5162

Компрессионные испытания грунтов

Лабораторная работа

Лесное и сельское хозяйство

Компрессионные испытания грунтов. Цель работы: освоить методику испытания грунта методом компрессионного сжатия для определения коэффициента сжимаемости, модуля деформации Е, структурной прочности на сжатие . Приборы и оборудование: компрессионный...

Русский

2012-12-03

161.5 KB

122 чел.

Компрессионные испытания грунтов.

Цель работы: освоить методику испытания грунта методом компрессионного сжатия для определения коэффициента сжимаемости , модуля деформации Е, структурной прочности на сжатие .

Приборы и оборудование: компрессионный прибор (одометр), состоящий из (рис. 1) рабочего кольца, цилиндрической обоймы, перфорированного вкладыша под рабочее кольцо и поддона с емкостью для воды; механизм для вертикального нагружения образца грунта; устройства для измерения вертикальных деформаций образца грунта.

Порядок выполнения работы.

Коэффициент сжимаемости , модуль деформации Е, структурную прочность на сжатие  определяют по результатам испытаний образцов грунта в компрессионных приборах (одометрах), исключающих возможность бокового расширения образца грунта при его нагружении вертикальной нагрузкой по ГОСТ 12248-96; по результатам измерения бокового давления при испытаниях в приборах трехосного сжатия, по моменту возникновения давления в поровой воде в водонасыщенных грунтах.

Структурная прочность обусловлена хрупкими кристаллизационными связями и водно-коллоидными, создающимися в процессе длительного существования грунтов.

Диапазон давлений, при которых проводят испытания, определяется в программе испытаний или принимается в пределах полуторного значения проектного давления на грунт. Образец должен иметь форму цилиндра диаметром не менее 71 мм, с отношением высоты к диаметру 1/3,5.

Для испытаний используют образцы грунта ненарушенного сложения с природной влажностью или водонасыщенные или образцы нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности.

Образец грунта в рабочем кольце взвешивают, покрывают с торцов влажными фильтрами и помещают в компрессионный прибор.

Рис.1. Схема компрессионного прибора (одометра):

1 – компрессионное кольцо; 2 – корпус прибора;

3 – перфорированные штампы; 4 – индикаторы.

После помещения образца проводят следующие операции: устанавливают образец на перфорированный штамп; регулируют механизм нагружения образца; устанавливают приборы для измерения вертикальных деформаций образца; записывают начальные показания приборов.

При необходимости водонасыщение образца проводят путем фильтрации воды снизу вверх под арретиром. Для этого заполняют поддон водой. Водонасыщение проводят для глинистых грунтов в течение 2...5 сут., для песков - до момента появления воды над штампом.

Нагружение испытуемого образца проводят равномерно, без ударов, ступенями нагрузки.

Первую ступень давления , при испытании песков, в том числе заторфованных, принимают в зависимости от коэффициента пористости, а последующие ступени давления принимают равными 0,0125; 0,025; 0,05; 0,1 МПа и далее с интервалом 0,1 МПа до заданного значения нагрузки.

При испытании глинистых грунтов, в том числе органо-минеральных, для определения их структурной прочности на сжатие  первую и последующие ступени давления принимают равными 0,0025 МПа до момента начала сжатия образца грунта. Начало сжатия следует считать при относительной вертикальной деформации образца грунта ε > 0,005. При дальнейшем нагружении за очередную ступень давления принимают ближайшее большее значение 0,0125; 0,025; 0,05; 0,1 МПа и далее с интервалом 0,1 МПа.

На каждой ступени нагружения образца грунта снимают отсчеты по приборам для измерения вертикальных деформаций в следующей последовательности: первый отсчет - сразу после приложения нагрузки, а затем через 0,25; 0,5; 1; 2: 5; 10; 20; 30 мин и далее с интервалом один час в течение рабочего дня, а затем - в начале и конце рабочего дня до условной стабилизации деформации образца. За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость деформации образца, не превышающую 0,01 мм за последние 4 ч наблюдений для песков, 16 ч - для глинистых и 24 ч - для органоминеральных и органических грунтов.

В процессе испытания полученные данные заносят в табл. 1.

Для определения характеристик , Е и . по результатам испытания для каждой ступени нагружения вычисляют:

-    абсолютную вертикальную стабилизированную деформацию образца грунта , мм, как среднее арифметическое показаний измерительных;

-    относительную вертикальную деформацию образца грунта (модуль осадки) по формуле, где h - начальная высота образца.

По вычисленным значениям строят график зависимости и . Через точки графика проводят осредняющую плавную кривую или аппроксимируют эти точки монотонной зависимостью.

Значение давления, соответствующее точке пересечения кривой с осью давления  равно значению структурной прочности на сжатие .

В случае частичного разуплотнения грунта за  принимают абсциссу точки  графика  с ординатой .

Вычисляют коэффициенты пористости  грунта при давлениях  по формуле

.

Это уравнение компрессионной кривой. Чем больше изменение  при увеличении , тем большей сжимаемостью будет обладать грунт.

Сжимаемость грунта характеризуется коэффициентом сжимаемости в заданном интервале давлений  и , который вычисляют с точностью 0,001 МПа по формуле

, МПа,

где и  -  коэффициенты пористости, соответствующие давлениям и .

При расчете осадок уплотнения используют коэффициент относительной сжимаемости

.

Если выделить прямолинейный участок на компрессионной кривой, то

.

Продифференцировав уравнение, получим закон сжимаемости

.

Бесконечно малое изменение коэффициента пористости (объема пор) прямо пропорционально бесконечно малому изменению давления.

Основные характеристики сжимаемости.

Модуль общей деформации в интервале давлений  и  вычисляют с точностью 0,1 МПа по формулам:

 или , МПа,

где и  - коэффициенты пористости, соответствующие давлениям  и ; - коэффициент сжимаемости, соответствующий интервалу давления от  и ;  - коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта (коэффициент стеснения поперечных деформаций) в компрессионном приборе и вычисляемый по формуле:

,

где  - коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона):

,

здесь  - горизонтальная;  - вертикальная деформация;  - коэффициент бокового давления, определяется в приборах трехосного сжатия соотношением приращения горизонтального давления к вертикальному

.

При отсутствии экспериментальных данных допускается принимать  равным: 0,30.. .0,35 - для песков и супесей; 0,35.. .0,37 - для суглинков; 0,2.. .0,3 при < 0; 0,3...0,38 при 0<  < 0,25; 0,38...0,45 при 0,25 <  < 1,0 - для глин. При этом меньшие значения  принимают при большей плотности грунта.

В полевых условиях модуль деформации определяют по результатам динамического и статического зондирования, по результатам штамповых испытаний:

,

где  - диаметр штампа;  - коэффициент учитывающий форму штампа, для круглых равен 0,8;  - приращение осадки при изменении давления ; или прессиометрических:

,

где  - начальный радиус скважины;  - приращение радиуса при давлении .

Сущность прессиометрического метода испытаний заключается в обжатии буровой скважины боковым давлением с замером деформаций.

Таблица 1.

Результаты проведения испытаний.

Давление на образец грунта, МПа

Показания индикаторов деформации

Абсолютная деформация образца, , мм

Относительная

деформация образца, , мм

Коэффициент пористости,

Коэффициент сжимаемости,

,  МПа

Модуль

деформации,

E, МПа

среднее

0

5,51

5,77

5,64

-

-

0,5

0,18

-

0,05

5,63

5,95

5,79

0,15

0,006

0,491

0,246

1983,333

0,1

5,81

6,18

5,995

0,355

0,0142

0,4787

0,168

419,0141

0,15

5,91

6,36

6,135

0,495

0,0198

0,4703

0,102

200,3367

0,2

5,97

6,47

6,22

0,58

0,0232

0,4652

0,114

128,2328

0,25

6,05

6,58

6,315

0,675

0,027

0,4595

0,072

88,14815

0,3

6,10

6,65

6,375

0,735

0,0294

0,4559

-

67,46032

Расчеты.

1.  мм.

2. .

3. .

4.  МПа.

5. .

6.  МПа.

Рис. 1. График зависимости .

Вывод: в ходе лабораторной работы была освоена методика испытания грунта методом компрессионного сжатия и определены для него основные характеристики сжимаемости.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31101. Денежно-кредитная система 189.34 KB
  Изменение количества денег в обращении способно существенным образом повлиять на уровень доходов цен на выпуск продукции. Происхождение денег. Золото в роли денег В экономической теории существуют две точки зрения на происхождение денег: рационалистическая и эволюционная. История происхождения денег подтверждает эту теорию.
31102. Экономическая теория и экономическая практика 74.5 KB
  Глава школы Франсуа Кенэ 16941774 заложил основы теории воспроизводства общественного капитала создав первую макроэкономическую модель в виде экономических таблиц. После экономических кризисов 2030х гг. Своим разнообразием точек зрения на проблемы общества экономика позволяет выявить исторические особенности экономических систем и понять закономерности развития мировой цивилизации. Микроэкономика связана с исследованием деятельности отдельных экономических субъектов.
31103. Собственность, выбор, конкуренция 97.5 KB
  Собственность и хозяйствование Собственность это общественная форма присвоения факторов и результатов производства. Основополагающую роль играют отношения собственности на факторы производства. Экономическое содержание собственности на факторы производства это способ их соединения который может быть прямым или опосредованным отношениями найма. Особая важность экономической категории собственности определяется тем что: собственность является основой всей системы экономических отношений; от отношений собственности зависит положение...
31104. Товар и деньги 32 KB
  Сущность денег Существует две теории возникновения денег: рационалистическая и эволюционная. Классическая теория денег рассматривает деньги как законченную форму всеобщего эквивалента в качестве которого выступают драгоценные металлы: золото и серебро. В соответствии с классической теорией денег они выполняют функции меры стоимости средства обращения средства накопления средства платежа мировых денег. Современная денежная система характеризуется господством бумажнокредитных денег.
31105. Затраты и результаты 63.5 KB
  В экономической теории и практике различают понятия затраты и издержки производства. Поэтому издержки производства зависят и от уровня затрат во многом обусловленных используемой технологией и от цен на ресурсы. В краткосрочном периоде часть издержек фирмы остается постоянной в долговременном периоде все издержки являются переменными зависящими от объема выпуска. Средние величины: средние общие АТС средние постоянные АFС и средние переменные VC издержки используются в принятии решений в текущем и будущих периодах.
31106. Рынок. Сущность рынка и его функции 100 KB
  Рыночная экономика – это такая экономическая система, в которой решения принимаются самостоятельными экономическими субъектами децентрализовано на основе свободы выбора. Рынок – это форма взаимоотношений между экономическими субъектами: продавцами и покупателями
31107. Спрос как экономическая категория. Факторы, оказывающие влияние на изменение спроса 80 KB
  Факторы оказывающие влияние на изменение спроса Механизм рынка делает производителей участников конкурентного процесса заинтересованными в удовлетворении потребностей но только тех которые выражаются через спрос. Индивидуальный спрос отдельного покупателя характеризуется ценой спроса и величиной объемом спроса. Цена спроса это максимальная цена по которой покупатель еще способен приобрести данный товар. Объем спроса это максимальное количество конкретного товара которое покупатель готов приобрести в рассматриваемом периоде...
31108. Основные положения теории потребительского поведения 64.5 KB
  Основные положения теории потребительского поведения Теория потребительского поведения исходит из совокупности гипотез: о свободе выбора и суверенитете потребителя о рациональности потребителя. Первая из гипотез означает не только наличие права и возможности для потребителя выбирать желаемое благо но и способности воздействовать на производителя. Таким образом суверенитет потребителя проявляется в возможности влиять на производителя через выражение своего отношения к товару его количеству и качеству. Теория рационального поведения...
31109. Макроэкономическая нестабильность: безработица и инфляция 40.77 KB
  Определенный уровень безработицы считается нормальным или оправданным.Уровень безработицы процентное отношение незанятых к рабочей силе ккоторой не относятся студенты пенсионеры заключенные а также юноши идевушки до 16 лет.Общий уровень безработицы процентное отношение безработных к общейрабочей силе включающей лиц занятых на действительной военной службе. ТИПЫ БЕЗРАБОТИЦЫ Фрикционная безработица Если человеку предоставляется свободы выбора рода деятельности и местаработы в каждый данный момент некоторые работники оказываются...