Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 76 )

По окончании опыта прибор разгружают, тщательно удаляют свободную воду с поверхности кольца и грунта, кольцо с грунтом взвешивают с точностью до 0,01 г, помещают в термостат и высушивают при температуре 105 °С до постоянного веса.

Обработка результатов испытаний

Свободное набухание - величина относительная и определяется отношением вертикальных перемещений (Dh) к начальной высоте испытываемой пробы (h):

esw = Dh / h. (1)

По результатам измерений необходимо определить величину абсолютной деформации

Dh = ni - n0 - m, (2)

где ni - показание индикатора в конце опыта; n0 - начальное показание индикатора; m - поправка на набухание фильтров.

Объем набухшего грунта следует рассчитать по формуле:

Vsw = V0 + S Dh, (3)

где V0 - начальный объем испытываемой пробы, см3; S - площадь рабочего кольца, см2; Dh - величина абсолютной деформации, см.

Плотность грунта после набухания (после опыта) следует рассчитать по формуле:

rн = m2 / Vsw, (4)

где m2 - масса набухшего грунта, г; Vsw - конечный объем набухшего грунта, см3.

Влажность грунта после опыта определяется по формуле:

Wsw = (m2 – m3) / m3, (5)

где m2 - масса набухшего грунта, г; m2 - масса грунта, высушенного при t = 105 °С.

Плотность сухого грунта рассчитывается по формуле:

. (6)

Д. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОНСОЛИДАЦИИ (схема 2)

1. Испытание по схеме 2 предусматривает регистрацию во времени деформаций образца от начала опыта до достижения условной стабилизации при нагружении его ступенью давления. Наиболее применима схема испытаний для неуплотненных полностью водонасыщенных грунтов с высоким показателем текучести (IL > 0,5).

2. Подготовку пробы грунта для проведения испытания надлежит произвести в соответствии с требованиями пп.1.3.1-1.3.4 настоящего Руководства.

3. После приложения ступени давления наблюдение и регистрацию деформаций следует производить через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30; 60 мин, далее через каждый час в течение первых 7-8 часов испытаний (в течение рабочего дня) и в начале и в конце рабочего дня в последующие сутки испытаний до достижения условной стабилизации деформаций. Результаты измерений необходимо занести в журнал испытаний (приложение 1, форма 13).

За критерий условной стабилизации деформаций грунта следует принять величину перемещения, не превышающую 0,01 мм за сутки.

4. После достижения условной стабилизации деформаций необходимо завершить испытание, произведя разгрузку прибора. Для этого надлежит убрать воду из поддона и верхнего штампа. Снять вертикальное давление до нуля и освободить одометр из-под траверсы нагрузочного устройства. Записать показания индикаторов и регистрировать их изменение через 1 мин в течение 3-7 минут. За практическое прекращение деформаций разуплотнения следует считать деформацию 0,02 мм в минуту. Далее быстро разобрать одометр, снять влажные фильтры, удалить остатки влаги сухим бумажным фильтром и рабочее кольцо без промедления взвесить. Сразу после взвешивания произвести контрольное измерение высоты грунта в рабочем кольце.

5. Испытание завершается определением влажности после опыта в соответствии с ГОСТ 5180-84. Определение влажности по отдельным пробам, отобранным из испытанного образца, не рекомендуется, так как в расчетах необходимо знать точное количество сухого грунта.

Величины ступеней давления, при которых определяются параметры консолидации грунта, задаются программой исследований и должны соответствовать удельному давлению на грунт в основании сооружения на период строительства или эксплуатации сооружения.

По результатам измерений, занесенных в журнал испытаний грунта, следует вычислить:

- величину абсолютной деформации грунта на любой момент времени как среднее арифметическое значение показаний индикаторов (ni) за вычетом тарировочной поправки (m) при данной ступени давления

Dhi = (ni – n0) - m; (7)

- по величинам абсолютной деформации на каждый момент времени в полулогарифмических координатах следует построить график зависимости Dh = f (lg t) (рис. 7.15), при этом время t по оси абсцисс необходимо исчислять в минутах;

- произвести обработку графика зависимости Dh = f (lg t);

- найти точку 1 пересечения графика с осью ординат, отвечающую началу фильтрационной консолидации грунта (u = 0);

- проводя касательные (как показано на рис. 7.15) к участкам графика первичной и вторичной консолидации, найти точку 2, условно разделяющую график и соответствующую концу фильтрационной консолидации (u = 100%).

Рис. 7.15. Определение этапов уплотнения водонасыщенных грунтов при консолидационных испытаниях

а) начало фильтрационной консолидации; б) конец фильтрационной консолидации.

Всякая точка, выбранная на участке фильтрационной консолидации графика, будет характеризоваться временем и процентом консолидации. Например, точка 3 соответствует времени пятидесятипроцентной фильтрационной консолидации (t50%).

Коэффициент консолидации определяется по формуле:

CV = K / (mV · rW), (8)

где K - коэффициент фильтрации, см/с; mV - коэффициент относительной сжимаемости (см2/Н), определяемый из соотношений:

mV = m0 / (1 + e0) и m0 = (ei - e0) / p, (9)

где ei и e0 - соответственно коэффициенты пористости на данной ступени давления и начальный; p - ступень давления, соответствующая изменению пористости; rW - плотность воды, г/см3.

Е. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ДЕФОРМАЦИИ (схема 3)

1. Испытание по схеме 3 предусматривает регистрацию деформаций пробы грунта с естественной влажностью при условии нагружения его ступенями давления и выжидания стабилизации деформаций до условного критерия. Испытание может быть выполнено тремя способами:

- нагружение образца с выжиданием стабилизации деформаций на каждой ступени давления и регистрацией их через 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30; 60 мин и далее через час до конца рабочего дня до достижения условного критерия стабилизации;

- нагружение образца с выжиданием стабилизации деформаций на каждой ступени давления до условного критерия, но без проведения регистрации промежуточных отсчетов в течение действия каждой ступени;

- нагружение пробы равными ступенями давления через равные промежутки времени с выжиданием условной стабилизации деформаций на конечной ступени.

Начальные ступени давления должны быть 0,0125; 0,025; 0,05; 0,1 МПа; далее с интервалом в 0,1 МПа до конечной ступени, определяемой программой проведения испытаний. При ускоренном способе испытаний конечные ступени давлений принято брать в пределах 0,8-1,2 МПа. Программой испытаний могут быть предусмотрены более дробные или более крупные ступени давления, исходя из особенностей грунтов, их структуры и характера деформируемости при испытаниях.

Время действия единичной ступени давления определяется критерием стабилизации, за который принимается деформация не более 0,01 мм: для глинистых грунтов за 16 часов; для пылеватых и мелких песков за 4 часа.

При испытании по ускоренной методике время действия единичной ступени давления следует выбирать в пределах от 0,5 до 1 часа. Более продолжительные промежутки времени следует предусматривать для грунтов с высоким показателем текучести. Для всех ступеней давления выбранный промежуток времени должен быть одинаковым. Допускается выбирать интервалы времени нагружения более 1 часа при условии проведения испытания до конечной ступени давления без перерыва.

2. Процесс испытания начинается с регистрации начальных показаний индикаторов, дается первая ступень давления, затем выжидается выбранный интервал времени действия ступени, по истечении которого регистрируются показания индикаторов и так далее повторяются все операции, включая последнюю ступень давления. На последней ступени давления достигается условная стабилизация деформаций.

3. Величину структурной прочности следует определять путем нагружения образца ступенями давления до начала сжатия.

За начало сжатия следует считать относительную деформацию (e), превышающую 0,005. Величина структурной прочности определяется с точностью 0,0125 МПа. Более точно значение величины структурной прочности в пределах 0-0,0125 МПа может быть определено при проведении специальных исследований с нагружением образца грунта ступенями давления менее 0,0125 МПа.

После достижения условной стабилизации деформаций грунта на конечной ступени давления испытание считается законченным. Разгрузка прибора производится в соответствии с п.4 раздела Д. Определяются характеристики грунта после опыта по результатам измерений, а при определении влажности грунта надлежит высушить весь испытательный образец. Определение влажности по пробам, отбираемым из испытываемого образца, не допускается.

Расчет параметров грунта (плотности, влажности, коэффициента пористости) после опыта надлежит производить для конечной ступени давления. Контроль качества (правильности) проведения испытания следует производить по величине плотности сухого грунта. Сравниваются две величины, одна из которых получена по результатам измерений при сжатии, а другая - по результатам взвешивания пробы сухого грунта после опыта и конечного объема на последней ступени давления.

Все результаты измерений, занесенные в журнал испытаний (приложение 1, форма 13) являются исходным материалом для обработки и получения искомых параметров деформируемости грунта.

По результатам измерений следует определить:

- величину абсолютной деформации грунта на конечной ступени давления (Dhк) как среднее арифметическое значение показаний индикаторов (hк) за вычетом поправки на деформацию фильтров и одометра на данной ступени давления (mк)