Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 84 )

Id = (emin - e) / (emin - emax), (5)

где emin - коэффициент пористости песка в предельно рыхлом сложении; emax - коэффициент пористости песка в предельно плотном сложении; e - коэффициент пористости при заданной относительной плотности.

Формула относительной плотности при расчете через плотность сухого грунта имеет вид:

Id = [rd,max (rd - rd,min)] / [rd (rd,max - rd,min)], (6)

где rd,max и rd,min - соответственно плотность сухого песка в предельно плотном и предельно рыхлом сложениях.

Уплотнение до заданного значения Id производится в срезывателе сдвигового прибора путем легкого постукивания. Количество песка, которое необходимо для обеспечения заданной плотности, рассчитывается по формуле

md = V · rd, (7)

где V - объем срезывателя; rd - плотность сухого грунта, соответствующая заданной величине относительной плотности.

Учитывая, что испытание песка чаще всего производится под водой, укладка с величиной Id = 0¸0,2 не может быть достигнута, так как укладка песка в предельно рыхлом сложении вызывает уплотнение грунта в процессе его замачивания.

14. При проведении реологических испытаний на приборе ПСГ с большим (1-1,5 см) зазором следует предусмотреть подъем на 1-1,5 см рычага касательного напряжения, что обеспечит условие сохранения горизонтальности тросика, передающего срезающее усилие. Кроме того, образец заключают в резиновую оболочку, плотно прилегающую к образцу, но не создающую на него бокового давления.

Для предотвращения выдавливания грунта из зазора на образец в этом интервале надевают несколько тонких пластмассовых или металлических колец. Первоначальная высота образца должна быть не менее 5 см.

Проведение испытаний на срез

1. Подготовленный образец грунта необходимо перенести в срезную коробку, закрепить, установить перфорированный штамп, отрегулировать механизм передачи вертикального давления, установить зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки: для однородных песков - 0,1 мм; для глинистых грунтов - 0,5-1 мм, а при проведении реологических испытаний - 10-15 мм с изменением положения рычага касательных напряжений.

После переноса образца из прибора предварительного уплотнения следует принять меры по сохранению его влажности в процессе испытания равно как и при испытании образцов с природной влажностью. Установить индикатор вертикальных деформаций.

2. При проведении консолидированного среза на образец передается вертикальное давление в одну ступень и выдерживается:

Для песчаных грунтов	не менее 5 мин
Для супесей	не менее 15 мин
Для суглинков и глин	не менее 30 мин

На грунты, прошедшие предварительное уплотнение, передают вертикальные давления, равные предварительному давлению уплотнения, при которых и производят срез. После передачи вертикального давления необходимо установить индикатор для измерения горизонтальных деформаций.

Результаты всех измерений следует заносить в журнал проведения испытаний (приложение 1, форма 14). При испытании по схеме неконсолидированного среза после приложения вертикального давления в одну ступень срез производится немедленно без выдерживания под нагрузкой.

3. Касательное напряжение при сдвиге передается на образец ступенями, величина которых должна составлять около 5% величины нормального давления. Регистрацию перемещений следует производить через 2 мин, допуская уменьшение интервала между измерениями до 1 мин в период затухания деформаций. После достижения условной стабилизации горизонтальных перемещений при данной ступени давления надлежит передать очередную ступень касательного напряжения.

При испытании с непрерывно возрастающим касательным напряжением скорость среза должна быть постоянной и не превышать:

Для песков	0,5 мм/мин
Для супесей	0,1 мм/мин
Для суглинков	0,05 мм/мин
Для глин	0,02 мм/мин

Для определения порога незатухающей ползучести и коэффициента вязкости на стадии незатухающей ползучести следует принимать скорости среза глинистых грунтов 10-5...10-6 мм/с или 6х10-4...10-5 мм/мин (или 0,01 мм за 20-200 мин).

4. При неконсолидированном срезе ступени касательного напряжения должны составлять около 10% от величины нормального давления, их необходимо прикладывать с интервалом 10-15 мин. В этом случае будет обеспечена скорость среза 2-3 мм/мин и срез произойдет через 2 мин после приложения нормального давления. Величины нормального давления рекомендуется принимать:

для глинистых грунтов (0,5 £ IL £ 1,0) - 0,05; 0,1; 0,15;

для илов и глинистых грунтов (IL > 1,0) - 0,025; 0,075; 0,125.

5. Испытание считается законченным, если:

произошел срыв одной части образца относительно другой;

общее перемещение при срезе превысило 5 мм или 6-7 мм при реологических испытаниях.

При проведении среза образца с постоянной скоростью касательное напряжение, измеряемое динамометром, принимается по максимально зарегистрированной величине, или на момент достижения общей деформации среза, равной 5 мм.

После окончания испытаний следует разгрузить образец, извлечь рабочее кольцо из прибора и из нижней части образца отобрать пробу для определения плотности и влажности в зоне среза по ГОСТ 5180-84.

Обработка результатов испытаний грунтов на срез

1. Рассчитать значения плотности и влажности грунта до и после опыта, а также плотности сухого грунта, пористости, коэффициента пористости и степени влажности. Результаты расчета записать в таблицу испытаний (приложение 1, форма 14).

Рассчитать величину срезающего напряжения t, полученную на приборе одноплоскостного среза по формуле

t = (P · k) / F, (8)

где P - нагрузка на подвеске прибора, Н; k - отношение плеча большого рычага к плечу малого рычага, которое для приборов ПСГ равно 10; F - площадь поперечного сечения образца в срезывателе, м2.

Примечание. Величины срезающего усилия, полученные на приборах ВСВ-25, ПСП-3, СПФ-2М и ЛУС-100, принимаются по вспомогательным графикам, составленным для каждого динамометра на основании его паспортных данных.

2. Построить график зависимости с учетом поправки на трение в приборе. При величине поправки менее 0,05% от P она не учитывается. За сопротивление образца грунта срезу t следует принимать максимальное значение, полученное по графику Dl = f (t)или диаграмме среза на отрезке Dl, не превышающем 5 мм. При монотонном возрастании t за расчетное значение следует принять t при Dl = 5 мм.

3. Для определения величин характеристик прочности грунта j и c по полученным в опытах на срез величинам P и t выполняется расчет в соответствии с указаниями ГОСТ 20522-88, изложенными в разделе 10 настоящего Руководства (метод математической статистики).

Результаты определений t и c необходимо выражать с точностью 0,01 МПа, а j с точностью до одного градуса.

4. По результатам реологических испытаний строятся графики зависимости абсолютной деформации грунта от времени t = f (t) и роста срезающего усилия t во времени t. Схематические графики представлены на рис. 8.12.

Рис. 8.12. Графики развития напряжений t и деформаций l во времени при одноплоскостном срезе

Масштаб графиков: для t (по оси ординат) 10 мм - 0,02 МПа; для l (по оси ординат) 10 мм - 0,1 см; для t (по оси абсцисс) 10 мм - 10 (50) мин.

По графику зависимости t = f (t) можно определить порог ползучести t*, как пересечение касательных к двум участкам кривой (см. рис. 8.12).

Интенсивность процесса ползучести характеризуется коэффициентом динамической вязкости, который в стадии неустановившейся (затухающей) ползучести является величиной переменной и может быть вычислен на любой момент времени t:

ht = [(t - t*) / u] · d. (9)

h = (t / u) · d (при t* = 0). (10)

Для стадии установившейся ползучести коэффициент вязкости вычисляется для прямолинейного участка кривой по формуле:

ht = [(tlim - t*) / u] · d, (11)

где t - касательное напряжение при срезе в данный момент времени; t* - напряжение, соответствующее порогу ползучести; tlim - предельное срезающее усилие, при котором произошло разрушение образца (срез); u - скорость деформации ползучести, (см/с); d - величина зазора.

По результатам серии опытов, выполненных из одного монолита при различных вертикальных нагрузках, можно построить графики зависимости:

t* = f (P) и tlim = f (P) (12)

и определить минимальные параметры прочности грунта.

Приложение 9

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПЛОТИН НА ПРИБОРЕ ПТС-300

(в соответствии с ведомственной инструкцией ВИ 20-80)

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Назначение инструкции

Настоящая инструкция имеет целью:

а) регламентировать основные положения методики исследований прочностных свойств крупнообломочных материалов на приборе ПТС-300;

б) рекомендовать методику обработки экспериментальных данных и форму документов, представленных по результатам испытаний с целью определения показателей прочности;

в) изложить технические возможности и конструктивные особенности крупногабаритного прибора трехосного сжатия ПТС-300 и правила безопасной работы на нем;

г) дать практические рекомендации исследователям по подготовке, проведению эксперимента и обслуживанию крупногабаритного прибора трехосного сжатия ПТС-300.

2. Область использования

Области использования и применения настоящей инструкции:

а) инструкция рекомендуется к использованию в центральных научно-исследовательских лабораториях при проведении комплексных исследований показателей прочности крупнообломочных материалов на крупногабаритных приборах трехосного сжатия ПТС-300, а также в практике контрольных испытаний крупнообломочных материалов, уложенных в тело, либо находящихся в основании реальных сооружений и подвергаемых испытаниям в лабораториях при строительстве;