процесс деформации нормально уплотненной и переуплотненной глины. Опыты показывают на то, что при девиаторном нагружении объем образца грунта уменьшается вплоть до состояния разрушения. В переуплотненных глинах вначале девиаторного нагружения объем образца уменьшается, а затем расширяется. Процесс расширения грунта при сдвиге называют дилатанцией. Говорят, что образец дилатирует.

В консолидировано дренированных испытаниях полное напряжение равно эффективному, так как поровое давление равно нулю. Эффективные напряжения принято обозначать с индексом т.е., , а полные без индекса, как . Поэтому можно записать для консолидировано дренированных испытаний условие равенства и . Если испытания проводятся по траектории сжатия то , отсюда является наибольшим главным напряжением, а наименьшим главным напряжением.

Используя результаты нескольких испытаний при различном всестороннем давлении можно построить круги Мора, касательная к которым является огибающей предельного равновесия Мора-Кулона. Результаты построений

Рис. 13. Предельные огибающие: а – нормально уплотненная глина; б – переуплотненная глина

показывают, что у нормально уплотненных глин сцепление равно нулю (рис. 4 а). Наклон предельной прямой определяет угол внутреннего трения из условия прочности

.

Консолидировано-недренированные испытания

Образец грунта находится между двумя пористыми дисками, через которые

возможно отжатие воды из образца грунта. После создания бокового давления дожидаются рассеивания порового давления. На этой стадии эффективные напряжения равны боковому давлению. Затем кран дренирования закрывается, и образец нагружается до разрушения. В течение недренированной стадии нагружения поровое давление измеряется. Стадия консолидация обычно занимает 24 часа, а стадии сдвига от 2-10 минут до 2 часов. Параметры прочности и могут быть получены как в эффективных, так и полных напряжениях из этого испытания.

Используя результаты испытаний нескольких образцов нормально уплотненной глины (OCR =1) глины можно построить круги Мора (рис. 14) и проведя к ним касательную, определить параметры прочности для условий консолидировано недренированного нагружения.

Рис. 14. Консолидировано-недренированные испытания нормально уплотненной глины

Круги Мора А и В для полных напряжений показана на рис. 14 пунктирными линиями. Эффективные круги напряжений Мора С и D получены смещением влево кругов А и В на величину порового давления , где - предельное значение девиатора напряжений. Касательные к кругам Мора позволяют найти параметры прочности и в эффективных и полных напряжениях, соответственно. Силы сцепления равны нулю.

Для образцов нормально уплотненных глин сцепление равно нулю, а угол внутреннего трения зависит от типа грунта, увеличиваясь с уменьшением числа пластичности.

Рис. 15. Консолидировано-недренированные испытания переуплотненной глины (А.Бишоп)

На рис. 15 приведены результаты испытаний образов переуплотненной глины в условиях консолидировано-недренированного нагружения. Результаты опытов представлены в эффективных и полных напряжениях. Как и для нормально уплотненной глины угол внутреннего трения в эффективных напряжениях оказывается больше, чем в полных напряжениях. Силы сцепления для переуплотненной глины практически равны нулю при определении их в эффективных напряжениях.