Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 79 )

- величина деформации грунта (Dhi) на каждой ступени давления в интервале от давления набухания (psw) до конечной ступени (pк)

Dhi = Dht + hti (40)

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

По величинам относительной деформации следует построить график зависимости e = f (p) (см. табл. 7.2, схема 7) и уточнить величину давления набухания.

По участку графика, расположенному за пределами давления набухания, необходимо рассчитать параметры сжимаемости грунта по характерным участкам деформируемости:

- коэффициент уплотнения (a) по формуле

a = (ei – ei+1) / (pi+1 - pi); (41)

- модуль деформации E по формуле

; или , (42)

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.

Л. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ НАБУХАНИЯ ПОД НАГРУЗКАМИ (схема 8)

Испытание по схеме 8 предусматривает контроль неизменности объема образца испытываемого грунта при насыщении его водой до достижения давления набухания (схема 6) с последующей разгрузкой ступенями и стабилизации деформаций набухания на каждой ступени давления.

Подготовку грунта для проведения испытания следует производить в соответствии с п.3 раздела В этого приложения и рекомендациями п.7.5А настоящего Руководства.

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

После достижения величины давления набухания (psw) разгрузка должна производиться ступенями давления с регистрацией деформаций набухания на каждой ступени. Набухание сопровождается поглощением воды, поэтому в процессе испытания необходимо следить за поддержанием необходимого количества жидкости в поддоне прибора, осуществляя контроль по пьезометрическим трубкам и на верхнем штампе прибора.

Ступени давления при разгрузке должны быть определены техническим заданием на проведение испытаний либо:

при величине давления набухания около 0,3±0,05 МПа - psw: 0,2; 0,1; 0,05; 0,025; 0; МПа

при величине давления набухания около 0,6±0,05 МПа - psw: 0,4; 0,2; 0,1; 0,05; 0,025; 0; МПа

при величине давления набухания около 1,2±0,1 МПа - psw: 0,8; 0,4; 0,2; 0,1; 0,05; 0,025; 0; МПа.

При более высоких величинах давления набухания ступени давления при разгрузке выбираются в зависимости от условий задач испытаний, характера сооружений, особенностей деформируемости грунта в ходе испытания. В пределах предлагаемых ступеней разгрузки допускается применение более дробных ступеней.

Регистрацию деформаций на каждой ступени давления надлежит проводить два раза в течение рабочего дня (в сутки) до достижения условной стабилизации деформаций. При изучении кинетики набухания грунта при разных ступенях давления регистрацию деформаций следует производить через 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30; 60 мин, через час в течение рабочего дня и далее два раза в сутки.

На конечной ступени давления (p = 0) одометр извлекается из-под траверсы нагрузочного устройства и наблюдение за деформациями осуществляются до достижения условного критерия стабилизации. За условный критерий стабилизации деформаций набухания следует принимать величину деформации 0,01 мм за 16 часов.

После завершения набухания следует произвести разборку прибора, определить плотность и влажность грунта после опыта в соответствии с указаниями п.3 раздела Е. Результаты всех измерений записывать в журнал испытаний (приложение 1, форма 13).

По результатам измерений следует определить:

- величину абсолютной деформации (Dhi) на каждой ступени давления по формуле

Dhi = ni – n0 - mi; (43)

- величину относительной деформации (ei) на каждой ступени давления (pi) в интервале от давления набухания до нуля с точностью 0,001.

По величинам относительной деформации необходимо построить график зависимости e = f (p) (см. табл. 7.2, схема 8), выделить участок графика, характеризующий определение давления набухания, уточнить графически величину давления набухания, выделить ветвь набухания при уменьшении ступеней давления.

По величинам относительной деформации при набухании нужно рассчитать коэффициент набухания по формуле:

asw = tg a1 = (e2 - e1) / (p2 – p1). (44)

М. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСАДКИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

После приготовления образца грунта создаются такие условия испарения влаги, чтобы изменение массы образца в течение суток было в пределах 0,5-2 г. Это достигается либо путем регулирования конвективного влагообмена (регулирование зазора открытием крышки), либо влагообмена за счет влагоемких сред (например, бумаги).

Измерение образцов производится в следующей последовательности: размечаются три направления диаметра под углом в 60°; образец помещается на подкладку (рис. 7.7) так, чтобы измерение диаметра выполнялось по средней части образца и из измерения трех диаметров вычисляется средняя величина; образец кладется на образующую цилиндра и измеряется его высота. Измерения осуществляются 2-3 раза в сутки.

Сушка образца при усадке производится в три этапа. На первом этапе ведется сушка в закрытом сосуде при температуре 18-20° и изменении массы образца от 0,5 до 2 граммов в сутки. Критерием условного завершения испытаний на 1-м этапе является отсутствие изменений линейных размеров образца в двух последовательных измерениях.

На втором этапе, после преодоления предела усадки, что контролируется графиками (рис. 7.17) хода испытания, сушка образца ведется на воздухе при комнатной температуре до постоянной массы. На этом этапе образец необходимо предохранять от резкого перепада температур. Критерием условного завершения испытаний на втором этапе является отсутствие изменений в массе образца грунта.

Рис. 7.17. График усадки грунта. Зависимость изменения объема грунта от изменения влажности при сушке

А - усадка грунта ненарушенного сложения; Б - усадка грунта нарушенного сложения.

а, б - влажность грунта на пределе усадки.

На третьем этапе высушивание всего образца производится в термостате при температуре 105 °С до постоянной массы сухого грунта.

На первом этапе сушки должно быть получено не менее шести точек измерений, на втором - не меньше пяти. Точки измерения, построенные на графике, должны полно и равномерно отображать оба этапа усадки. В случае образования трещин, исключающих достоверное определение объема образца в течение опыта, его необходимо повторить.

При определении характеристик усадки грунта нарушенного сложения следует подготовить образец с влажностью на 5-10% большей, чем влажность грунта на границе текучести. Далее производится монтаж измерительной линейки и всего оборудования в соответствии с рис. 7.9. Отсчет показаний и взвешивание образца с поддоном производится не реже трех раз в сутки с соблюдением осторожности при работе с измерительной линейкой.

Результаты измерений записываются в журнал испытаний. По результатам испытаний следует:

- определить объем грунта на каждый момент измерения по формуле:

, (45)

где di - диаметр образца в момент измерения, определенный как среднее арифметическое значение трех измерений по размеченным направлениям, см; hi - высота образца в момент измерения, см;

- рассчитать влажность грунта на каждый момент измерения по формуле:

W = (mi - m) / m, (46)

где mi - масса образца грунта в момент измерения, г; m - масса образца сухого грунта, г;

- рассчитать усадку по высоте, диаметру и объему по формулам соответственно:

esh = (h - hк) / h; esd = (d - dк) / d; eSV = (V - Vк) / V, (47)

где h; d; V и hк; dк; Vк - соответственно начальные и конечные значения высоты, диаметра и объема образца грунта.

По величинам объема и влажности на каждый момент времени следует построить график зависимости изменения объема образца от влажности V = f (W).

За величину влажности на пределе усадки (Wsh) следует принимать влажность, соответствующую точке перегиба графика (V = f (W)). Допускается нахождение точки перегиба путем восстановления перпендикуляра к графику из точки пересечения касательных к двум ветвям кривой, соответствующим первому и второму этапам сушки образца.

Приложение 8

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТОВ СРЕЗУ

1. При выборе рациональной методики испытаний грунта на срез необходимо прежде всего учитывать, что получаемые показатели прочности при испытании грунтов должны позволить прогнозировать его прочность в реальных условиях, так как они в значительной степени определяют надежность и стоимость проектируемых сооружений.

2. Определение сопротивляемости грунтов срезу в соответствии с ГОСТ 12248-78 следует проводить методами консолидированного и неконсолидированного среза.

3. Изучение сопротивления грунтов срезу необходимо для правильного расчета прочности оснований, устойчивости сооружения, определения давления грунтов на подпорные стенки и других инженерных расчетов.

4. Зависимость срезающего усилия от нормального давления определяется выражением:

t = p · tg j + c, (1)

где j - угол внутреннего трения в грунте, град; c - сцепление, МПа.

Графически под углом внутреннего трения грунта (j) понимается величина угла наклона графика к оси абсцисс, а под сцеплением (c) - отрезок на оси ординат, отсекаемый этой прямой.

5. Сопротивление срезу данного грунта зависит от степени нарушенности естественной структуры, плотности, влажности, условий дренирования (открытая или закрытая система), схемы уплотнения, скорости среза.