5163

Определение прочностных характеристик грунта

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Определение прочностных характеристик грунта Цель работы:освоить методику испытания грунта методом одноплоскостного среза для определения прочностных характеристик грунтов (сопротивления грунта срезу угла внутреннего трения и удельного сцепле...

Русский

2012-12-03

114 KB

34 чел.

Определение прочностных характеристик грунта

Цель работы: освоить методику испытания грунта методом одноплоскостного среза для определения прочностных характеристик грунтов (сопротивления грунта срезу; угла внутреннего трения и удельного сцепления).

Приборы и оборудование: установка для испытания грунта методом одноплоскостного среза; режущее кольцо (цилиндрическая форма с режущим краем, рабочее кольцо прибора для испытаний); гладкие пластинки (стекло, металл и т.п.); винтовой пресс; насадка для вдавливания колец; выталкиватель для извлечения образца из кольца; штангенциркуль по ГОСТ 166; плоская лопатка; нож с прямым лезвием; лабораторные весы по ГОСТ 24104 с гирями по ГОСТ 7328.

Порядок выполнения работы.

Сопротивление грунта срезу определяют как предельное среднее касательное напряжение, при котором образец грунта срезается по фиксированной плоскости при заданном нормальном напряжении. Для определения с и φ необходимо провести не менее трех испытаний при различных значениях нормального напряжения (ГОСТ 12248-96).

В состав установки для испытания грунта методом одноплоскостного среза входит: срезная коробка (рис. 1), состоящая из подвижной и неподвижной частей и включающая рабочее кольцо и жесткие штампы; механизм для вертикального нагружения образца; механизм создания касательной нагрузки; устройства для измерения деформаций образца и прикладываемой нагрузки.

Предельное сопротивление сдвигу и прочностные характеристики грунтов определяются разными методами - прямым одноплоскостным срезом, трехосным сжатием, а в полевых условиях - сдвигом грунтовых призм по заранее заданной поверхности, лопастными крыльчатками. Испытания проводят при разных значениях вертикальных напряжений:

.

Чем больше , тем больше сопротивление грунта сдвигу.

Предельное сопротивление сыпучих грунтов сдвигу прямо пропорционально нормальному напряжению - закон Кулона для несвязных фунтов:

.

Предельное сопротивление связных грунтов сдвигу при завершенной их консолидации есть функция первой степени нормальных напряжений - закон Кулона для связных грунтов:

,

где ,  - напряжение связности.

Для не полностью консолидированных грунтов

,

где и - поровое давление, соответствующее данной степени консолидации. Испытания проводят по следующим схемам:

• консолидированно-дренированное испытание - для песков и глинистых грунтов независимо от их степени влажности в стабилизированном состоянии;

• неконсолидированно-недренированное испытание для водонасыщенных глинистых и органо-минеральных грунтов в нестабилизированном состоянии и просадочных грунтов, приведенных в водонасыщенное состояние замачиванием без приложения нагрузки.

Для испытаний используют образцы грунта ненарушенной структуры с природной влажностью или в водонасыщенном состоянии, или образцы нарушенной структуры с заданными значениями плотности и влажности (в том числе при полном водонасыщении). При этом образцы просадочных грунтов испытывают в водонасыщенном состоянии, а набухающих - при природной влажности. Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой 1/2... 1/3 диаметра.

Изготовленный образец взвешивают и в зависимости от схемы испытания и вида грунта приступают или к его предварительному уплотнению, или сразу к испытанию на срез. Предварительное уплотнение образца при консолидированно-дренированном испытании проводят непосредственно в рабочем кольце срезного прибора или в уплотнителе. Для испытаний образцов грунта в условиях полного водонасыщения необходимо предварительно замочить образцы, заполнив ванну уплотнителя водой.

Проведение консолидированно-дренированного испытания

Предварительное уплотнение образца, за исключением образцов просадочных грунтов, испытываемых в водонасыщенном состоянии, производят при нормальных давлениях . при которых определяют сопротивление срезу . Нормальные давления передают на образец грунта ступенями .

Каждую ступень давления при предварительном уплотнении выдерживают в течение времени, указанного в методическом пособии по выполнению лабораторной работы, а конечную ступень - до достижения условной стабилизации деформаций сжатия образца грунта.

За критерий условной стабилизации деформации принимают ее приращение, не превышающее 0,01 мм за время.

В процессе предварительного уплотнения образцов грунта, а при их испытаниях в водонасыщенном состоянии и в период замачивания регистрируют в журнале испытаний вертикальные деформации образцов. В конце каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций, а на последней ступени так, чтобы зафиксировать наступление условной стабилизации деформации сжатия образца грунта.

После предварительного уплотнения, если оно проводилось в уплотнителе, следует быстро разгрузить образец и перенести рабочее кольцо с образцом в срезную коробку. Далее закрепляют рабочее кольцо в срезной коробке, устанавливают перфорированный штамп, производят регулировку механизма нагрузки, устанавливают зазор 0,5...1 мм между подвижной и неподвижной частями срезной коробки, устанавливают измерительную аппаратуру для регистрации вертикальных деформаций образца и записывают ее начальное показание в журнале испытаний. На образец грунта передают то же нормальное давление, при котором происходило предварительное уплотнение грунта, за исключением образцов просадочного грунта, испытываемых в водонасыщенном состоянии. В этом случае нормальное давление при срезе должно составлять 0,1; 0,2; 0,3 МПа.

Нормальную нагрузку следует передать на образец в одну ступень и выдержать ее не менее: для песков — 5 мин; для супесей — 15 мин; для суглинков и глин — 30 мин.

При передаче касательной нагрузки ступенями их значения должны составлять 5 % от значения нормальной нагрузки, при которой производят срез. На каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций среза через каждые 2 мин, уменьшая интервал между измерениями до 1 мин в период затухания деформации до ее условной стабилизации. За критерий условной стабилизации

деформации среза принимают скорость деформации, не превышающую 0,01 мм/мин.

Испытание следует считать законченным, если при приложении очередной ступени касательной нагрузки происходит мгновенный срез (срыв) одной части образца по отношению к другой или общая деформация среза превысит 5 мм.

Проведение неконсолидированно-недренированного испытания

Рабочее кольцо с образцом грунта помещают в срезную коробку и закрепляют в ней. Далее устанавливают сплошной штамп, производят регулировку механизма нагрузки, устанавливают зазор 0,5...1 мм между подвижной и неподвижной частями срезной коробки, устанавливают приборы для измерения деформации среза и записывают начальные показания.

На образец грунта передают сразу в одну ступень нормальное давление , при котором будет производиться срез образца. Если при давлениях 0,125 и 0,15 МПа происходит выдавливание грунта в зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки, необходимо их уменьшить на 0,025 МПа.

Сразу после передачи нормальной нагрузки приводят в действие механизм для создания касательной нагрузки и производят срез образца грунта не более чем за 2 мин с момента приложения нормальной нагрузки.

При передаче касательной нагрузки ступенями их значения не должны превышать 10 % значения нормального давления, при котором производится срез, и приложение ступеней должно следовать через каждые 10...15 с.

Момент окончания испытания устанавливают так же как и при консолидированно-дренированном испытании.

По измеренным в процессе испытания значениям касательной и нормальной нагрузок вычисляют касательные и нормальные напряжения  и  МПа, по формулам:

; ,

где Q и F - соответственно касательная и нормальная силы к плоскости среза, кН; А - площадь среза, см².

По измеренным в процессе испытания значениям деформаций среза , соответствующим различным напряжениям , строят график зависимости . За сопротивление грунта срезу принимают максимальное значение , полученное по графику  или по диаграмме среза на отрезке , не превышающем 5 мм. Если  возрастает монотонно, то за сопротивление грунта срезу следует принимать  при  мм. Угол внутреннего трения  и удельное сцепление с определяют как параметры линейной зависимости .

Угол внутреннего трения  и удельное сцепление с, МПа, вычисляют по формулам:

; ,

где  - опытные значения сопротивления срезу, определенные при различных значениях  и относящиеся к одному инженерно-геологическому элементу или отдельному монолиту грунта (при п > 3); п - число испытаний.

Таблица 1.

Результаты проведения испытаний.

Нормальные напряжения, , МПа

Касательные напряжения, , кг/МПа

0,2

4/0,01

0,3

7/0,0175

Рис.2. График зависимости касательных напряжений от нормальных.

Расчеты.

;

 МПа.

Вывод: судя по тому, что значение связности получилось отрицательным, можно сказать, что связных свойств исследованный грунт не проявляет и относится к несвязным.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

793. Обработка одномерных массивов 201 KB
  Типовые алгоритмы обработки одномерных массивов. Вычисление суммы и произведения элементов, находящихся на разных местах в массиве. Вычисление суммы, произведения и количества элементов, удовлетворяющих заданному условию и находящихся на разных местах в массиве.
794. Инфляция и её последствия. Антиинфляционная политика Государства 217.5 KB
  Инфляция как форма проявления макроэкономической нестабильности. Особенности инфляции РФ и антиинфляционная политика государства. Анализ уровня инфляции на 2010-2011 гг. Социально-экономические последствия инфляции.
795. Разработка в среде Turbo Pascal программы, реализующей нахождение чисел фибоначчи 190.5 KB
  Система программирования, созданная для повышения качества и скорости разработки программ. Написать, проанализировать работу и программы в среде Turbo Pascal, реализующей сортировку строк матрицы.
796. Разработка веб-сайта Департамента градостроительной политики города Москвы 287 KB
  Используемые программные средства для разработки. Общие технологические требования. Схема сайта и его информационное содержимое. Общий шаблон для страниц. Схема публичной части сайта. Администрирование и организация прав доступа
797. Основам теплопередачи при сварке. Температурный режим в заданный момент времени 138.5 KB
  Распределение максимальной температуры. Термический цикл точки, максимальная температура которой равна температуре плавления. Основные теплофизические свойства материала, который используется в расчётах. Реализация метода источников.
798. Инфляция: механизм, причины, последствия 227 KB
  Инфляция и степень ее проявления в экономике. Инфляция и антиинфляционная политика в России и за рубежом. Относительное изменение среднего (общего) уровня цен. Несоответствие денежного спроса и товарной массы.
799. Расстановка рабочих мест оснащенных компьютерами 203 KB
  Расположение рабочего стола и монитора относительно оконных проемов. ребования к микроклимату на рабочем месте. Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений. Требования к уровням шума и вибрации.
800. Разработка стратегий одиночного бизнеса (конкурентных стратегий) 216 KB
  Разработка стратегий одиночного бизнеса. Классификация базовых конкурентных стратегии одиночного бизнеса. Классификация конкурентных стратегий по Юданову. Определение наиболее эффективной стратегии фирмы, ее формирование, основные составляющие.
801. Становлення та еволюція українського козацтва 236.5 KB
  Гeнeзa та періодизація історії укрaїнськoгo козацтва. Управління та суспільний лад Запорізької Січі. Козацьке право і судочинство. Повсякденне життя запорозьких козаків. Особливості розвитку української культури.