Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 38 )

m2 = V · rd, (76)

где V - внутренний объем кольца-обоймы, см3; rd - плотность сухого грунта, г/см3, вычисляемая по ГОСТ 5180-84.

7.17.2.24. Образцы глинистых грунтов нарушенного сложения заданной плотности и влажности приготавливают следующим образом: переносят в заранее взвешенную чашку (фарфоровую или металлическую) образец грунта объемом, примерно в два раза большим объема кольца-обоймы, разминают его пестиком с резиновым наконечником до исчезновения комков крупнее 3 мм и определяют влажность W по ГОСТ 5180-84; взвешивают чашку с размельченным грунтом и, вычитая из полученной массы массу чашки, определяют массу содержащегося в ней грунта m1 в граммах.

Массу m1,W в граммах, которую должен иметь грунт в чашке при заданной влажности W1 в процентах, вычисляют в зависимости от установленных значений W и m1 по формуле:

. (77)

Если влажность грунта в чашке W будет меньше или больше заданной влажности W1, то добавляют в грунт недостающее количество воды или подсушивают грунт на воздухе до тех пор, пока его масса станет равной массе m1,W. Масса воды, которую надо добавить или удалить, определяется разностью масс m1 и m1,W. После каждой добавки воды грунт тщательно перемешивают; подсушивание также сопровождается перемешиванием.

Необходимую для заполнения кольца-обоймы массу грунта ms в граммах, соответствующую заданной плотности и влажности, находят по формуле:

, (78)

где e - коэффициент пористости, соответствующий заданной плотности; rs - плотность частиц, г/см3, определяемая по ГОСТ 5180-84.

Примечания. 1. Укладку приготовленного образца песчаного или глинистого нарушенного сложения грунта в кольцо-обойму сопровождают послойным трамбованием, а в случае необходимости применяют пресс. Поверхность грунта в обойме тщательно выравнивают и покрывают влажной фильтровальной бумагой.

2. При необходимости приготовления большего количества образцов глинистого грунта с одной и той же заданной плотностью и влажностью допускается их приготовлять в сосуде, имеющем емкость, обеспечивающую одновременное приготовление всех образцов. Уплотнение грунта в сосуде производят прессом.

7.17.2.25. Для каждого приготовленного образца вычисляют его коэффициент пористости e0 и степень влажности Sr по формулам:

, (79)

, (80)

где W - влажность грунта, %; r - плотность грунта в кольце-обойме, определяемая методом режущего кольца по ГОСТ 5180-84, г/см3; rW - плотность воды, г/см3, принимаемая равной единице.

7.17.2.26. Для предварительного уплотнения переносят приготовленный в кольце-обойме образец грунта в уплотнитель или срезную коробку, устанавливают на образец штамп, закрепляют над ним индикатор для измерения деформации сжатия, записывают его показание и передают образцу заданное напряжение s.

При определении сопротивления срезу в условиях насыщения глинистого образца грунта водой фиксируют высоту образца с помощью арретира и заполняют ванну уплотнителя или срезной коробки водой до уровня верхней поверхности образца, не заливая его поверхность в первую половину времени насыщения. Необходимость применения арретира для набухающих грунтов устанавливается заданием. Время насыщения образца водой определяется из условий стабилизации его деформаций, но должно быть не менее: для песчаных грунтов - 10 мин; для супесей и суглинков, имеющих число пластичности Ip £ 6, - 12 ч; для суглинков, имеющих Ip > 12, и глин, имеющих Ip £ 12, - 22 ч; для глин, имеющих Ip > 22, - 48 ч.

7.17.2.27. После условной стабилизации деформаций сжатия образца грунта под напряжением s вычисляют коэффициент пористости еп образца по формуле

еп = е0 – l (1 + e0), (81)

где е0 - коэффициент пористости образца грунта до уплотнения его вертикальным давлением; l = Dh / h0 - относительное сжатие образца после уплотнения, равное отношению приращения деформации Dh мм к первоначальной высоте h0 мм (h0 принимается равным высоте кольца-обоймы).

Проведение испытаний

7.17.2.28. При предварительном уплотнении образца грунта в уплотнителе для определения сопротивления срезу t при заданном значении s быстро разгружают образец грунта в уплотнителе, переносят его в срезную коробку, не снимая штампа. Вновь сообщают образцу напряжение s, равное принятому при предварительном уплотнении.

Нормальное напряжение s передают ступенями по 0,05 МПа до суммарной величины 0,2 МПа и далее по 0,1 МПа.

Каждую ступень для песчаных грунтов выдерживают 2 мин; для глинистых грунтов - 5 мин. Конечную ступень для песчаных грунтов выдерживают 5 мин; для супесей - 30 мин; суглинков и глин - 1 ч.

Примечание. Если предварительное уплотнение образца грунта производилось в подводном состоянии, то перед разгрузкой образца удаляют воду из ванны уплотнителя и после разгрузки освобождают образец от арретира, а ванну срезной коробки заполняют водой после передачи напряжения s = 0,1 МПа.

7.17.2.29. После передачи заданного напряжения s удаляют крепление части кольца-обоймы и сообщают образцу грунта срезающее напряжение t', МПа:

а) если t' сообщается ступенями, то устанавливают индикатор, измеряющий деформации среза Dl мм, и отмечают его показание; присоединяют к срезной коробке срезающее устройство и передают с помощью его ступени t', снимая показания индикатора через 1 мин с момента приложения каждой ступени до условной стабилизации.

По данным условно стабилизированных значений Dl строят график зависимости Dl = f (t'), вычитая из каждого значения t поправку на трение в приборе.

Величину поправки находят по заранее построенной тарировочной кривой.

Примечание. Массу Q ступеней t' вычисляют по формуле:

Q = 0,05 · s · F · a,

где F - площадь поперечного сечения кольца-обоймы, см2; a - отношение плеч рычага-ворота срезающего устройства (например, a = 1:10);

б) если t' сообщается в виде непрерывно возрастающей нагрузки, то самописец приводят в исходное положение, присоединяют к срезной коробке срезающее устройство и приводят его в действие. На барабане самописца автоматически получают диаграмму среза, в которую также вносится поправка на трение в приборе.

7.17.2.30. За сопротивление образца грунта срезу t принимают максимальное значение t', найденное на графике Dl = f (t') или диаграмме среза на отрезке Dl, не превышающем 5 мм. Если t' возрастает монотонно, то за t принимают t' при Dl = 5 мм.

7.17.2.31. Нормативные параметры среза tgj и c вычисляют по формулам в соответствии с указаниями раздела 10:

, (82)

, (83)

где n - число определений t; j - величина угла.

7.17.2.32. Результаты вычисления j и c сопровождаются указаниями номенклатурного наименования вида грунта, состояния по сложению (ненарушенное или нарушенное), условий определений t (в водонасыщенном состоянии, с применением или без применения арретира для набухающих грунтов, при сохранении природной или заданной влажности), величин s, при которых было получено каждое значение t, а также характеристик e, c и W до предварительного уплотнения и e после предварительного уплотнения.

В тех случаях, когда консолидация глинистых грунтов происходит значительно медленней, чем возведение сооружения, а также при особых случаях нагружения рекомендуется производить опыты по определению характеристик прочности, соответствующих нестабилизированному состоянию грунтов, т. е. быстрые сдвиги (по схеме 1) при разной степени консолидации образцов. Опыты по схеме быстрого сдвига проводятся при разном времени уплотнения под вертикальной нагрузкой, в том числе и без всякого уплотнения. Сдвигающее усилие прикладывается к образцу непрерывно или ступенями в течение 2-3 мин.

Для всех опытов на срез производится определение влажности и плотности сухого грунта до и после опыта. После опыта определение влажности производится на пробах из зоны сдвига.

7.17.3. Испытание грунтов в приборах трехосного сжатия

7.17.3.1. При изучении характеристик прочности грунтов их испытание важно производить в условиях силовых воздействий, аналогичных или близких к природным. Этим условиям в известной мере удовлетворяет метод испытания пород в приборах трехосного сжатия, называемых стабилометрами (ГОСТ 26518-85).

7.17.3.2. В стабилометрах образец грунта цилиндрической формы в тонкой резиновой оболочке помещают в камеру прибора между верхним и нижним штампами (рис. 25). Всестороннее (в стабилометрах типа А) или только боковое (в стабилометрах типа Б) давление на образец передается при помощи воды, глицерина или другой жидкости, нагнетаемой в камеру. В стабилометрах типа А помимо всестороннего давления (равного боковому) через шток при помощи пресса, на образец передается осевое давление. Следовательно, в таких стабилометрах осевое давление не может быть меньше бокового. В стабилометрах типа Б, в отличие от типа А, боковое давление не является одновременно и всесторонним. Осевое давление на образец здесь передается непосредственно через поршень независимо от бокового и, в частности, может быть меньше последнего.

Если в стабилометрах всестороннее или боковое давление поддерживать постоянным, а осевое постепенно увеличивать, то образец грунта можно довести до разрушения. Этого же можно достичь, если осевое давление сохранять постоянным, а всестороннее уменьшать.