Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 36 )

Если по особому заданию определение сжимаемости производилось с разгрузкой образца грунта, то на графике и в табл. 36 дополнительно должны быть приведены данные разгрузки. По особому заданию величины относительного сжатия l также могут быть выражены в соответствующих им величинах коэффициента пористости e, вычисляемых по формуле

e = e0 – l (1 + e0). (72)

В этом случае результаты вычисления коэффициентов пористости также приводят в табл. 36. Построение компрессионной кривой рассмотрено в приложении 7.

7.15.9.4. По специальному заданию могут быть определены и другие показатели деформируемости грунтов (например, структурная прочность, коэффициент консолидации и др.) после проведения испытаний по одной из схем, приведенных в приложении 7.

Тарировка прибора

7.15.9.5. Помещают в прибор вместо образца грунта стальную болванку, равную по высоте кольцу-обойме, а также два кружка влажной фильтровальной бумаги: один - под болванку, другой - на болванку. Заполняют пп. I-V табл. 37.

Таблица 37

Тарировка прибора

I. Прибор № _____________________________________________________________________

II. Система прибора: ______________________________________________________________

III. Площадь штампа: _____________________________________________________________

IV. Отношение плеч рычага: _______________________________________________________

V. Масса деталей, не уравновешиваемых противовесом: _______________________________

VI. Данные тарировки:

Нагрузка m, кг	Давление p, МПа	Показания индикаторов, мм	Деформация сжатия прибора, мм	Средняя поправка на сжатие прибора, мм
1	2	3	4	1	2	3	4

7.15.9.6. Выполняют операции, указанные в п.7.15.5.2 и записывают начальное показание индикатора, соответствующее нулевому давлению, в графу 3 п. VI табл. 37.

7.15.9.7. Передают на образец через штамп последовательно давление pi = 0,01; 0,02; 0,03; 0,05 МПа и далее увеличивают его ступенями по p = 0,05 МПа до величины порядка p = 1 МПа.

Вычисление массы грузов m (кг), соответствующих величинам давления p (МПа) производят по формуле (71).

7.15.9.8. Выдерживают каждую ступень давления в течение 2-3 минут и записывают величины давления и соответствующие показания индикатора в графы 1, 2 и 3 п. VI табл. 37.

Вычитают из начального показания индикатора последующие показания, соответствующие различным давлениям, и результат показания индикатора записывают в графу 4 п. IV табл. 37.

7.15.9.9. Повторяют тарировку прибора не менее 3-х раз и рассчитывают по полученным данным среднее арифметическое значение деформации прибора Dhs в миллиметрах (поправка на сжатие) для каждого значения давления p. Величину средней деформации прибора заносят в п. VI табл. 37.

7.15.9.10. Строят в прямоугольных координатах график зависимости Dhs = f (p), откладывая по оси абсцисс значения величины p и по оси ординат соответствующие им величины Dhs. Этот график будет показывать величины поправок на деформацию при сжатии прибора для каждого давления.

7.15.9.11. Для установления поправок к прибору на деформацию при его разгрузке загружают прибор до заданного давления p, затем разгружают его до нулевого значения давления, загрузку и разгрузку прибора выполняют согласно пп.7.15.9.5-7.15.9.10.

Остаточные деформации прибора при каждом значении давления p будут являться поправками при разгрузке.

7.16. Компрессионные исследования крупнообломочных грунтов

7.16.1. Компрессионные исследования крупнообломочных грунтов рекомендуется производить на крупномасштабных установках.

Во ВНИИГ им. созданы большие компрессионные приборы БО-660 и БО-1560 для определения характеристик сжимаемости крупнообломочных грунтов. Эти приборы представляют собой мощные прессовые установки, рассчитанные на усилия 500-1000 т.

Комплект БО-660 (рис. 23) состоит из пресса ПСУ-500 и трех типов стальных одометров диаметром 660 и высотой 200, 660 и 1320 мм.

Комплект БО-1560 (рис. 23) состоит из двух прессов ПСУ-500, двух стальных траверс, толстостенного (d = 30 мм) одометра диаметром 1560 и высотой 470 мм.

7.16.2. Давление штампа на образец передается ступенями 0; 0,5; 1; 2; ...; 9; 10 МПа.

Диапазон нагрузок выбран с учетом напряжений, которые могут возникать в различных по высоте слоях тела плотины практически неограниченной высоты.

На каждой ступени нагрузки давление следует выдерживать постоянным до условной стабилизации деформаций образца (менее 0,001 мм/мин), скорость нагружения между ступенями должна составлять ~0,1 МПа в мин. Общая продолжительность экспериментов может быть различной (от 40 до 450 мин).

Рис. 23. Компрессионные приборы

а) БО-660; б) БО-1560;

1 - пресс ПСУ "500"; 2 - пульт управления пресса; 3 - пресс ПММ "500"; 4 - одометр, размером 200х660 мм; 5 - одометр, размером 660х660 мм; 6 - одометр, размером 1320х660 мм;

7 - одометр, размером 470х1560; 8 - траверсы; 9 - штампы; 10 -колонны пресса

7.17. Определение характеристик прочности (угла внутреннего трения и удельного сцепления) песчаных, глинистых и крупнообломочных грунтов

7.17.1. Общие положения

7.17.1.1. Определение характеристик прочности грунтов должно производиться в лаборатории для всех видов грунтов основания и тела плотины на образцах соответственно с ненарушенной и нарушенной структурой (ГОСТ 12248-78).

7.17.1.2. В процессе возведения плотины следует определять характеристики прочности по образцам, отобранным из сооружения на разных этапах строительства с поверхности насыпи и с глубины, соответствующей структуре грунта после его уплотнения.

7.17.1.3. Исследование прочностных характеристик следует производить в диапазоне вертикальных нагрузок, имеющих место в сооружениях и основаниях, с учетом условий строительства. Испытания надлежит производить не менее, чем при трех вертикальных давлениях величиной до 1 МПа; при давлениях, превышающих 1 МПа, ступени нагрузок должны быть не более 0,5 МПа. При каждой вертикальной нагрузке рекомендуется производить не менее двух опытов.

7.17.1.4. Основными методами лабораторного определения характеристик прочности грунтов являются методы среза и раздавливания (трехосного сжатия).

7.17.2. Испытание песчаных и глинистых грунтов в срезных приборах

7.17.2.1. Для определения характеристик прочности песчаных и глинистых пород по сопротивлению сдвигу одним из основных является метод испытаний их в срезных приборах.

Прибор состоит из следующих основных деталей (рис. 24):

а) срезной коробки, состоящей из неподвижной верхней части 4 и подвижной нижней - каретки 5; на дно каретки помещают гладкую металлическую пластинку 6 с вертикальными отверстиями диаметром не более 1 мм; с нижней стороны пластинка должна иметь круговые концентрические и радиальные бороздки, обеспечивающие свободное поступление воды к помещенному на пластинку образцу грунта и ее отвод;

б) обоймы 2 для образца грунта; она должна состоять из двух отдельных равных по высоте частей, скрепляемых болтами или иным приспособлением; между этими частями должен оставаться зазор (от 1 до 2 мм); для определения сопротивления срезу образцов грунта нарушенного сложения обойма должна иметь дно такого же устройства, как и металлическая пластинка 6;

в) рычажного устройства для передачи нормального усилия образцу грунта при предварительном уплотнении или при сдвиге; рычажное устройство должно обеспечивать центральное приложение нормального усилия к образцу грунта;

г) сдвигающего устройства, (ворот, рычаг, электромотор), с помощью которого к образцу грунта прикладывается усилие сдвига. В случае использования для сдвига образца электромотора, сдвигающее устройство оборудуется редуктором, пружинным динамометром и самописцем. Сдвигающее усилие должно прикладываться строго в плоскости сдвига и по оси симметрии обоймы; перемещения каретки при сдвиге измеряются индикатором 1;

д) штампа 3 с гладкой нижней поверхностью и вертикальными сквозными отверстиями диаметром не более 1 мм, обеспечивающими свободное поступление воды к поверхности образца грунта и ее отвод.

Рис. 24. Срезной прибор для определения прочности песчаных и глинистых грунтов

1 - индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм; 2 - обойма для образца грунта;

3 - штамп; 4 - неподвижная верхняя часть срезной коробки; 5 - подвижная нижняя часть срезной коробки - каретка; 6 - металлическая пластинка с отверстиями.

7.17.2.2. Значения характеристик прочности грунта существенно зависят от режима испытаний и прежде всего от способа подготовки образца, проведения опыта и условий дренирования образца. В соответствии с этим методика лабораторных исследований характеристик прочности песчаных и глинистых грунтов должна учитывать влияние этих факторов и в зависимости от конкретных условий применять ту или иную схему испытаний, главными из которых являются следующие:

а) испытание грунтов по схеме быстрого сдвига (схема 1) без предварительного уплотнения, при уплотняющих нагрузках, не превышающих структурной прочности пород, природной нагрузки или массы сооружений. В этом случае сдвигающее (разрушающее) усилие передается равномерно и непрерывно в возрастающем порядке до разрушения образца грунта;

б) испытания пород по схеме медленного сдвига (схема 2) после предварительного полного уплотнения в условиях завершенной консолидации, при уплотняющих нагрузках, соответствующих нагрузке от сооружения. В этом случае сдвигающая (разрушающая) нагрузка передается ступенями до разрушения породы.