Зразки малозв'язних ґрунтів і матеріалів готують у роз'ємній сталевій формі, в яку попередньо вкладено гумовий манжет, а також плитку, що підтримує зразок знизу. Ущільнений пошарово до необхідної щільності зразок разом з формою поміщають у камеру приладу, де в зразку створюється невеликий вакуум (близько рт. ст.). Після видалення роз'ємної форми камеру закривають і заповнюють водою. Зразки випробовують при різних значеннях бічного тиску. Слід випробувати за даних умов не менше трьох зразків кожного ґрунту чи матеріалу однакової вологості й щільності при кожному значенні бічного тиску.
Всі випробування проводять таким чином, щоб щільність і вологість зразків у момент руйнування відповідала розрахунковим значенням цих характеристик. З цією метою випробування ведуть у закритій системі. Допустимі випробування як з постійною швидкістю навантаження, так і з постійною швидкістю деформування. При випробуваннях з постійною швидкістю навантаження вертикальне навантаження на зразок створюють за допомогою відрегульованого струменя води чи рівномірного насипання дробу. Швидкість навантаження – 0,01 – 0,02 МПа/хв при випробуванні ґрунтів і 0,02 – 0,04 МПа/хв при випробуванні матеріалів. У процесі навантаження через рівні проміжки часу (1 – 2 хв) фіксують вертикальні деформації зразка. Навантажують до досягнення інтенсивного зростання деформацій. На основі результатів випробування обчислюють швидкість деформування зразка при різних вертикальних навантаженнях і зображують отримані залежності графічно (рисунок М.10).
На початковій стадії навантаження швидкість деформування рівномірно і порівняно повільно зростає в міру збільшення навантаження. Але після того, як навантаження досягає визначеного розміру (різне при різному бічному стисканні), швидкість деформування різко збільшується, і настає так зване лавинне порушення структури. Ці точки відповідають досягненню граничної рівноваги в зразку по зсуву при наявному бічному тиску. При випробуванні з постійною швидкістю деформування реєструють зміну навантаження на зразок у часі. За руйнівне приймають навантаження, що відповідає деформації ґрунту, рівній 1/10 висоти зразка. Швидкість деформування 1 – 2 мм/хв. На основі отриманих даних будують діаграму Мора і звичайним порядком визначають кут внутрішнього тертя та зчеплення в ґрунті при даній вологості й щільності (див. рисунок М.9).
Дрібнозернисті ґрунти випробовують на зсув у заданій площині як правило у вигляді циліндричних зразків діаметром не менше (F = 40 см2) і висотою 3 – , ґрунти і матеріали, що містять великі включення, але не більше 40 мм – у формах розміром до 30 см х 30 см. Заміна більш великих фракцій допускається рівною за масою кількістю фракцій від до . Зразки з даною вологістю і щільністю готують у великій формі і потім вирізують спеціальним різаком (дрібнозернисті ґрунти) чи готують безпосередньо у формі, що є в приладі. Зразки випробовують при різних нормальних навантаженнях. При кожному значенні нормального навантаження необхідно випробувати не менше, ніж три зразки з однаковою вологістю й щільністю.
|
|
|
?? – точка різкого збільшення швидкості деформування; W = 13,3% і δ = 1850кг/м3 |
|
Рисунок М.10 – Залежність швидкості деформування V вертикального навантаження при випробуванні суглинистого ґрунту на приладі тривісного стискання (приклад) |
З метою забезпечення руйнування зразка у вигляді зсуву (виключивши явище відриву) значення нормального навантаження необхідно вибирати так, щоб експериментальні точки на графіку „нормальне напруження – опір зсуву" розташовувалися не вище за промінь, проведений з початку координат під кутом 45° до осі абсцис (рисунок М.11).
|
|
|
τ – дотичне напруження; с – зчеплення, МПа; φ – кут внутрішнього тертя, град; σ – питоме вертикальне навантаження. |
|
Рисунок М.11 – Діаграма Кулона |
Експериментальні точки, що не відповідають цій умові, при побудові прямої не враховують (вибраковують).
Максимальне нормальне навантаження не повинно істотно перевищувати напруження в дорожній конструкції. Якщо прилад має пристосування для зсуву з постійною швидкістю деформування, то конструкцію випробовують із швидкістю деформування близько 0,25 – 0,50 см/хв. На основі результатів відліків за динамометром, взятих через рівні проміжки часу, встановлюють залежність між зсувним напруженням і деформацією зсуву. Ця залежність зображується графічно, звідки одержують значення максимального опору зсуву за даних умов випробування (рисунок М.12).
Якщо прилад не має пристосування для забезпечення постійної швидкості деформування, то зсувне навантаження збільшують з постійною швидкістю (навантаження струменем води). Одночасно фіксують деформацію зсуву через рівні проміжки часу і за отриманими даними будують залежність швидкості деформування від навантаження. За опір зсуву приймають напруження, що відповідає різкому збільшенню швидкості деформування.
|
|
|
р – питоме вертикальне навантаження; ?? – точка різкого збільшення деформації зсуву |
|
Рисунок М.12 – Залежність швидкості деформування V від зсувного напруження τ при випробуванні на приладі плоского зсуву (приклад) |
Одержавши значення опору зсуву при різних вертикальних навантаженнях, значення кута внутрішнього тертя і зчеплення знаходять з рівняння Кулона τ = с + σ · tgφ шляхом графічної побудови (див. рисунок М.11).
ДОДАТОК Н
(обов'язковий)
Вимоги щодо оцінки міцності і деформативності дорожнього одягу нежорсткого типу
Н.1Міцним вважають дорожній одяг, що зберігає необхідну суцільність і рівність під комплексною дією багаторазово повторюваних навантажень від транспорту, що рухається, і природних факторів.
Н.2Недостатня міцність дорожнього одягу може бути наслідком таких основних причин:
а)порушення умови рівноваги щодо зсуву в ґрунті земляного полотна чи малозв'язних конструктивних шарах одягу. Найбільше зниження міцності в зазначених шарах, особливо в ґрунті земляного полотна, звичайно настає в період весняного перезволоження й розущільнення;
б)порушення міцності на розтяг при згині в монолітних шарах дорожнього одягу. Найбільш небезпечним щодо міцності при згині є період, коли матеріали, що знаходяться нижче за монолітні шари, перебувають у послабленому стані, а самі монолітні шари, особливо асфальтобетон, мають досить низьку деформативну здатність і в них при згині під навантаженням виникають підвищені розтягуючі напруження;
в)зниження загальної жорсткості дорожнього одягу, що призводить до підвищених його деформацій під навантаженням, швидкого накопичення явищ втоми. Такий стан має місце в період найбільшого зниження міцності ґрунту земляного полотна.
Зазначені вище періоди, коли всі основні причини зниження міцності дорожнього одягу виявляються найбільш активно, називають розрахунковими.
Н.3Конструкцію існуючого дорожнього одягу характеризують шляхом загальної комплексної оцінки стану дорожнього одягу за такими факторами:
-стан конструктивних шарів і відповідність їх товщин проектним;
-ґрунтово-гідрологічні умови роботи земляного полотна;
-стан покриття, визначений на основі візуального обстеження;
-значення пружного прогину, отримані в результаті випробувань дорожніх одягів.
Н.4Оцінювання стану земляного полотна і дорожнього одягу роблять відповідно до рекомендацій цього додатка Н.9; основними результатами оцінювання є виділення однорідних (характерних) ділянок дороги, довжина яких, як правило, не менш за , з визначенням основних причин руйнувань (деформацій). Характерною є ділянка, що відрізняється від сусідньої хоча б однією із зазначених ознак:
-конструкцією дорожнього одягу;
-ґрунтом земляного полотна;
-типом місцевості за умовами зволоження;
-технологією влаштування покриття дорожнього одягу, видом і якістю застосовуваних при цьому матеріалів;
Н.5Міцність дорожніх одягів за пружним прогином оцінюється на підставі випробувань методами статичного чи динамічного навантаження відповідно до Н.10 цього додатка.
Після випробувань на підставі отриманих результатів вимірів пружного прогину уточнюють межі характерних ділянок. При цьому можуть виникнути два випадки:
а)коли має місце відповідність між усіма факторами, що характеризують міцність дорожнього одягу;
б)виміряні значення пружного прогину не узгоджуються з іншими факторами.
Н.6У разі відповідності між усіма факторами товщину шару посилення визначають, виходячи з розрахункових значень пружного прогину, обчислення якого роблять на підставі Н.10 цього додатка шляхом приведення даних разових випробувань до розрахункового стану конструкції з урахуванням, у залежності від кліматичних умов, властивостей ґрунтів земляного полотна і шарів дорожнього одягу.
Н.7Якщо отримані розрахункові значення пружного прогину не узгоджуються з іншими факторами, необхідно виконати додатковий аналіз для визначення причин невідповідності, якими, наприклад, можуть бути:
У цьому випадку обчислені значення прогинів є достовірними для розрахунку товщини шару посилення.
Н.8Якщо після додаткового аналізу невідповідності розрахункових значень пружного прогину іншим факторам не знайдено причини, необхідно виконати повторні вимірювання пружного прогину.
Н.9Візуальна оцінка стану дорожнього одягу
Н.9.1Результати огляду проїзної частини дороги можуть бути використані для початкової наближеної оцінки міцності дорожнього одягу та його працездатності. Оцінювання стану проїжджої частини і реєстрація найбільш характерних видимих деформацій і руйнувань дорожнього одягу на основі огляду повинні передувати детальним інструментальним вимірюванням.
Н.9.2До початку випробувань дорожнього одягу необхідно, якщо можливо, вивчити такі проектні й експлуатаційні документи:
а)подовжній профіль і план траси (за проектною документацією);
б)особливості будівництва дороги, включаючи погодно-кліматичні умови під час зведення земляного полотна й улаштування конструктивних шарів дорожнього одягу, технологію провадження робіт (за журналом виконання робіт);
в)перелік заходів щодо утримання дороги і дані про час проведення ремонтних робіт, про види ремонтів із позначенням стану дорожнього одягу перед ремонтом, про обсяг і технологію виконаних робіт, їхню якість, застосовані матеріали, погодно-кліматичні умови при ремонтних роботах (за паспортом дороги, актами прийняття робіт, журналами виконання ремонтних робіт);
г)дані обліку складу й інтенсивності руху автомобілів за весь період експлуатації дороги (за зведеними відомостями);
д)результати виконаних раніше обстежень (за дефектними відомостями).
Після виконання вище перерахованих робіт слід візуально оцінити стан дорожнього одягу й установити види, розміри дефектів і можливі причини їхнього утворення (таблиця Н.1).
На підставі аналізу отриманих даних дорога розбивається на характерні ділянки за вимогами Н.4.
Н.9.3У разі браку вихідних даних про конструкцію дорожнього одягу, вид ґрунту земляного полотна, стан матеріалу в шарах дорожнього одягу, на кожному поперечнику характерних ділянок дороги на зовнішній смузі накату на відстані 1 – від краю проїжджої частини виконують розкриття дорожнього одягу. При розкритті визначають тип, товщину, вологість і стан підстиляючого ґрунту, а також виділяють окремі шари дорожнього одягу і виконують опис найбільш характерного стану матеріалу і шару в цілому. Виділення кожного шару виконується на основі візуального огляду стінок вирубки з попереднім їхнім очищенням.
Шари можуть бути виділені за видом матеріалу, за такими зовнішніми ознаками, як колір, запах (при вмісті органічного в'яжучого). При розташуванні крупнопористих шарів (щебеневих, шлакових) на піщаній основі окремі щебінки можуть вклинюватися в поверхню шару. Не слід допускати в цьому випадку помилки і виділяти границю щебеневого шару за нижньою гранню окремих щебінок.
Н.9.4При розкритті дорожнього одягу виконується вимірювання товщини всіх шарів. Товщина кожного шару вимірюється за периметром вирубки в чотирьох місцях з точністю до . Обчислюється середня товщина кожного шару для даного місця випробування.
У процесі розбирання дорожнього одягу робиться опис кожного шару за такими ознаками:
-оцінюється матеріал шару за міцністю (відзначається наявність роздавлених щебінок, внутрішній знос, ступінь забруднення матеріалу);
-відзначається стан покриття щодо деформмативності й зносу (наявність тріщин, сіток тріщин, осідань, лущення асфальтобетонного покриття).
-для матеріалів, укріплених органічним в'яжучим, відзначається якість і кількість в'яжучого в шарі (недостатня кількість або надлишок в'яжучого в шарі, ступінь рівномірності розподілу в'яжучого в шарі), ступінь в'язкості в'яжучого.
-оцінюються технологічні особливості кожного шару (ступінь ущільнення, наявність рухливості матеріалу, візуально – фракційний склад, нерівномірна товщина шару, занижена товщина шару порівняно з необхідним мінімальним ступенем перемішування із в'яжучим).
