Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 89 )

.

В журнал показание манометров sм заносится в условных единицах в графу 2 табл. 9.1.

Испытания могут быть начаты после выполнения комплекса операций по обеспечению готовности прибора ПТС-300, перечисленных выше.

Уровни удельных давлений на образец и ступени их изменения

Уровни удельных давлений на этапе гидростатического нагружения образца (при s1 = s3) устанавливаются в зависимости от максимального значения меньшего главного напряжения s3max, для расчета которого используется максимально возможное значение большего главного напряжения s1, достигаемое в сооружении, т. е.

s3max = x s1max,

где x = 0,25¸0,35.

В диапазоне значений напряжения s3 £ s3max требуется испытать не менее 4-5 образцов-близнецов, для которых рекомендуется последовательно задавать в испытаниях следующие значения удельного бокового давления (при s3 ³ 0,1 МПа) на этапе гидростатического нагружения:

s3 = (0,1¸0,2); (0,2¸0,3); (0,4¸0,5); (0,6¸0,8) s3max

и s3 = s3max.

Рекомендуется применять следующие ступени изменения удельных давлений, задаваемых на образец:

а) на этапе гидростатического нагружения образца -

Ds1 = Ds3 = 0,1 МПа при s3max £ 0,2 МПа,

и

Ds1 = Ds3 = 0,2 МПа при s3max > 0,2 МПа;

б) на этапе девиаторного нагружения образца, когда осуществляется повышение удельного давления s:

1) для образцов из слабых частиц:

- Ds1 = 0,1 МПа - в течение всего испытания (при s1 = s3 £ 0,2 МПа на этапе гидростатического нагружения);

- Ds1 = 0,2 МПа - до значения s = 0,9s1 разрушения (при s1 = s3 = (0,3¸0,8) МПа на этапе гидростатического нагружения), а затем - Ds1 = 0,1 МПа;

2) для образцов из прочных частиц:

- Ds1 = 0,2 МПа - в течение всего испытания (при s1 = s3 = (0,2¸0,8) МПа на этапе гидростатического нагружения);

- Ds1 = 0,4 МПа - до значения s = 0,9s1 разрушения (при s1 = s3 > 0,8 МПа на этапе гидростатического нагружения) а затем - Ds1 = 0,2 МПа.

Проведение испытаний

Испытания должны проводиться при строгом соблюдении правил технического обслуживания прибора, а также правил по технике безопасности при работе на приборе ПТС-300, изложенных выше (рис. 9.6).

Нагружение образца осевым давлением, s1, осуществляется при включении насосной станции 23 нажатием кнопки "пуск" магнитного пускателя и при поступлении от станции масла в гидроаккумулятор 21 и под поршень домкрата. При этом воздушная подушка гидроаккумулятора сжимается и после отключения насосной станции поддерживает требуемую величину давления в гидроцилиндре домкрата.

Насосная станция работает до того момента, пока стрелка прогибомера не сдвигается с нулевого показания. Это начальное движение (отсчет) стрелки прогибомера не должно превышать 0,10 мм. При зафиксированном начале движения стрелки прогибомера начинается нагружение образца боковым давлением путем подачи сжатого воздуха от баллона 22 в дозатор 7 через кран 15. При этом давление из дозатора передается через жидкость камеры бокового давления на боковую поверхность образца.

На этапе гидростатического нагружения образца давления s1 и s3 необходимо повышать одновременно, манипулируя кнопкой магнитного пускателя, кранами 25 на пульте управления и краном 15 дозатора.

На втором этапе испытаний (девиаторном нагружении) осуществляется ступенчатое увеличение вертикального давления включением насосной станции. При этом величина бокового давления, фиксируемая по манометру на дозаторе, поддерживается за счет сброса давления из дозатора через воздухоспускную пробку 17.

Для более плавного нагружения образца каждой последующей ступенью высокого осевого давления рекомендуется снабжать насосную станцию дополнительным промежуточным гидроаккумулятором малой емкости (5 литров), рассчитанным на давление до 25 МПа. Подача масла от насосной станции в гидроаккумулятор должна вестись кнопкой магнитного пускателя при закрытом кране 25. Давление на манометре насосной станции не должно превышать 18 МПа. Передача давления на образец должна вестись быстрым плавным открытием и закрытием крана 25.

Сброс осевого давления s1 осуществляется открытием крана 26 ("разгрузка цилиндра") при закрытом кране 25 ("нагрузка цилиндра") на пульте управления. При этом масло системы осевого давления поступает в маслобак насосной станции 25.

Сброс бокового давления s3 осуществляется открытием воздухоспускной пробки 17.

При проведении испытаний необходимое дополнение в дозатор жидкости производится через отверстия воздухоспускных пробок при закрытых кранах 15, 16, 18. Слив жидкости из дозатора осуществляется через кран 18 при открытых отверстиях воздухоспускных пробок и закрытых кранах 15, 16.

Каждая ступень осевого давления выдерживается до условной стабилизации осевой деформации образца. Рекомендуется полагать, что деформация образца стабилизировалась, если она характеризуется приращением 0,3 мм за 10 минут, что составляет примерно 0,05% начальной высоты образца.

После осуществления каждой ступени нагружения производятся отсчеты по всем измерительным устройствам: манометрам, прогибомеру, дозатору. Все отсчеты и время их взятия регистрируются в журнале испытаний (см. табл. 9.1).

Каждое испытание проводится до возникновения в образце незатухающих деформаций сдвига e1 при постоянном значении напряжений. Этот момент служит индикатором достижения состояния предельного равновесия.

По окончании опыта производится сброс осевого давления s1 и бокового s3. После осуществления сброса осевого и бокового давления все краны закрываются. Открывается крышка прибора и из рабочей камеры извлекается образец испытанного материала.

При необходимости слить жидкость из камеры бокового давления выполняются следующие операции: закрываются краны 15 и 16, а также кран 18 и воздухоспускная пробка 17 на дозаторе, бак 8 опускается в крайнее нижнее положение, открываются последовательно краны 19 и 20. Рабочая жидкость самотеком поступает из камеры бокового давления в бак 8.

Манипуляции с кранами надо производить плавно, без рывков, открывая их на пропуск малого количества жидкости. Краны должны быть отлажены так, чтобы открывались и закрывались без значительных усилий, и в то же время они должны обеспечить плотное закрытие.

Эти основные требования необходимо строго соблюдать при работе с высокими давлениями.

Методика обработки экспериментальных данных и определения прочностных показателей

После проведения испытаний по данным эксперимента устанавливаются основные показатели прочностных свойств материалов, для определения которых рассчитываются значения главных напряжений и относительных деформаций образца.

При первичной обработке данных эксперимента следует учитывать, что если наименьшее главное напряжение s3 в точности равно давлению в боковой камере прибора, то наибольшее главное напряжение s1 должно рассчитываться, исходя из данных об усилии, развиваемом гидродомкратом, и об изменении размеров и формы образца под нагрузкой.

Относительные деформации образца рассчитываются по результатам его испытания в приборе трехосного сжатия с помощью следующих выражений:

e1 = DH / H0;

e3 = DVбок / 2V0; (16)

eV = e1 + 2e3;

где DH - измеряется прогибомером, см; DVбок - измеряется по дозатору, см3.

Деформации сжатия считаются положительными.

Расчетные значения большего главного напряжения определяются по выражению

, (17)

где - осевое напряжение, определенное по начальной площади поперечного сечения образца S0.

Результаты расчетов по выше приведенным формулам на различных этапах испытания заносятся в таблицу (табл. 9.2).

Таблица 9.2

Опыт 107	Начальные размеры образца:
Наименование материала:	H0 = 65 см; S0 = 706,5 см2;
модельная смесь	V0 = 45922,5 см3; Sдоз = 46,2 см2
dmax = 60 мм, dmin < 5 мм	Навеска = 100 кг; r = 470 см3
Схема испытаний:	Характеристики плотности:
I этап s1 = s3 = 1,2 МПа	rd = 2,20 г/см3; Id = 0,98
II этап s3 = const,
s1 ® до разрушения

Заданные давления, МПа	Разность отсчетов по дозатору, см	Осевая деформация образца, см	DVбок, см3	Относительная деформация образца, %	Расчетное значение осевого на пряжения s1, МПа
s1	s3	e1	e3	eV
0,4	0,4	-16,6	0,505	-766,92	0,78	0,84	2,46	0,41
0,8	0,8	-20,8	0,551	-960,96	0,85	1,06	2,97	0,82
1,2	1,2	-24,1	0,592	-1113,42	0,91	1,22	3,35	1,23
1,6	1,2	-24,1	0,650	-1113,42	1,00	1,22	3,44	1,64
2,0	"	-24,1	0,755	-1113,42	1,16	1,22	3,60	2,05
2,4	"	-23,9	0,821	-1104,18	1,26	1,21	3,68	2,46
2,8	"	-23,6	0,912	-1090,32	1,41	1,20	3,81	2,87
3,2	"	-2,28	1,064	-1053,36	1,64	1,16	3,96	3,28
3,6	"	-2,16	1,222	-997,92	1,88	1,10	4,08	3,68
4,0	"	-1,97	1,433	-910,14	2,20	1,00	4,20	4,08
4,4	"	-1,74	1,654	-803,88	2,54	0,88	4,30	4,48
4,8	"	-1,34	1,981	-619,08	3,05	0,68	4,41	4,87
5,2	"	-0,78	2,377	-360,36	3,65	0,40	4,45	5,24
5,6	"	0,14	2,799	-64,88	4,31	0,07	4,45	5,61
6,0	"	1,33	3,659	614,48	5,63	-0,68	4,27	5,91
6,4	"	5,04	5,880	2328,48	9,05	-2,56	3,93	6,06
6,8	"	10,69	9,245	4938,78	14,22	-5,43	3,36	6,04

По результатам испытания серии образцов заданной плотности и зернового состава при различных уровнях напряжения на этапе гидростатического нагружения определяются параметры прочности по методике, изложенной в табл. 9.3.