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

120 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

34199. Государство в переходный период в экономике России 15.78 KB
  Государственное регулирование одна из основных форм участия государства в экономической жизни состоящая в прямом или косвенном воздействии на распределение ресурсов и формирование пропорций. В настоящее время выделяют следующие формы экономического регулирования: 1 административное регулирование за счет использования лицензирования и квотирования контроля над ценами доходами валютным курсом а также других форм; 2 правовое регулирование на основе гражданского и хозяйственного законодательства путем установления системы норм и...
34200. Организм и среда 16.95 KB
  Область распространения живых существ на Земле образует особую оболочку называемую биосферой. Биосфера возникла с появлением на Земле живых существ: она занимает всю поверхность суши все водоёмы Земли океаны моря озёра реки проникает в атмосферу большинство организмов поднимается в воздух более чем на 50 70 м а споры бактерий и грибов заносятся на высоту до 22 км. Условия существования на земле очень разнообразны и определяются факторами как неорганического так и органического порядка. Все организмы на земле живут сообществами...
34201. Необратимость в эволюции 23.15 KB
  Основное направление эволюции связано с усложнением строения организмов. Но наблюдается и упрощение дегенерация организмов. Правда иногда наблюдается появление признаков когдато имевшихся у предков затем исчезнувших у последующих организмов а потом вновь появившихся у потомков. Для каждой стратиграфической единицы характерны свои группы организмов которые после вымирания вновь не могут возникнуть.
34202. Некоторые закономерности эволюции 20.63 KB
  Причины и процессы развития органического имеют определённые законы что составляет содержание теории эволюции. Эволюция это законы развития органического мира основные положения которого разработаны Ч. процесс исторического развития органического мира может происходить только про сочетании трёх условий триада Дарвина: изменчивости наследственности естественного отбора. Выпадение из триады любого из трех факторов приводит к остановке развития органического мира.
34203. Классификация, систематика и номенклатура 24.63 KB
  Наука которая занимается систематизацией распределением животных и растений по группам получила название систематики или таксономии. Рэй который ввёл категории “ви䆓род†и бинарную номенклатуру состоящую из двух слоёв: первое слово название рода второе вида. Бинарное название было сокращено. Вид имеет двойное название бинарное.
34204. Подцарство Protozoa – простейшие (одноклеточные) 26.16 KB
  Всю внутреннюю полость раковины заполняет эндоплазма. Наиболее простыми являются однокамерные раковины. Многокамерные раковины распространённые особо широко состоят из многочисленных камер отделённых друг от друга перегородками септами. Чаще всего многокамерные раковины имеют спиральное строение.
34205. Тип Spongiata (губковые) 19.68 KB
  Класс Spongi губки.1417Губки прикрепляются неподвижно к грунту или подводным предметам. Тело губки пронизано многочисленными порами через которые во внутреннюю полость поступает вода приносящая пищу и кислород. Такое направление движения воды создаётся колебанием жгутиков особых клеток выстилающих внутреннюю полость губки.
34206. Тип Archaeocyath. Класс Археоциоты 17.72 KB
  Одиночные археоциаты обладают конической цилиндрической воронковидной формой а колониальные имеют массивный или ветвистый скелет. Археоциаты вели прикреплённый образ жизни. При оптимальных условиях на глубине 2030 м в теплых нормальносолёных морях археоциаты совместно с синезелёными водорослями строили биостромы и биогермы. Археоциаты участвовали в образовании органогенных известняков.
34207. Настоящие многоклеточные (Eumetazoa) 19.09 KB
  Все многоклеточные разделяются на две неравные группы низшие многоклеточные двухслойные радиальные и высшие трёхслойные двустороннесимметричные. Надраздел настоящие многоклеточные Eumetzo. Настоящие многоклеточные обладают стабильной дифференциацией клеток у них имеется ткани и органы а в зародышевой стадии закладывается 2 или листка.