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

Цель работы. 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 прилагаемой нагрузки.

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^о 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 (τ, МПа); угла внутреннего трения (φ^о); удельного сцепления (С, МПа) 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 удельного сцепления (С, МПа) и угла внутреннего трения (φ^о) 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.