Часть 2. «механика грунтов» лабораторная работа № 1 определение деформационных характеристик глинистого грунта по результатам компрессионных испытаний

Цель работы:

1. Освоение методики определения деформационных характеристик глинистого грунта.

2.Ознакомление с устройством, принципом работы и проведением испытаний в компрессионном приборе (одометре).

3.Изучение сжимаемости глинистого грунта во времени.

Необходимое оборудование и материалы.

1. Методические указания к проведению работы.

2. Журнал лабораторных работ.

3. Компрессионный прибор ПЛЛ-9.

4. Образец глинистого грунта ненарушенной структуры.

5. Индикатор часового типа, фильтровальная бумага, тарировочные грузы.

Сжимаемостью грунта называют его способность уменьшаться в объеме (деформироваться) под действием внешней нагрузки. Сжимаясь, грунт стремится расшириться в стороны, претерпевая при этом противодействие со стороны окружающего грунта. Под центром фундамента грунт сжимается без возможности бокового расширения, такое сжатие называют компрессионным.

Компрессионные испытания грунтов завершаются построением компрессионной кривой и определением таких важнейших характеристик деформационных свойств грунтов, как коэффициент сжимаемости т₀ и модуль общей деформации Е_о.

Для испытаний применяют компрессионные приборы (одометры), например прибор системы ПЛЛ И. М. Литвинова.

Испытания в компрессионном приборе ПЛЛ-9.

Рис. 1.1. Общий вид компрессионного прибора полевой лаборатории в работе.

Компрессионный прибор, включенный в состав полевой лаборатории ПЛЛ-9, позволяет производить исследования: сжимаемости грунтов под нагрузкой; поведения просадочных и набухающих грунтов; фильтрационных свойств грунтов.

Проведение испытаний.

Образец грунта, заключенный в грунтоотборную гильзу, устанавливают на нижний дренажный диск режущей кромкой кверху. Сверху на образец устанавливают поршень с верхним дренажным диском, после чего прибор завинчивают. Центровку поршня производят тремя стяжными винтами.

Устанавливают рычажную систему с выдвинутыми до отказа звеньями, опирая ее на шток поршня. Рычаг уравновешивают в нейтральное положение грузами. Закрепляют в траверсе прибора индикатор, упирая его ножку в поршень. После этого устанавливают поворотную шкалу индикатора на нуль и приступают к испытанию. Отвинчивают зажимной винт поршня и производят ступенчатое нагружение образца грунта вертикальной нагрузкой, Нагрузку увеличиваем по 0,5 кН/м² (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Схемы установки компрессионного прибора:

1 – гири; 2 – подвески к рычагу; 3 – штатив с воронкой; 4 – индикатор; 5 – зажимное устройство; 6 – основная часть прибора; 7 – рычажная система.

При испытаниях каждую ступень нагрузки выдерживают до условий стабилизации деформации грунта, за которую принимают величину сжатия образцов, не превышающую 0,01мм для песчаных грунтов - за 30 мин; для супесей - за 3 ч; для суглинков и глин - за 12ч.

Для условий проведения данной лабораторной работы условная стабилизация деформации грунта составляет 0,01мм за 1мин. Отсчеты по. индикатору берутся через каждую минуту. Нагрузку доводят до 0, 2 МПа.

До начала испытаний компрессионный прибор необходимо предварительно протарировать, для чего его устанавливают в рабочее положение с размещением внутри компрессионной гильзы металлической тарировочной болванки.

К началу испытаний размеры образца грунта составляют: высота h=20 мм, площадь F=25 см².

При компрессионном сжатии образца грунта измеряют изменения его высоты

(1. 1.)

При этом начальной высоте образца грунта h₀ соответствует коэффициент пористости е₀, а измененной высоте образца h_i - измененный коэффициент пористости e_i.

Изменение коэффициента пористости, вызванное нагружением грунта в условиях компрессионного сжатия, вычисляется в функции от осевой деформации по следующей зависимости:

(1.2) Компрессионный модуль деформации

(1.3) где β – коэффициент, зависящий от вида напряженного состояния,

(1.4)

где v - коэффициент Пуассона (для песчаных грунтов v =0,8; для супесей v = 0,74; для суглинков v = 0,62; для глин v = 0,4).

Таблица 1.1.

Значение коэф. β

Наименование грунта	υ	β
Песок	0,30	0,74
Супесь	0,30	0,74
Суглинок	0,33	0,62
Глина	0,42	0,4

Модуль общей деформации грунта:

E_o = E_k · m_k (1.5)

Значение коэффициента перехода от результатов лабораторных испытаний грунта к натурным m_k принимается по табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Значение коэффициента m_k

Вид грунта	Коэффициент пористости е0
	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супесь	4,0	4,0	3,5	3,0	2,0	-	-
Сугли нок	5,0	5,0	4,5	4,0	3,0	2,5	2,0
Глина	-	-	6,0	6,0	5,5	5,0	4,5

Пример оформления результатов компрессионных испытаний представлен в табл.1.3 и на рис. 1.3.

Таблица 1.3.

Вертикаль­ное давление Pz, МПа	Время	Показа­ния индика­тора	Абсолют­ная осевая деформа­ция образца	Относитель­ная осевая деформация образца	Коэффициент пористости
	t, мин	hi , мм	Δhi, мм
0	0	0	0	0	0,78
0,05	1	0	0,018	0.0009	0,77
	2	0,005
	3	0,007
	4	0,011
	5	0,018
0,10	6	0,126	0,163	0,00815	0,76
	7	0,135
	8	0,144
	9	0,152
	10	0,163
0,15	11	0,27	0,302	0,0151	0,75
	12	0,278
	13	0,286
	14	0,295
	15	0,302
0,2	16	0,341	0,368	0,0184	0,74
	17	0,351
	18	0,359
	19	0,362
	20	0,368

Рис.1.3. Компрессионная кривая

Деформационные характеристики глинистого грунта

Интервал нагрузок Р2 = Р1 =
Коэфициент уплотнения m0	Относительный коэф. уплотнения mv	Модуль деформации Eoed, мПа	Модуль деформации E, мПа
0.2	0.11	3.6	21

Р₁ – давление, соответствующее природному;

Р₂ – давление, соответствующее предполагаемому под подошвой фундамента.