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

116 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

17359. Сутність ринку і його головні елементи 103 KB
  1. Сутність ринку і його головні елементи. Суб’єкти ринкового господарювання. Принципи функціонування ринку. Функції ринку: позитив негатив. Сьогодні ринок розглядається як економічний інститут власності і далі з цього будемо і виходить в розкритті засад функціо
17360. ВЕНЧУРНИЙ БІЗНЕС ТА ЙОГО МОЖЛИВОСТІ 143.5 KB
  ВЕНЧУРНИЙ БІЗНЕС ТА ЙОГО МОЖЛИВОСТІ Зазначимо що інноваційна підприємницька діяльність у формі інноваційного бізнесу в країнах Заходу дає понад 50 найважливіших нововведень. ВСТУП. Основною причиною високої ефективності малого бізнесу в цій сфері є специфіка п
17361. Ціни і ціноутворення та підприємництво, венчурний бізнес й інновації в ринковій економіці 130.5 KB
  Ціни і ціноутворення та підприємництво венчурний бізнес й інновації в ринковій економіці Визначення ціни в межах ринкового підходу: Ціна – це форма вираження цінності благ що мають прояв в процесі їх обміну. Тут виділяємо два акценти: 1підкреслюється безпосередній
17362. Фірма як основна структурна одиниця бізнес-діяльності 123.5 KB
  Фірма як основна структурна одиниця бізнесдіяльності. Фірми являють собою складне економічне утворення. Так Фірми з одного боку – це особливий інститут сучасної економічної системи в якому домінує контрактне право. А Фірми з другого боку – це основна...
17363. Малий і середній бізнес та його місце в Україні 55.5 KB
  Малий і середній бізнес та його місце в Україні. Світовий досвід і практика господарювання показують що найважливішою ознакою ринкової економіки є існування і взаємодія багатьох великих середніх і малих підприємств їх оптимальне співвідношення. Найбільш динам
17364. ІННОВАЦІЙНА ЕКОНОМІКА 114 KB
  ІННОВАЦІЙНА ЕКОНОМІКА Вступ Інновація кінцевий результат впровадження нововведення з метою зміни об'єкта управління і отримання економічного соціального екологічного науковотехнічного або іншого виду ефекту. До того ж необхідно зазначити: Людей які задумують ...
17365. ФРАНЧАЙЗИНГ 31 KB
  ФРАНЧАЙЗИНГ апгл. franchising букально це угода про передання права на використання торгової марки у широкому значенні це форма поєднання переваг великого і малого бізнесу змістом якої є система взаємовідносин між франчайзером материнською компанією і франчайз
17366. Економічна сутність заробітної плати і чинники її величини 216 KB
  1. Економічна сутність заробітної плати і чинники її величини Категорія Заробітна плата З/П є конкретизацією таких категорій як трудові відносини наймана праця робоча сила ринок робочої сили ринок праці власність на робочу силу вартість робочої ...
17367. Національна економіка і цілі її розвитку. Структура національної економіки. Економічні системи. Економічна політика держави 86.5 KB
  Національна економіка і цілі її розвитку. Структура національної економіки. Економічні системи. Економічна політика держави. Національна економіка характеризується: 1.рівнем розвитку продуктивних сил; 2.типом економічної системи; 3.характером суспільного відтворення; 4....