Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 77 )

Dhк = (nк – n0) - mк, (10)

- величину абсолютной деформации грунта на каждой ступени давления (Dhi) как среднее арифметическое значение показаний индикаторов (hi) за вычетом поправки на деформацию фильтров и одометра на соответствующей ступени давления (mi)

Dhi = (ni – n0) - mi, (11)

- величину поправки на деформацию на каждой ступени давления при проведении испытаний по ускоренной методике по формуле:

, (12)

где Dhк - величина абсолютной деформации на конечной ступени давления в стабилизированном состоянии; Dht - величина абсолютной деформации на конечной ступени давления в нестабилизированном состоянии; pк - конечное давление на образец, МПа; pi - ступень давления, для которой находится поправка Dhti;

- величину относительной деформации испытываемого образца грунта (ei) на каждой ступени давления (pi) с точностью 0,001 по формуле:

ei = (Dhi + Dht) / h. (13)

По величинам относительной деформации надлежит построить график зависимости e = f (p) (таблица 7.2, схема 3). Экспериментальные точки на графике e = f (p) следует аппроксимировать одной линейной функцией (в случае одной прямой) или ломаной линией, состоящей из линейных участков. Принимается, что между деформациями и напряжениями существует линейная зависимость.

Величину давления, соответствующую точке пересечения графика e = f (p) с осью абсцисс (p), следует считать величиной структурной прочности грунта (pстр).

При наличии структурной прочности (pстр) величину поправки на деформацию за критерий стабилизации (Dhti) для каждой ступени давления следует рассчитывать по формуле:

. (14)

4. Для построения компрессионной кривой в координатах e = f (p) необходимо по осредненным значениям относительных деформаций (e'), взятых с графика e = f (p), при любом давлении pi рассчитать коэффициент пористости (e) по формуле:

ei = e0 - e' (1 + e0), (15)

где e0 - начальный коэффициент пористости грунта.

Коэффициент уплотнения (a) и модуль деформации (E) в интервалах давления за пределами участка структурной прочности грунта надлежит вычислять по формулам, соответственно:

; ; или , (16)

где ei и ei+1, ei и ei+1 - величины коэффициентов пористости и относительного сжатия, соответствующие давлениям pi и pi+1; b - поправка, учитывающая отсутствие поперечного расширения грунта в компрессионном приборе, принимается для пылеватых и мелких песков - 0,8; супесей - 0,7; суглинков - 0,5; глин - 0,4. В случае возможности бокового расширения b = 1.

При получении графика зависимости e = f (p) или e = f (p) в виде ломаной линии величины (a) и (E) следует рассчитывать для каждого участка графика, выражаемого отрезком прямой.

5. Контроль качества проведения испытаний по схеме 3 необходимо производить по величинам плотности сухого грунта на последней ступени давления и влажности.

Величина контрольной плотности сухого грунта рассчитывается по формуле:

rd = md / V = md / [S (H - Dhк)], (17)

где md - масса пробы сухого грунта, определенная после испытания путем взвешивания после ее высушивания в термостате при температуре 105 °С; V - объем грунта после стабилизации деформаций на последней ступени давления; H - высота образца до испытания; Dhк - абсолютная деформация образца на последней ступени давления в стабилизированном состоянии; S - площадь штампа, см2.

Другой величиной контрольной плотности является величина, вычисленная по результатам измерений деформаций образца в процессе его разгрузки и рассчитанная по формуле:

rd = md / V = md / [S (Hк - Dhsw - m)], (18)

где md - масса пробы грунта после испытания, высушенная в термостате при температуре 105 °С; Hк - высота образца в кольце при измерении на приборе Виденеева; Dhsw - абсолютная деформация образца грунта, замеренная при разгрузке прибора в течение 3-7 минут наблюдений; S - площадь штампа в см2.

Влажность после опыта определяется высушиванием всего образца в термостате при температуре 105 °С. Однако необходимо обращать внимание на случай, когда рассчитанный коэффициент водонасыщения образца на последней ступени давления после опыта получается больше единицы. В этом случае влажность, полученную после опыта, рекомендуется рассчитать из условия полного водонасыщения образца на последней ступени давления по формуле:

W = (e · Q) / (r · S), (19)

где e - коэффициент пористости, рассчитанный с учетом плотности сухого грунта после опыта на последней ступени давления.

Ж. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОСАДОЧНОСТИ ГРУНТА ПРИ ЗАДАННОМ ДАВЛЕНИИ (схема 4)

Испытание по схеме 4 предусматривает регистрацию деформации грунта при нагружении его ступенями давления через равные промежутки времени до заданного давления (pз), достижение стабилизации деформаций на этой ступени, замачивание грунта и регистрацию при этом деформаций до их стабилизации.

Подготовку грунта для испытания следует производить в соответствии с п.3 раздела В настоящего приложения.

Нагружение пробы грунта до заданного давления следует производить ступенями 0,05 или 0,1 МПа через равные промежутки времени. Программой испытаний могут быть предусмотрены более дробные или более крупные ступени давления, исходя из особенностей структуры грунтов и характера их деформируемости при испытании.

Время действия единичной ступени следует выбирать в пределах от 0,5 до 1 часа и для каждой последующей ступени этот интервал времени должен быть одинаков. Допускается выбирать интервалы времени нагружения более часа.

За критерий стабилизации деформаций принимается величина перемещений не более 0,01 мм за 4 часа для пылеватых грунтов и мелких песков.

После достижения условной стабилизации деформации на заданной ступени давления грунт необходимо замочить, залив воду в поддон прибора, и производить водонасыщение при неизменном градиенте напора около 1-1,1. Допускается заливать воду по площади верхнего штампа.

После подачи в образец воды регистрацию деформаций грунта следует производить через 5, 10, 30, 60 мин и далее через час до конца рабочего дня, в начале и конце рабочего дня в течение последующих суток испытаний до достижения условного критерия стабилизации деформаций, за который принимается величина перемещения не более 0,01 мм за 16 часов для глинистых грунтов и за 4 часа - для пылеватых и мелких песков.

Испытание следует завершить разгрузкой прибора с соблюдением п.4 раздела Д и определением плотности и влажности грунта после опыта. Результаты измерений в процессе испытаний надлежит заносить в журнал испытаний (приложение 1, форма 13).

По результатам измерений необходимо определить:

- величину деформации образца на каждой ступени давления

Dhк = (nк – n0) - mк; (20)

- величину деформации грунта на заданной ступени давления

Dhi = (ni – n0) – mi; (21)

- величину поправки на деформацию за критерий стабилизации для каждой ступени давления

; (22)

- величину деформации образца грунта при заданной ступени давления после замачивания как среднее арифметическое значение показаний индикаторов до и после замачивания и поправки на деформацию фильтров и прибора при заданной ступени давления

Dhsl = (ni+зам - ni) – m3. (23)

По величинам относительной деформации на каждой ступени давления следует построить график зависимости e = f (p), (табл. 7.2, схема 4).

Относительную просадочность грунта ecl при заданном давлении следует определять как дополнительное относительное сжатие образца грунта в результате замачивания по формуле:

, (24)

где Dhsl - дополнительное сжатие (просадка грунта в результате замачивания); h' - высота образца грунта с природной влажностью при заданном давлении; hsl - высота образца грунта после дополнительного сжатия (просадки) в результате замачивания

hsl = h - Dhз - Dhsl, (25)

h - начальная высота грунта.

Начальное просадочное давление psl следует определять по графику зависимости относительной просадочности от давления e = f (p), принимая за величину psl то давление, при котором относительная просадочность составляет 0,01 (рис. 7.16).

Рис. 7.16. Графики испытания просадочного грунта в компрессионном приборе по схемам:

а) одной кривой; б) двух кривых

1, 2 - относительное сжатие e грунта с природной влажностью и в водонасыщенном состоянии в зависимости от давления; 3 - дополнительное относительное сжатие грунта в результате замачивания (относительная просадочность) при заданном давлении; 4 - зависимость относительной просадочности esl от давления pп - начального просадочного давления.

Результаты испытаний относительной просадочности следует выражать с точностью 0,001, начального просадочного давления - с точностью 0,01 МПа. По окончании испытаний необходимо определять значения физических характеристик грунта после опыта.