Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 80 )

Испытания грунтов для определения сопротивления их срезу следует проводить на образцах ненарушенного сложения или подготовленных с заданными значениями плотности и влажности, а также в условиях полного водонасыщения.

6. Испытания на срез проводятся не менее чем при трех значениях нормального давления, которые выбираются с учетом реальных нагрузок от проектируемого сооружения, характера деформируемости грунта при сдвиге, состояния и особенностей структуры.

7. Испытания грунтов на срез надлежит проводить на приборах одноплоскостного среза. Испытываются образцы цилиндрической формы диаметром не менее 70 мм, высотой не более 1/2 и не менее 1/3 диаметра. При испытаниях на срез в полевых лабораториях однородных глинистых грунтов с показателем текучести IL > 0, допускается применять образцы диаметром не менее 56,5 мм.

8. Рассматриваемые методы испытаний грунта не распространяются на: гравелистые и крупные пески; глинистые грунты, содержащие крупнообломочные включения размером более 5 мм или свыше 20% по массе включений размером до 5 мм; средне - и сильнозаторфованные грунты и торфы, а также на все виды грунтов в мерзлом состоянии.

9. В зависимости от предварительной подготовки грунта по продолжительности испытания существуют различные методики проведения испытания на срез.

При предварительной подготовке грунта к испытанию необходимо выделять:

- срез грунта с параметрами плотности и влажности естественного сложения;

- предварительное дополнительное водонасыщение грунта до практически полного водонасыщения с сохранением его естественной плотности (водонасыщение грунта без возможности изменения его объема - водонасыщение под арретиром);

- уплотнение грунта под нагрузкой до прекращения изменений пористости;

- предварительное уплотнение грунта до полной консолидации под нагрузками, при которых будет производиться срез грунта;

- стабилизация пористости грунта при его набухании под нагрузками и последующий срез под этими нагрузками;

- срез грунта с оптимальными значениями плотности и влажности.

В зависимости от продолжительности испытания получают:

- неконсолидированный (быстрый) срез продолжительностью до 2-х минут;

- неконсолидированный (ускоренный) срез продолжительностью до 5-6 минут;

- консолидированный (замедленный или медленный) срез продолжительностью 40-50 мин и более.

Продолжительность испытания включает промежуток времени от приложения вертикального давления до завершения среза и снятия вертикального давления.

10. Метод консолидированного среза следует применять для определения параметров среза грунтов в условиях стабилизированного состояния: песчаных; глинистых - с показателем текучести IL £ 1, коэффициентом пористости для супесей и суглинков e £ 1 и для глин e £ 1,5.

11. В зависимости от вида грунта сопротивление срезу в консолидированном состоянии следует определять:

- для песчаных грунтов с заданной плотностью сложения и влажностью в условиях полного и неполного водонасыщения;

- для глинистых грунтов на образцах ненарушенного сложения при природной влажности или в условиях полного водонасыщения;

- для искусственно уплотненных глинистых грунтов из массива или подготовленных в лаборатории с заданной плотностью и влажностью.

12. Метод неконсолидированного среза следует применять для определения сопротивления срезу грунтов в условиях нестабилизированного состояния: водонасыщенных суглинков и глин (при степени влажности Sr ³ 0,85), имеющих показатель текучести IL ³ 0,5, набухающих, засоленных, искусственно приготовленных грунтов с заданной плотностью и влажностью, в том числе дополнительно водонасыщенных, а также просадочных грунтов, замоченных до полного водонасыщения.

13. В условиях одноплоскостного среза определяются параметры ползучести глинистых грунтов: порог ползучести t* = f (p); коэффициент динамической вязкости ht = f (t); критическая деформация ползучести Dlcr = f (t); критическое время разрушения образца tcr = f (u).

14. Скорость деформации ползучести выражается следующими уравнениями:

- для глинистых грунтов без необратимых цементационных связей:

du = (t / ht) · dz; (2)

- для глинистых грунтов с коагуляционными и цементационными структурными связями

; (3)

- для общего случая

, (4)

где u - скорость деформирования, см/с; t - действующее касательное напряжение, МПа; pz - вертикальное давление на глубине z, МПа; tgjw - тангенс угла внутреннего трения, град; cc - структурное сцепление, МПа; ht - коэффициент динамической вязкости, Па.

Знак минус в приведенных выражениях отвечает обратному соотношению значений скорости деформации u и глубины z рассматриваемого слоя грунта.

Аппаратура

Определение характеристик прочности грунтов в лаборатории осуществляется на приборах: ПГС, ВСВ-25, ПСП-3, СПФ-2М, ЛУС-100 и других.

Конструкция одноплоскостного срезного прибора должна обеспечивать:

- центрированную передачу и вертикальность нормальной нагрузки на штамп;

- приложение касательной нагрузки в фиксированной плоскости среза;

- возможность передачи нормальной и касательной нагрузок ступенями или в виде непрерывно возрастающей нагрузки (создаваемой в случае касательной нагрузки в результате непрерывного перемещения с постоянной скоростью);

- измерение вертикальных деформаций (сжатия или набухания) и горизонтальных деформаций (среза) с точностью 0,01 мм;

- возможность тарировки прибора для установления величин поправок на преодоление трения между подвижной и неподвижной частями срезной коробки.

Срезные приборы должны иметь жесткое основание, предохраняющее в процессе испытаний образец грунта от сотрясений и вибраций. Части приборов, соприкасающиеся с водой, должны быть изготовлены из некоррозионного материала. Тарировка должна производиться не реже одного раза в год.

Приборы предварительного уплотнения грунтов перед срезом УГПС-1 и УГПС-2, ПМГ

Для предварительного уплотнения грунта перед срезом применяются различные устройства, позволяющие производить уплотнение при заданном давлении и сохранении природной или заданной влажности, а также в условиях полного водонасыщения грунта. При этом измеряются вертикальные деформации образца с точностью 0,01 мм.

В состав уплотнителя должны входить следующие основные узлы: рабочее кольцо; цилиндрическая обойма, в которую помещается рабочее кольцо; жесткий перфорированный штамп; механизм для создания нормальной нагрузки; ванна для водонасыщения образца грунта; индикатор для фиксации вертикальных деформаций образца грунта. Для предварительного уплотнения используются приборы УГПС-1 и УГПС-2. На рис. 8.1 и 8.2 приведены общие виды этих приборов.

Рис. 8.1. Общий вид прибора для уплотнения грунта перед срезом УГПС-1

Рис. 8.2. Общий вид прибора для уплотнения грунтов перед сдвигом УГПС-2

УГПС-1 и УГПС-2 имеют между собой много общего. Конструкции стаканов, в которых производится уплотнение, позволяют переносить уплотненные пробы грунта в срезыватель сдвигового прибора без передавливания. Площадь поперечного сечения стакана равна 40 см2. Передача давления на образец грунта производится при помощи секторных рычагов с неподвижными противовесами (у прибора УГПС-1) или без противовесов (УГПС-2) и с отношением длины малого плеча рычага к длине большого плеча 1:10.

У прибора УГПС-1 регистрация осадки или набухания грунта производится при помощи неподвижного указателя 4 и подвижной шкалы 5, расположенной на внешней стороне секторного рычага 6. Более точная регистрация осадки (набухания) образца может производиться индикатором часового типа, для чего на приборе имеются держатели индикаторов 1. Стол, на котором смонтирован прибор, снабжен уравнительными винтами для приведения верхней панели в горизонтальное положение. В гнезде верхнего штампа помещается шарик, ванна со стаканом переносится на рычажный столик и устанавливается на панели приборов так, чтобы шпенек, находящийся в центре дна стакана с внешней его стороны, попал в соответствующее углубление в панели прибора. Рама 3, передающая давление, накладывается на верхний штамп так, чтобы углубление в винте коромысла рамы легло на шарик, помещенный в углублении верхнего штампа. Винт 2, проходящий через верхнее коромысло рамы и служащий одновременно штоком, передающим давление, ввинчивается в коромысло настолько, чтобы секторный рычаг 6 принял горизонтальное положение. После этого фиксируются показания индикатора или подвижной шкалы; в соответствии с программой исследований в стакан может быть залита вода или сохраняется первоначальная влажность, на подвески секторных рычагов помещаются грузы для создания первой ступени вертикального давления и т. д.

Прибор УГПС-2 позволяет одновременно обжимать, как и УГПС-1, 12 образцов грунта, однако при помощи шести, а не двенадцати секторных рычагов. В каждой ванне устанавливаются по два стакана. В связи с этим прибор имеет практически в два раза меньшие размеры, при этом обслуживание его значительно упростилось, так как грузы помещаются на вдвое меньшем количестве подвесок, фиксация осадок ведется по шести индикаторам или шкалам. Собранные стаканы прибора УГПС-2 (рис. 8.3, а и б) помещаются в ванну 1 в следующем порядке: первый стакан с пробой ставится на нижний перфорированный штамп 2, затем в стакан помещается средний перфорированный штамп 4, на который устанавливается второй стакан с пробой и верхним перфорированным штампом 6. Для операций сборки, разборки и извлечения стаканов из ванны применяются специальные ключи (8, 9). Ванна со стаканами помещается на рычажный столик и далее работа производится теми же приемами, что и на модели УГПС-1.