Компрессионные испытания грунта.

Лабораторная работа 1

Оценка несущей способности песчаных грунтов.

Цель работы. Определить наименование грунта по зерновому соста­ву. Определить условное расчетное сопротивление.

 

Оборудование. Набор стандартных сит с размерами отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм, весы с разновесами, ступка, пестик с резиновым нако­нечником, термостат или сушильный шкаф.

 

Подготовка пробы. Среднюю пробу воздушно-сухого грунта высыпают в заранее взвешенную чашку, смачивают водой и растирают пес­тиком с резиновым наконечником. Затем заливают водой, взмучивают сус­пензию и дают отстояться 10-16 с. Мутную воду сливают с неосевшими час­тицами через сито с отверстиями размером 0,1 мм. Взмучивание и сливание производят до полного осветления воды над грунтом. Частицы, оставшиеся на сите, смывают обратно в чашку и промытую пробу высушивают в термо­стате или на плитке, после чего охлаждают до комнатной температуры.

 

Ход работы. После высушивания и охлаждения грунта в чашке оп­ределяют массу частиц размером менее 0,1 мм по разности между массой, взятой для анализа средней пробы, и массой промытого и высушенного грун­та. Затем грунт просеивают через стандартный набор сит ручным или меха­ническим способом. Просеивание грунта сквозь каждое сито проверяют над листом чистой бумаги. Остатки на каждом сите взвешивают, и результаты заносят в таблицу 3. Потерю грунта при просеивании разносят по фракциям пропорционально их массе. Процентное содержание каждой фракции вычис­ляют по формуле

 

Для определения наименования грунта по гранулометрическому составу подсчитывают полные остатки фракций в процентах, т. е. последовательно суммируют процентное содержание (частные остатки) фракций грунта. Полу­ченные результаты полных остатков в таблице 1 сравнивают с данными таб­лицы 3. Определение наименования грунта производится по первому удов­летворяющему показателю в порядке расположения фракций, т. е. сверху вниз.

Условное расчетное сопротивление песчаных грунтов определяется по таблицам приложения 3 СНиП [14] в зависимости от влажности и плотности.

 

 

Таблица 3 - Результаты определения гранулометрического состава ситовым ме­тодом

 

 

 

 

Размер фракций, мм	Частные остатки	Полные ос­татки, %	Полные про­ходы, %
г	%
>10
10-5
5-2
2-7
1-0,5
0,5-0,25
0,25-0,1
<0,1
Всего

Вывод: предложенный грунт по гранулометрическому составу относится к ___________. Условное расчетное сопротивление ________.

 

Лабораторная работа 6

Определение несущей способности пылевато-глинистых грунтов

Цель работы. Определить природную весовую влажность грунтов весовым методом.

Оборудование. Стаканы или бюксы с крышками, технические весы с разновесами, сушильный шкаф, эксикатор.

Подготовка пробы. Пробу влажного грунта берут в количестве не менее 75г.

Ход работы. Природная влажность грунта определяется весовым способом по ГОСТ [б]. Пробу грунта помещают в заранее взвешенный стакан (бюкс), плотно закрывают крышкой и взвешивают. Стаканы с открытой крышкой (крышка внизу стакана) ставят в сушильный шкаф и высушивают пробу при температуре 100...105°С до постоянной массы, т. е. до тех пор, по­ка разница между двумя последующими взвешиваниями будет не более 0,02 г от массы взятой пробы. Первичное высушивание глинистых грунтов производится в течение 5 ч, песчаных -Зч. Каждое последующее высушива­ние глинистых грунтов производят в течение 2 ч, песчаных - 1ч.

После высушивания стаканы закрывают крышками и охлаждают в эк­сикаторе с хлористым кальцием. Для расчета влажности принимают наи­меньшую массу стакана (бюкса) с грунтом и крышкой после высушивания.

Влажность грунта ω определяют в долях единицы или в процентах по формуле

 

 

где т - масса пустого стакана с крышкой (бюкса), г; т1 - масса стакана с крышкой и влажным грунтом, г; m₀ - масса стакана с крышкой и высушенным грунтом, г.

Погрешность вычисления влажности должна быть в пределах 0,1 %. При расхождении результатов двух параллельных определений более чем на 10 % количество определений необходимо увеличить до трех и более. Влаж­ность образцов грунта следует вычислять как среднее арифметическое ре­зультатов параллельных определений. Результаты измерений записываются в таблице 8 и определяется влажность образца грунта.

Таблица 8 - Результаты определения влажности весовым методом

 

Вывод: влажность ωпредложенного образца грунта составила _______%.

 

Лабораторная работа 10

Компрессионные испытания грунта.

Цель. Определить коэффициент сжимаемости т, коэффициент относительной сжимаемости m, модуль линейной деформации Е.

Оборудование. Компрессионный прибор Гидропроекта, одометр К-1М, индикаторы часового типа, часы, бюксы, бумажные фильтры, грунтовый нож. набор гирь, оборудование для определения физических характеристик грунта.

Подготовка пробы.

1) предварительно определяют физические ха­рактеристики испытываемого грунта;

2) определяют диаметр компрессионного режущего кольца с точно­стью до 0,01 мм и взвешивают его;

3) образец грунта для испытания вырезают компрессионным режущим кольцом без образования зазоров между грунтом и кольцом, кольцо с грун­том взвешивают;

4) образец грунта в кольце покрывают с 2-х сторон влажными фильт­рами.

Ход работы. Образец грунта, заключённый в металлическое кольцо, помещают в цилиндрическую камеру - одометр. Нагрузка на образец переда­ётся через дырчатый поршень, допускающий свободный выход воздуха и во­ды из образца. Днище одометра имеет отверстия для пропуска воды, а непо­средственно под ним находится камера для подачи или отвода воды. Между торцами образца, поршнем и днищем одометра прокладывают фильтрован­ную бумагу, которая не допускает выдавливания грунта сквозь дырочки. На­грузка на поршень передаётся через центрирующий шарик.

Нагрузку прикладывают возрастающими ступенями, причём каждую ступень выдерживают до условной стабилизации деформации. Для грунтов ненарушенной структуры интенсивность первой ступени нагрузки принима­ют равной природной, т. е.

 

 

где h — высота образца; у — удельный вес грунта в естественном состоя­нии.

 

 

Последующие ступени нагрузки рекомендуется принимать равными: 0,5; 1,0; 0,15; 2,0; 0,25; 3,0; кгс/см². Конечная нагрузка должна превы­шать сумму природной и проектной нагрузок.

Величину очередной ступени нагрузки Рi на грунт вычисляют по фор­муле

 

где Q - груз, который необходимо положить на подвеску прибора, кг; F=60 см² - площадь образца; q=4,5 кг - собственная масса рамы:ƒ=10 - пе­редаточное число рычага.

Через 1, 2, 4, 8, 12, 16, и 20 минут после приложения нагрузки берут­ся отсчёты по красной шкале

индикатора и записываются в журнал. Через та­кие же интервалы времени берутся отсчёты и после приложения каждой по­следующей ступени нагрузки. В учебных испытаниях условно принимается, что стабилизация деформаций образца от каждой ступени нагрузки заверша­ется через 20 минут после её приложения. В испытаниях для производства, проводимых в соответствии со стандартом, стабилизация деформаций образ­ца от каждой ступени нагрузки считается наступившей, если приращение осадки по индикатору не превышает 0,01 мм за 16 часов для глинистых грунтов и за 4 ч для пылеватых и мелких песков. При этом испытания глинистых грунтов обычно длятся несколько суток.

Через 20 минут после приложения первой ступени нагрузки приклады­вается вторая ступень, а ещё через 20 минут - третья. Так же, как и при пер­вом загружении, снимаются отсчёты по индикатору и записываются в жур­нал.

Через 20 минут после приложения третьей ступени образец загружает­ся. Разгрузка осуществляется теми же ступенями. После снятая очередной ступени образец выдерживается 5 мин. Через это время берётся отсчёт по ин­дикатору и записывается в журнал.

После завершения разгрузки прибор разбирается. Если испытания ве­лись в водном окружении, то перед разборкой прибора из ванны удаляется вода.

Из образца грунта в бюкс отбирается проба для определения конечной влажности. В учебных испытаниях конечная влажность не определяется. Ре­зультаты испытаний заносят в журнал испытаний

 

 

Обработка результатов испытаний:

1 Определение величины абсолютной деформации грунта ∆hi мм, по разности конечного и начального показаний индикатора для каждой ступени давления.

2 Вычисление величины относительной деформации грунта εi, мм с точностью до 0,01 при соответствующих значениях давления по формуле

 

3 Вычисление начального коэффициента пористости по формуле

 

4 Определение значения коэффициента пористости eiпри каждой сту­пени давления piпо формуле

 

где е₀ - начальный коэффициент пористости грунта.

Журнал компрессионных испытаний

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Верти­кальное давле­ние, МПа	Показа­ния ин­дикатора	Абсо­лютная дефор­мация грунта	Относи­тельная деформа­ция грунта	Коэффи­циент по­ристости	Коэф­фициент сжи­маемо­сти	Коэффици­ент относи­тельной сжимаемо­сти	Модуль общей ли­нейной деформа­ции грунта
0,00
0,025
0,05
0,1
0,2
0,3

5 Построение графиков зависимостей относительных деформаций от вертикального давления

ε=ƒ(Р) и коэффициента пористости от давления е = ƒ(Р), т.е. компрессионную кривую

6 Определение коэффициента сжимаемости для каждого ин­тервала давлений вычисляется по формуле

 

где - коэффициент пористости при данной нагрузке - коэффици­ент пористости при предыдущей ступени нагрузки.

7 Вычисление коэффициента относительной сжимаемости, в каждом интервале давлений по формуле

 

8 Определение модуля общей деформации грунта для каждого интервала давлений определяется по формуле

 

Вывод: исследуемый грунт является