Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 37 )

Каждая новая ступень нагрузки прикладывается после завершения деформаций от предыдущей. Эту схему часто называют "стандартной", она рекомендуется ГОСТ 12248-78.

в) испытания пород в условиях свободного оттока воды в течение опыта, или, как принято говорить, в условиях открытой системы. При такой схеме обеспечивается полная консолидация грунтов от каждой ступени нагрузки. Следовательно, эта схема выполнима только при медленном сдвиге;

г) испытания грунтов в условиях невозможности оттока воды, т. е. в условиях закрытой системы. В этом случае не вся внешняя нагрузка передается на скелет грунта, так как часть ее воспринимается поровой водой. Эта схема выполнима при применении стабилометров.

7.17.2.3. Выбор схемы испытаний грунтов на сдвиг определяется видом исследуемого грунта (песок, глина, суглинок), его состоянием (ненарушенная или нарушенная структура), влажностью, условиями работы грунта в основании или сооружении (темп роста нагрузки, условия фильтрации и оттока воды). При исследовании песков целесообразно применять главным образом срезные приборы, испытывать их при нагрузках, соответствующих природным или массе сооружений, без предварительного уплотнения, по схеме быстрого сдвига и, естественно, в условиях открытой системы.

7.17.2.4. Выбор схемы испытаний глинистых пород более труден. В этом случае надо учитывать их состав, особенно минеральный, физическое состояние, степень водонасыщенности, склонность к набуханию или к просадкам. Важно знать прочность структурных связей по компрессионным испытаниям, величину природной нагрузки, которую они испытывали и предполагаемую нагрузку от сооружений.

7.17.2.5. Государственным стандартом ГОСТ 12248-78 рекомендуется схема 2, т. е. медленный сдвиг после полного предварительного уплотнения. В этом случае целесообразно применять главным образом одноплоскостные срезные приборы с фиксированной плоскостью среза, испытания вести в условиях открытой системы под водой или при естественной влажности пород, при уплотняющих нагрузках, соответствующих массе сооружения или природных.

7.17.2.6. Удельное сопротивление образца грунта срезу t вычисляют как наименьшее касательное напряжение:

t = Q / fc, (73)

при котором образец грунта срезается по фиксированной плоскости при нормальном напряжении:

s = N / fc, (74)

где N и Q - соответственно нормальная и касательная силы к плоскости среза, кг; fc - площадь среза, см2.

Результаты вычисления t используют для оценки сопротивляемости грунтов сдвигу.

7.17.2.7. Опыты на срез производят после предварительного уплотнения образца грунта под напряжением s ³ 0,1 МПа на образцах ненарушенного сложения с сохранением природной влажности или в водонасыщенном (подводном) состоянии; на образцах нарушенного сложения при заданной плотности и влажности (для песчаных грунтов в воздушно-сухом или водонасыщенном состояниях).

При предварительном уплотнении образца грунта нагрузку передают последовательно ступенями, соответствующими напряжениям s:

а) для глинистых грунтов, имеющих показатель текучести 0,75 < IL £ 1,0-0,01; 0,03 и 0,05 МПа до суммарной величины 0,3 МПа и далее по 0,1 МПа;

б) для глинистых грунтов, имеющих показатель текучести IL £ 0,75, и песчаных грунтов, - по 0,05 МПа до суммарной величины 0,3 МПа и далее по 0,1 МПа.

Каждую ступень нагрузки выдерживают не менее: для песчаных грунтов - 5 мин; для глинистых грунтов - 30 мин.

Конечную ступень нагрузки выдерживают до условной стабилизации деформации сжатия образца. За условную стабилизацию деформации сжатия принимают деформацию образца грунта, не превышающую 0,01 мм за время не менее: для песчаных грунтов - 30 мин; для супесей - 3 ч; для суглинков и глин - 12 ч.

Примечание. Для суглинков с числом пластичности Ip £ 12, при условии равноценности результатов параллельных определений, допускается сокращение времени стабилизации до 6 ч.

7.17.2.8. Срезающие (касательные) нагрузки могут передаваться образцу грунта:

а) ступенями - в этом случае величина ступени не должна превышать 5% от значения s, при котором производят срез; каждую последующую ступень передают образцу после достижения им условной стабилизации деформации среза Dl мм, за которую принимают скорость деформации, не превышающую 0,01 мм/мин;

б) в виде непрерывно возрастающей нагрузки - в этом случае скорость среза принимается равной 0,01 мм/мин.

7.17.2.9. Величины напряжений s, при которых производят срез образца грунта, его состояние по влажности и сложению (ненарушенное или нарушенное), а также количество параллельных определений устанавливаются заданием. Количество параллельных определений при каждом значении s должно быть не менее двух.

Примечание. Допускается для параллельных определений использование образцов грунта, вырезанных из различных монолитов, отобранных из одного и того же слоя грунта.

7.17.2.10. Для определения сопротивления срезу используют образцы грунта в форме круглого прямого цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой не более 1/2 и не менее 1/3 диаметра.

Примечания. 1. Для однородных глинистых грунтов допускается применять образцы, имеющие диаметр не менее 56 мм.

2. Для образцов нарушенного сложения допускается использовать образцы в форме прямого параллелепипеда с отношением меньшей стороны к большей не более 1:1,5 и высотой, равной половине меньшей стороны параллелепипеда.

Насыщение образца водой при подготовке к определению t в водонасыщенном состоянии производят кипяченой питьевой водой. Образцы грунта, засоленные легкорастворимыми солями (хлористыми, сернокислыми солями натрия, магния и калия), насыщают грунтовой водой, взятой с места отбора образца, или другой, близкой по химическому составу к грунтовой.

7.17.2.11. Предварительное уплотнение образца грунта производят на отдельных уплотнителях (п.7.17.2.2. схема 1) или непосредственно в срезной коробке срезного прибора (п.7.17.2.2 схема 2).

7.17.2.12. Предварительное уплотнение и срез образца грунта выполняют в одном и том же кольце-обойме. Измерение продольных и поперечных деформаций образца производят с точностью до 0,01 мм; взвешивание - с точностью до 0,01 г.

7.17.2.13. Связь между сопротивлением срезу t и нормальным напряжением s по плоскости среза выражается уравнением прямой

t = tg j · s + c, (75)

где tg j - тангенс угла внутреннего трения; c - удельное сцепление для глинистых грунтов или линейный параметр для песчаных грунтов.

Для установления величин tg j и c исследуемого грунта производят определение t не менее чем при трех различных значениях s.

Результаты определений t, а также вычислений tg j и c выражают с точностью двух десятичных знаков; j - с точностью до 30 минут.

Аппаратура

7.17.2.14. Уплотнитель должен иметь рычажное устройство, обеспечивающее центрированное приложение нагрузки по отношению к образцу грунта в кольце-обойме. Конструкция уплотнителя должна позволять производить уплотнение образца в условиях полного водонасыщения (в подводном состоянии) и в условиях сохранения природной или заданной влажности, а также измерения уплотнения образца. Для этого уплотнитель должен иметь:

- ванну для водонасыщения образца грунта и арретир, предотвращающий возможность набухания грунта в процессе его водонасыщения;

- приспособление, обеспечивающее сохранение природной или заданной влажности в процессе уплотнения;

- индикатор для измерения сжатия образца грунта.

7.17.2.15. Срезная коробка должна состоять из верхней неподвижной части и нижней подвижной каретки. Конструкция срезной коробки должна обеспечивать:

- приложение срезающей нагрузки Q строго в фиксированной плоскости среза и по оси симметрии помещенного в нее разъемного кольца-обоймы с образцом грунта;

- подачу и отвод воды из образца грунта, а также сохранение влажности образца в процессе опыта в условиях природной или заданной влажности;

- возможность тарировки - установления величин поправок на преодоление трения подвижной каретки о неподвижные части срезной коробки в зависимости от напряжения s.

Примечание. Для образцов глинистых грунтов допускается применение срезных коробок с верхней подвижной кареткой и нижней неподвижной частью.

7.17.2.16. Срезная коробка должна монтироваться на жестком массивном основании в целях исключения внешних динамических воздействий и снабжаться индикаторами для измерения продольных и поперечных деформаций. Если срез осуществляется электротягой, то электромотор с редуктором выносится за массивное основание. При предварительном уплотнении образца грунта в условиях водонасыщения и непосредственно в срезной коробке последняя снабжается арретиром.

7.17.2.17. Разъемное кольцо-обойма должно состоять из двух примерно равных по высоте частей, жестко скрепляемых между собой при приготовлении и предварительном уплотнении образца.

Для помещения образца, не сохраняющего формы, обойма должна снабжаться жестким пористым дном.

7.17.2.18. Штамп, передающий образцу грунта заданное напряжение s, должен обеспечивать поступление воды к образцу и ее отвод.

7.17.2.19. Части срезной коробки и другие, соприкасающиеся с водой, должны изготовляться из материала, не подвергающегося коррозии.

7.17.2.20. Индикаторы, измеряющие продольные и поперечные деформации образца грунта, должны крепиться на массивном жестком основании, иметь паспорт, подтверждающий точность измерений (0,01 мм) и прохождение государственной проверки.

Подготовка образцов грунта

7.17.2.21. Образцы глинистых грунтов ненарушенного сложения и природной влажности приготавливают путем вырезания образца грунта и задавливания его в кольцо-обойму по методике, изложенной в ГОСТ 5180-84. Одновременно рядом с местом вырезки образцов отбирают две пробы для определения влажности по ГОСТ 5180-84. Нижнюю и верхнюю поверхности образцов тщательно выравнивают и покрывают влажной фильтровальной бумагой.

7.17.2.22. Для определения t приготавливают несколько образцов грунта, предварительно установив и закрепив зазор между разъемными частями кольца-обоймы. Величину зазора принимают не более 1 мм.

7.17.2.23. Образцы песчаных грунтов приготавливают путем укладки навески воздушно-сухого песка в кольцо-обойму с дном. Укладку производят так, чтобы обойма с дном была полностью заполнена. Массу навески m2 в граммах находят по формуле: