В процессе испытания фиксируют глубину погружения в грунт шарикового штампа при заданной нагрузке во времени, а также температуру испытаний.
Обработка результатов
По показаниям устройств для измерения деформаций определяют глубину погружения шарикового штампа в грунт в конце испытания (через
ч при ускоренном режиме испытания или по достижении условной стабилизации деформации).
Предельно длительное значение эквивалентного сцепления мерзлого грунта ceq, МПа, определяют с точностью 0,01 МПа по формуле
F
ceq = 0,06k~, ,г~, (6-2)
dbSb
где F - нагрузка на шариковый штамп, кН;
db - диаметр шарикового штампа, см;
Sb - глубина погружения в грунт шарикового штампа в конце
испытания, см;
k - безразмерный коэффициент, равный 1 при испытаниях до условной стабилизации деформации, и 0,8 — при ускоренном режиме.
Для практических расчетов предельно длительного значения эквивалентного сцепления по данным восьмичасовых испытаний допускается в формуле (6.2) пользоваться безразмерным переходным коэффициентом Кп, получаемым из соотношения
с*”
(6.3)
где „, - предельно длительное значение эквивалентного сцепления, полученное по результатам длительных испытаний;-■„- предельно длительное значение эквивалентного сцепления, полученное по результатам восьмичасовых испытаний.
Метод одноплоскостного среза по поверхности смерзания
Сущность метода
Испытание мерзлого грунта методом одноплоскостного среза по поверхности смерзания проводят для определения следующих характеристик прочности: сопротивления срезу (а при необходимости также угла внутреннего трения и удельного сцепления) мерзлого грунта, грунтового раствора и льда по поверхности их смерзания с материалом фундамента или другим твердым материалом Raf, сопротивления срезу мерзлого грунта по поверхности смерзания с другим грунтом или грунтовым раствором Rsh, сопротивления срезу льда по поверхности смерзания с грунтом или грунтовым раствором Rsh,i.
Данным методом испытывают пески (кроме сыпучемерзлых) и глинистые грунты с содержанием органических веществ в обоих видах грунтов не более 10 % при температурах, указанных в 4.5.
Эти характеристики определяют по результатам испытаний образцов грунта в одноплоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью среза путем приложения к образцу грунта, смороженного с образцом материала фундамента, грунтовым раствором или льдом, срезающей нагрузки при одновременном нагружении образца нагрузкой, нормальной к плоскости среза.
Предельно длительные значения сопротивления срезу мерзлого грунта по поверхности смерзания Raf, Rsh или Rsh,i определяют как наибольшие касательные напряжения, при которых произошла стабилизация деформации среза образца при заданном нормальном напряжении.
Для испытаний используют образцы грунта или грунтового раствора ненарушенного и нарушенного сложений.
Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой от 1/2 до 1/3 диаметра.
Диаметр образца материала должен быть равным диаметру образца грунта.
Оборудование и приборы
В состав установки для испытания мерзлого грунта методом одноплоскостного среза по поверхности смерзания должны входить:
срезной прибор с фиксированной плоскостью среза;
рабочее кольцо для образца грунта, грунтового раствора, льда с внутренними размерами по 6.2.1.4;
формы для смораживания образца грунта с материалом фундамента, грунтовым раствором, льдом и грунтом;
механизмы для создания срезающей и нормальной нагрузок;
устройства для измерения деформаций образца.
Принципиальная схема срезного прибора приведена в разделе П.1 приложения П.
Конструкция срезного прибора должна обеспечивать возможность приложения удельной срезающей нагрузки не менее 0,7 МПа для длительных опытов и 1,5 МПа - для кратковременных.
Формы для смораживания изготавливают из материала низкой теплопроводности (например, из органического стекла). Толщина стенок колец формы из органического стекла должна быть не менее 20 мм.
Конструкция формы должна обеспечивать возможность одностороннего промораживания образца через его торцевые поверхности и исключать отжатие и отток воды из грунта при его промораживании.
Принципиальные схемы форм приведены в разделе П.2 приложения П.
В форме первого типа подготавливают образцы вида «грунт (грунтовый раствор, лед) - материал» для определения значения Raf, в форме второго типа
- образцы вида «грунт - грунтовый раствор (лед, грунт)» - для определения значений Rsh и Rsh,i (см. 6.2.1.1).ГОСТ 12248-2010
Подготовка к испытанию
Образец грунта изготавливают с учетом требований 6.2.1.4 и раздела П.2 приложения П.
Образец материала изготавливают с учетом требований раздела П.2 приложения П диаметром, равным диаметру образца грунта, и высотой, определяемой конструкцией срезного прибора.
Подготовленный к испытанию образец помещают в срезную коробку прибора и проводят следующие операции:
закрепляют образец так, чтобы плоскость смерзания располагалась в зазоре между подвижной и неподвижной частями прибора, составляющем 12 мм;
устанавливают на образец штамп для передачи нормального давления и центрируют его;
закрепляют устройства для измерения деформаций образца грунта;
устанавливают срезной прибор на станину под пресс и центрируют;
освобождают подвижную часть срезной коробки, присоединяют к ней механизм для создания срезающей нагрузки;
записывают начальные показания устройств для измерения деформаций образца и фиксируют время начала испытания.
Проведение испытания
К образцу плавно, не допуская ударов, прикладывают нормальную нагрузку и затем - первую ступень срезающей нагрузки.
Значение нормального давления, при котором проводят испытание, назначают в зависимости от напряженного состояния грунтового массива с учетом глубины залегания образца или определяют в программе испытаний. При отсутствии данных это давление принимают равным 0,1 МПа.
Значение первой ступени срезающей нагрузки Q1 и ступени последующего нагружения AQ, кН, при испытаниях по определению значений Raf, Rsh и Rsh,i (см. 6.2.1.1) следует устанавливать в соответствии с
заданием, а при его отсутствии — определять на основании результатов предварительно проведенных испытаний при непрерывном быстром воздействии нагрузки по формуле
Q і = 0,1 Rf Aaf, (6.4)
где Rafo- условно-мгновенное сопротивление срезу, определяемое в соответствии с 6.2.1.1, 6.2.4.9 и 6.2.5.1, МПа.
Aaf - площадь смерзания образца, см2.
Далее увеличивают срезающую нагрузку ступенями нагружения AQ, кН, значения которых при отсутствии задания определяют по формуле
AQ = Q1/2. (6.5)
При недостаточном количестве образцов значения Q1 и AQ могут быть определены по формулам:
Q1 = T1Aaf; (6.6)
A Q = AtAaf, (6.7)
где т1 - касательное напряжение, МПа, принимаемое по таблице 6.2;
At - приращение касательного напряжения на каждой ступени нагружения, МПа, принимаемое по таблице 6.3.
При определении значения At учитывают уменьшение площади среза в течение испытания.
Таблица 6.2 - Значения касательного напряжения на первой ступени нагружения при срезе
|
Грунты |
Значение касательного напряжения т1, МПа, на первой ступени нагружения при температуре образца грунта, °С |
|||||||||
|
-1 |
-1,5 |
-2 |
-2,5 |
-3 |
-3,5 |
-4 |
-6 |
-8 |
-10 |
|
|
При определении Raf |
||||||||||
|
Пески Глинистые грунты |
0,09 0,07 |
0,11 0,09 |
0,14 0,11 |
0,16 0,13 |
0,18 0,14 |
0,20 0,16 |
0,23 0,18 |
0,26 0,21 |
0,31 0,24 |
0,35 0,27 |
|
При определении Rsh |
||||||||||
|
Пески Глинистые грунты |
0,12 0,08 |
0,15 0,10 |
0,17 0,12 |
0,19 0,13 |
0,21 0,15 |
0,22 0,16 |
0,24 0,18 |
0,29 0,21 |
0,34 0,24 |
0,38 0,27 |
|
П р и м е ч а н и я
|
||||||||||
Таблица 6.3- Приращение касательного напряжения в зависимости от температуры грунта
|
Температура образца грунта ниже Tbf °С |
Приращение касательного напряжения Дт, МПа |
|
До -1 |
0,01 |
|
От -3 до -1 |
0,02 |
|
От -6 до -3 |
0,03 |
|
Более -6 |
0,04 |
На каждой ступени нагружения записывают показания устройств для измерения деформации среза образца через интервалы времени, принимаемые по 6.1.4.3, до достижения условной стабилизации деформации (см. 6.1.4.5).
Если на очередной ступени нагружения стабилизации деформации не наблюдается, то нагрузку выдерживают до возникновения деформации с постоянной скоростью, которая считается достигнутой, если скорость в течение двух следующих друг за другом 12-часовых интервалов сохраняется постоянной.
Испытание прекращают, если деформация с постоянной скоростью установлена не менее чем для двух ступеней срезающей нагрузки.
После окончания испытания из зоны среза отбирают пробы для определения влажности.
При проведении испытания при непрерывном быстром возрастании нагрузки к образцу плавно, не допуская ударов, прикладывают срезающую нагрузку, увеличивая ее непрерывно и обеспечивая такую постоянную скорость деформирования образца, чтобы время от начала испытания до момента разрушения образца составляло 20-40 с.
В процессе испытания проводят автоматическую запись срезающей нагрузки, а при отсутствии системы автоматической записи - фиксируют нагрузку Qf, кН, в момент разрушения образца.
Обработка результатов
По результатам испытаний при непрерывном быстром возрастании нагрузки определяют условно-мгновенное значение сопротивления срезу мерзлого грунта, льда по поверхности смерзания Rafo, МПа, по формуле
Qf
Rafo = A- (6.8)
Aaf
В процессе испытаний строят график зависимости деформаций грунта l от времени при различных значениях касательного напряжения (см. приложение Р, раздел Р.3).
Предельно длительное значение сопротивления срезу Raf, Rsh, Rsh,i определяют как набольшее касательное напряжение, при котором произошла стабилизация деформации образца при заданном нормальном напряжении, по кривой «деформация-нагрузка» и по графику ln l - ln т (см. приложение Р, раздел Р.3).
При определении значений Raf, Rsh, Rsh,i вводят поправку на трение в срезном приборе по заранее построенной тарировочной кривой.ГОСТ 12248-2010
Метод одноосного сжатия
Сущность метода
Испытание мерзлого грунта методом одноосного сжатия проводят для определения следующих характеристик прочности и деформируемости:
предела прочности на одноосное сжатие Rс, Roс, модуля линейной деформации Е, коэффициента поперечного расширения ?, коэффициента нелинейной деформации А, коэффициента вязкости сильнольдистых грунтов п для песков (кроме гравелистых и сыпучемерзлых) и глинистых грунтов (кроме заторфованных видов указанных грунтов) при температурах по 4.5.
Характеристики по 6.3.1.1 определяют по результатам нагружения образцов грунта вертикальной нагрузкой в условиях свободного бокового расширения с доведением образца до хрупкого разрушения или достижения незатухающей ползучести.
Для испытаний используют образцы мерзлого грунта ненарушенного сложения с природной влажностью и льдистостью.
