4.4. Обработка результатов испытаний

1. Для определения характеристик m₀, Е и р_str по результатам испытаний для каждой ступени нагружения вычисляют:

• абсолютную вертикальную стабилизированную деформацию образца грунта , мм, как среднее арифметическое показаний измерительных приборов (индикаторов) за вычетом поправки на деформацию компрессионного прибора Δ;

• относительную вертикальную деформацию образца по формуле

λ_z = Δh /h=S/h, (4.34)

где Δh - деформации образца при данной ступени нагрузки;

h – первоначальная высота образца до приложения нагрузки;

S – осадка образца при данной ступени нагрузки.

2. По вычисленным значениям строят график зависимости λ_Z= f(р_i) (рис. 4.5).

Рис. 4.4. Относительное сжатие глинистого грунта λ в зависимости от давления р

При построении графика (рис. 4.4) рекомендуется следующий масштаб: по горизонтали 10 мм – 0,025 МПа для р; по вертикали – 10 мм – 0,02 λ_Z.

Через точки графика 1 и 2 проводят прямую. Давление, соответствующее точке пересечения кривой с осью давления (см. рис. 4.4), равно структурной прочности грунта на сжатие р_str.

3. Вычисляют коэффициент пористости грунта е_i при давлении р_i по формуле (4.10) или (4.16):

e_i =e_o - Δh /h·(1+ e_o ).

4. Определяют коэффициент сжимаемости m₀, МПа^-1, по формуле (4.15) в заданном интервале давлений р_i и р_i+1 с точностью 0,001 МПа^-1 (рис. 4.4).

m_o = tgα = (e_i - e_i+1 ) / ( p_i+1-p_i)

5. Модуль деформации Е, МПа, вычисляют в этом же интервале давлений по формуле (4.30) (выбор интервала давления описан выше при характеристике компрессионной кривой) с точностью 0,1 МПа:

E=((1+e_o)/m_o) ·β.

Коэффициент β, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта, определяют по формуле (4.29):

Кроме одометров, для испытания грунтов на сжатие используют более совершенные приборы, называемые стабилометрами (приборами трехосного сжатия) (рис. 4.5). В них образец грунта цилиндрической формы подвергается испытанию в камере, стенки которой выполнены из резины толщиной 0,1 - 0,2 мм, герметически зажатой вверху и внизу в корпусе прибора. Дно камеры представляет собой жесткий пористый диск, а верх - такой же диск, вмонтированный в поршень. Пористые диски служат для отвода воды, отжимаемой из образца в процессе его деформации. Пространство между резиновой оболочкой и внутренней поверхностью прозрачного корпуса называется камерой давления, во время опыта оно заполняется водой. Давление на образец передается поршнем, который нагружается специальным прессом. Перемещение поршня под нагрузкой, равное вертикальной деформации образца, замеряется индикатором. Боковой распор образца измеряют манометром как давление на воду в камере давления. Испытание будет соответствовать случаю сжатия грунта в условиях невозможности его бокового расширения. При свободном вытеснении воды из камеры давления произойдет сжатие при свободном боковом расширении грунта. Несомненным преимуществом трехосных испытаний является возможность одновременно определять комплекс характеристик механических свойств грунтов. Стабилометры, как правило, применяются для определения характеристик прочности грунта, но они при необходимости используются для изучения деформационных свойств грунта.

	1- образец грунта; 2 – резиновая оболочка; 3 – прозрачный корпус прибора; 4 – вода; 5 – пористый поршень; 6 – нижний пористый штамп; 7 – поддон; 8 – воздушная камера; 9 – индикаторы; 10 – манометр
Рис. 4.5. Схема стабилометра

Испытания образцов любых грунтов в стабилометре при обжатии их наперед заданным боковым давлением более отвечают работе грунта в природных условиях и дают наиболее надежные результаты.

Вначале на образец грунта в камере передается всестороннее давление, затем, после затухания деформаций от всестороннего давления, дается осевая нагрузка увеличивающимися ступенями до разрушения образца.

По данным испытаний определяют главные напряжения в момент разрушения образца и величину относительной продольной деформации. В пределах линейной зависимости между общими деформациями (продольными или объемными) и приращением осевого давления определяются модуль общей деформации E_о и модуль объемной деформации E_об, с помощью которых определяется коэффициент относительной поперечной деформации (аналогичный коэффициенту Пуассона упругих тел).

Для сыпучих тел можно определить угол внутреннего трения по кругу предельных напряжений (кругу Мора), который легко построить по значениям главных напряжений, полученных из одного опыта. Деформационные и прочностные характеристики связного грунта в стабилометре определяют испытанием нескольких образцов – близнецов грунта, по результатам которых строят круги предельных напряжений. Касательная к этим кругам позволяет определить параметры сопротивления грунта сдвигу φ и с.