Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 83 )

Система передачи нормального давления состоит из рычага 6 с нанесенной на него с двух сторон градуировкой (от 0 до 0,5 МПа с одной стороны и от 0 до 1 МПа - с другой). По рычагу может перемещаться груз, состоящий из одной или двух гирь. Верхняя съемная гиря употребляется в случае, если нормальное давление должно превышать 0,5 МПа. Рычаг с помещенной на него гирей передает нагрузку на образец посредством штока со сферическим углублением, в котором помещается шарик. Рычажное устройство передает давление на шарик сверху. При производстве опытов рычаг должен быть строго горизонтален. Для регулировки его уровня на штоке смонтирован специальный штурвал 5. Измерительная система состоит из индикатора 3 для фиксации горизонтального перемещения подвижной части срезывателя, соединенного с тензодатчиком 9 для автоматической регистрации горизонтальных перемещений на самописце (координата X). Индикатор динамометра служит для измерения срезающей нагрузки на участке деформации среза. Ножка индикатора соединена с тензодатчиком для регистрации сдвигающих усилий (координата Y).

Система обеспечения передачи срезающей нагрузки с постоянной скоростью включает электродвигатель, редуктор, фрикцион, коробку передач 8. От коробки передач крутящий момент передается на пиноль и обеспечивает скорость ее перемещения 5,0; 1,0; 0,5 и 0,01 мм/мин. От пиноли к образцу срезающее усилие передается через образцовый динамометр ДОСМ-3-0,2. Пульт управления 10, расположенный в нижней части корпуса прибора, служит для запуска и остановки мотора, а также для включения заднего хода (с любой из имеющихся скоростью перемещения). В прибор СПФ-2М введены элементы автоматики, отключающие электродвигатель после достижения горизонтального перемещения подвижной части срезывателя, равного 5 мм.

Система автоматической записи процесса испытаний включает тензодатчики, преобразователь-усилитель 2 и потенциометр двухкоординатный самопишущий 1. Запись осуществляется на листах миллиметровой бумаги на планшете, смонтированном на верхней крышке потенциометра.

Подготовка грунтов перед испытаниями на срез

1. Подготовка грунтов перед консолидированным срезом должна включать предварительное уплотнение нагрузками как в условиях дополнительного замачивания, так и без него.

2. Предварительное уплотнение образца грунта надлежит производить при нормальных давлениях p, при которых в последующем определяют сопротивление образцов срезу. Нормальное давление при предварительном уплотнении следует передавать на образец грунта последовательно ступенями Dp.

Величины p и Dp указаны в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Вид и состояние грунта	Нормальные давления при предварительном уплотнении, МПа	Ступени давления Dp, МПа
Пески средней крупности, плотности; глины с показателем текучести IL = 0	0,1; 0,3; 0,5	0,1
Пески средней крупности и средней плотности; мелкие, плотные и средней плотности	0,1; 0,2; 0,3	0,05
Супеси и суглинки, IL £ 0,5	0,1; 0,2; 0,3; 0,5
Глины, 0 £ IL £ 0,5	0,05; 0,1; 0,2; 03
Пески средней крупности и мелкие, рыхлые; пылеватые - независимо от плотности	0,1; 0,15; 0,2	0,025 (до 0,1 МПа) и далее - 0,05
Супеси, суглинки и глины, IL > 0,5	0,05; 0,1; 0,15; 02

В случаях проведения специальных испытаний допускается изменение величин нормального давления и ступеней их приложения.

3. Для предварительного уплотнения грунта перед срезом следует использовать приборы УГПС-1 и УГПС-2 (рис. 8.1, 8.2).

4. Каждую ступень давления при предварительном уплотнении необходимо выдерживать:

- для песчаных грунтов - не менее 5 мин,

- для глинистых грунтов - не менее 30 мин, а конечную ступень - до условной стабилизации вертикальных деформаций.

Дополнительное водонасыщение грунтов перед испытанием может производиться в процессе предварительного уплотнения.

5. За условный критерий деформаций сжатия при предварительном уплотнении следует принимать величину перемещения 0,01 мм за время:

- для песчаных грунтов - не менее 20 мин,

- для глинистых грунтов (непросадочных, набухающих, засоленных): супесей - не менее 3 часов, суглинков и глин - не менее 16 часов,

- для просадочных грунтов - не менее 3 часов.

Эти же критерии стабилизации следует использовать для оценки при дополнительном водонасыщении грунтов.

6. Замачивание образцов грунта следует производить кипяченой питьевой водой. В отдельных случаях, определяемых заданием, замачивание следует производить грунтовой водой с места отбора образца или химическими растворами заданного состава и концентрации.

7. Дополнительное водонасыщение грунта производится в специальном приспособлении (см. рис. 7.4, 7.5). Для водонасыщения проб рабочие кольца с грунтом покрываются с двух сторон бумажными фильтрами и помещаются между двумя перфорированными дисками, которые препятствуют набуханию грунта. Диски с кольцами помещают в сосуд с водой, а для ускорения водонасыщения рекомендуется использовать вакуумный шкаф.

8. Режим вакуумирования устанавливается на практике, для чего первые пробы водонасыщают, периодически взвешивая до достижения постоянной массы. При достижении максимального разрежения следует периодически заполнять камеры воздухом.

9. В процессе предварительного уплотнения образцов грунтов, а при их испытаниях в водонасыщенном состоянии и в период замачивания, необходимо регистрировать вертикальные деформации образцов в журнале испытаний. Отсчеты по индикаторам следует делать в конце каждой ступени нагрузки, а на последней ступени так, чтобы зафиксировать наступление условной стабилизации вертикальных деформаций грунта.

Для набухающих грунтов необходимо достигать условной стабилизации деформаций набухания.

10. Подготовка грунтов перед неконсолидированным срезом предусматривает дополнительное водонасыщение грунтов, а также изменение плотности сложения грунтов до заданных значений.

11. При испытании набухающих глинистых грунтов в условиях ограниченного набухания может производиться подготовка как всего монолита в целом, так и каждого отдельного образца.

При подготовке всего монолита рекомендуется его дополнительное водонасыщение вести во влажной среде, в качестве которой может быть взят песок. Монолит освобождается от парафиновой оболочки и заворачивается в бумагу (допускается использование газетной бумаги). Затем в удобную емкость насыпается мелкий песок, на который укладывается монолит и также засыпается песком так, чтобы сверху был слой около 5 см. Далее песок увлажняется небольшими порциями воды вплоть до полного водонасыщения и в течение подготовки глинистого грунта поддерживается влажность песка. Выдерживание монолита производится в течение 1-5 суток в зависимости от размера образца и предполагаемого разуплотнения. Максимальное время выдерживания требуется для полного набухания монолита.

Далее монолит извлекается из песка (операция извлечения производится осторожно) и из него вырезаются образцы рабочими кольцами в установленном порядке.

Подготовка возможна путем водонасыщения предварительно подготовленных образцов. Для этого из целого монолита готовятся образцы с диаметром, равным диаметру необработанного монолита, если эти монолиты отобраны из скважин, или образцы прямоугольного сечения, подготовленные путем деления большого монолита прямоугольного сечения на мелкие части, из которых можно приготовить образцы для рабочих колец. Каждый подготовленный образец заворачивается в бумагу и помещается в песок. Из насыщенных образцов отбираются пробы в установленном порядке.

Аналогично описанным способом можно готовить образцы, в качестве начальных используя образцы, отобранные режущими кольцами.

12. Подготовка набухающих грунтов перед сдвигом может быть осуществлена путем предварительного расчета. В этом случае необходимо знать предварительно величину свободного набухания, ориентировочно начальные влажность и плотность.

Пример: Пусть известно, что испытываемые глинистые грунты набухают на 14%. Необходимо приготовить пробы на сдвиг с величиной набухания на 7%, что составляет 50% от свободного набухания. Подготовка ведется следующим образом.

Рабочим кольцом сдвигового прибора из грунта вырезается образец объемом 140 см3 и рассчитывается его масса (например, 264,6 г) и плотность (r = 1,89 г/см3) и при известной величине естественной влажности рассчитывается плотность сухого грунта. Если предположить, что естественная влажность составляет 0,30, то плотность сухого грунта будет

rd = r : (1 + W) = 1,89 : 1,30 = 1,45 г/см3.

Рассчитывают плотность сухого грунта при его набухании на 7%, которая при массе грунта 264,6 г, массе сухого грунта 203 г, объеме грунта после набухания 149,8 см3 будет равна 1,35 г/см3, а затем рассчитывают массу сухого грунта при набухании на 7%

md = 1,35 · 140 = 189 г

и массу влажного грунта при влажности 0,30

mw = md (1 + W) = 189 · 1,30 = 245,7 г.

Далее пробу, подготовленную по указаниям п.2.3.13, следует обработать так, чтобы довести до массы 245,7 г. Для этого по торцевой поверхности грунт обрезают так, чтобы масса пробы оказалась равной 255,1 г, а затем по образующей цилиндра обрезают грунт, доведя массу пробы до расчетной величины (245,7).

После подготовки пробу вновь помещают в сдвиговое кольцо, покрывают с двух сторон фильтрами и кольцо с пробой помещают в приспособление для водонасыщения перед сдвигом и водонасыщают пробу при атмосферном давлении в течение нескольких часов, а затем в вакуум-шкафу. Сдвиг производят при вертикальных давлениях, не вызывающих уплотнения грунта, которые подбираются экспериментально.

13. Испытание на срез песчаных грунтов с заданной плотностью производится по специальным заданиям. Испытания производятся при относительной плотности Id = 0,5, которая определяется по формуле: