Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 78 )

З. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СЖИМАЕМОСТИ ГРУНТА ПОСЛЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ВОДОНАСЫЩЕНИЯ ОБРАЗЦА С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ДЕФОРМАЦИЙ НАБУХАНИЯ ИЛИ ПРОСАДКИ (схема 5)

Испытание по схеме 5 предусматривает предварительное водонасыщение грунта без применения арретира с наблюдением и регистрацией деформаций в процессе водонасыщения до их стабилизации, с последующим наблюдением за деформациями при нагружении испытываемого образца ступенями давления через равные промежутки времени до заданного давления и выжиданием стабилизации деформаций на конечной ступени давления.

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

Испытание начинается замачиванием грунта путем подачи воды в поддон прибора и предоставлением возможности грунту свободного набухания при просадке. Насыщение грунта производится при неизменном напоре, равном 1-1,1. Допускается заливка воды по площади верхнего штампа.

Наблюдения за деформациями образца производят до полного водонасыщения и стабилизации деформаций. За условный критерий стабилизации деформаций следует принять перемещение не более 0,01 мм: для глинистых грунтов за 16 часов; для пылеватых и мелких песков за 4 часа.

Регистрацию деформаций в процессе замачивания 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 стабилизации деформаций.

После достижения стабилизации деформаций набухания или просадки испытания следует производить в соответствии с п. Е настоящего приложения.

Испытание следует завершить разгрузкой прибора с соблюдением указаний 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 следует определить:

- величину абсолютной деформации грунта при водонасыщении грунта, если она имеет место:

при набухании Dhsw = ni – n0; (26)

при просадке Dhsl = n0 - ni, (27)

где n0, ni - среднее арифметическое значение показаний индикаторов начальное, при набухании или просадке соответственно;

- величину абсолютной деформации грунта на конечной ступени давления:

Dhк = (nк – n0) - mк; (28)

- величину абсолютной деформации грунта на каждой ступени давления:

Dhi = (ni – n0) – mi; (29)

- величину поправки деформации (Dhti) за критерий стабилизации для каждой ступени давления:

; (30)

а при наличии структурной прочности:

, (31)

- величину относительной деформации грунта с точностью 0,001 при водонасыщении:

при набухании esw = Dhsw / h; (32)

при просадке esl = Dhsl / h; (33)

и на каждой ступени давления ei = (Dhi + Dhti) / h. (34)

По величинам относительной деформации необходимо построить график зависимости e = f (p) (см. табл. 7.2, схема 5).

По осредненным значениям относительной деформации (e'), снятым с графика, следует рассчитать величины коэффициента пористости (ei), коэффициента уплотнения (a) и модуля деформации (E) в соответствии с п.2 раздела Е.

Контроль правильности проведения испытаний произвести в соответствии с п.3 раздела Е.

И. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НАБУХАНИЯ (схема 6)

1. Испытание по схеме 6 предусматривает контроль неизменности объема испытываемого грунта при его водонасыщении. Основные термины и определения приведены в приложении 2.2.

Подготовку грунта для испытания следует производить в соответствии с п.3 раздела В настоящего приложения. Однако при подготовке грунта особое внимание следует уделять возможным источникам ошибок в определении давления набухания, которыми являются:

- некачественная загрузка образца в рабочее кольцо за счет образования зазора между кольцом и грунтом;

- образование зазоров между грунтом и нижним вкладышем одометра, а также грунтом и верхним штампом из-за недостаточно качественной подготовки поверхностей образца при их зачистке;

- недоучет рассеивания давления набухания при сжимаемости фильтров и наличия неучтенных объемов на поверхности верхнего штампа и нижнего вкладыша;

- пространство, образующееся за счет непараллельности поверхности грунта и плоскостей нижнего вкладыша и верхнего штампа;

- дефекты структуры грунта в виде трещин, пор, пустот, вывалов агрегатов частиц, наличие грубодисперсных включений, неоднородности состава и т. п.;

- компоновка измерительного оборудования, его подгонка, тарировка, калибровка.

После записи нулевого отсчета рекомендуется обжать фильтры и поверхности испытываемого образца давлением 0,025 МПа, при этом показания индикаторов следует считать начальными, фиксирующими объем образца, неизменность которого следует контролировать в процессе испытания.

Далее залить воду в поддон прибора и на верхний штамп. Этот момент считается началом водонасыщения и началом отсчета времени испытания. Насыщение следует производить при постоянном градиенте напора, равном 1-1,1. В процессе водонасыщения необходимо поддерживать уровень воды в пьезометрических трубках прибора и наблюдать за изменениями показаний индикаторов, контролирующих объем испытываемого образца.

При контроле неизменности объема образца в процессе водонасыщения может быть использована компоновка измерительных средств в количестве двух индикаторов и тогда учитывается их среднеарифметическое значение, или используется один индикатор, установленный по центру образца. Могут быть использованы индикаторы с ценой деления 0,01 или 0,001 мм. В этой связи точность определения неизменности объема может находиться в пределах 0,004-0,04 см3.

Если в процессе водонасыщения регистрируется набухание грунта на 0,001-0,01 мм, то эти деформации надлежит компенсировать дополнительной внешней силой. При испытании в компрессионном приборе компенсация производится приложением ступени давления такой величины, чтобы компенсировать не только деформации набухания, но и тарировочную поправку на сжатие фильтров так, чтобы их сумма была равна нулю. Аналогичная компенсация деформаций набухания производится при использовании устройств для определения давления набухания, где нагружение образца производится через динамометр (см. рис. 7.6).

Наблюдение за деформациями набухания и их компенсация производятся до тех пор, пока в течение 3-4 часов не будет зарегистрировано отсутствие изменений показаний индикаторов. Регистрация времени производится в момент приложения очередной ступени давления. В промежутке между ступенями давления наблюдения за показаниями индикаторов ведут через 1, 2, 5, 10, 20, 30, 60 мин от момента приложения очередной ступени давления. Допускается регистрация наблюдений и через равные промежутки времени, исходя из особенности развития процесса в течение опыта. Все измерения заносить в журнал испытаний (приложение 1, форма 13).

В случаях, когда величина последней компенсирующей ступени давления будет несколько больше ожидаемого давления набухания и произойдет сжатие образца на величину, большую, чем деформации фильтров, то за давление набухания следует принять давление после приложения предпоследней ступени, увеличенное на 1/2 или 2/3 части последней ступени, в зависимости от величины происшедшего сжатия.

2. По результатам измерений следует рассчитать:

- величину абсолютной деформации на каждой ступени давления как среднее арифметическое значение показаний индикаторов за вычетом поправки на деформацию фильтров, при этом должно соблюдаться условие проведения испытания:

Dhi £ ni – n0 - mi; (35)

- величину относительной деформации грунта (ei) на каждой ступени компенсирующего давления (pi) с точностью 0,001

ei = Dhi / h. (36)

По величинам относительной деформации надлежит построить график зависимости e = f (p) (см. табл. 7.2, схема 6). При качественном проведении испытания точки графика должны располагаться на оси абсцисс или параллельно оси.

К. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЖИМАЕМОСТИ ГРУНТА ПОСЛЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ДАВЛЕНИЯ НАБУХАНИЯ (схема 7)

Испытание по схеме 7 можно рассматривать как сочетание схем 6 и 3. Оно предусматривает на начальном этапе контроль неизменности объема образца при насыщении его водой до достижения давления набухания (схема 6), а затем дальнейшую регистрацию деформаций грунта при нагружении его ступенями давления через равные промежутки времени с выжиданием стабилизации деформаций на последней ступени давления (схема 3).

Подготовку грунта для проведения испытания следует производить в соответствии с разделом В и рекомендациями п.7.5 настоящего Руководства.

Определение величины давления набухания необходимо произвести в соответствии с п.1 раздела И.

Далее произвести сжатие образцов грунта ступенями давления в соответствии с пп.1, 2 раздела Е.

После достижения условной стабилизации деформаций грунта на конечной ступени давления испытание считается законченным и, если не предусматривается испытание грунта по ветви декомпрессии (разгрузки), необходимо приступить к разгрузке прибора в соответствии с п.4 раздела Д. По завершении разгрузки определяются параметры сложения грунта после опыта в соответствии с п.3 раздела Е. Данные измерений заносятся в журнал испытаний (приложение 1, форма 13).

По результатам измерений определяются:

- величина деформации (Dhi) на каждой ступени давления, компенсирующих деформации набухания

Dhi £ ni – n0 - mi; (37)

- величина абсолютной деформации грунта на конечной ступени давления (Dhк)

Dhк = nк – n0 – mк; (38)

- величина поправки на деформацию (Dhti) на каждой ступени давления в интервале от величины давления набухания (psw) до конечной ступени (pк) по формуле:

, (39)