Толщина прослоек льда в образце должна быть не более 2 мм, а льдистость ii < 0,4.
При определении коэффициента вязкости сильнольдистых грунтов толщина прослоек льда в образце должна быть не более 10 мм.
Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и соотношение диаметра и высоты, равное 1/2 - 1/2,3. При обосновании допускается применять образцы диаметром не менее 45 мм.
Оборудование и приборы
В состав установки для испытания мерзлого грунта методом одноосного сжатия должны входить:
платформы (подвижная и неподвижная) с набором приспособлений для установки и крепления образца грунта;
механизм для вертикального нагружения образца;
устройства для измерения продольных и поперечных деформаций.
Принципиальная схема установки приведена в приложении С.
Конструкция установки и механизма для вертикального нагружения образца грунта должна обеспечивать:
возможность нагружения образца грунта непрерывно при постоянной скорости деформирования образца не менее 1 мм/с или ступени длительностью не более 5 с;
общую нагрузку на образец грунта не менее 15 кН;
возможность относительной деформации образца не менее 0,2.
Подготовка к испытанию
Образец грунта изготавливают с учетом требований 6.3.1.3 и 6.3.1.4.
Образец извлекают из кольца, помещают между нижним и верхним штампами и проводят следующие операции:
закрепляют паровлагонепроницаемую оболочку на боковых поверхностях штампов;
образец со штампами помещают на нижнюю неподвижную платформу установки и центрируют;
закрепляют устройства для измерения поперечных и продольных деформаций образца.
После выдерживания образца грунта в установке проводят предварительное обжатие образца давлением, равным напряжению от собственного веса грунта на глубине отбора образца (но не более половины условно-мгновенного значения предела прочности на одноосное сжатие) в течение 15 с. Затем образец разгружают, записывают показания приборов и фиксируют время начала испытаний.
Проведение испытания при непрерывном быстром возрастании нагрузки для определения условно-мгновенного значения предела прочности на одноосное сжатие Roc
К образцу плавно, не допуская ударов, прикладывают нагрузку, непрерывно увеличивая ее и обеспечивая постоянную скорость деформирования образца не менее 1 мм/с, или ступенями длительностью не более 5 с.
Испытание должно продолжаться до момента разрушения образца, если разрушение носит хрупкий характер, или до момента, когда относительная продольная деформация достигнет значения s > 0,20, если образец деформируется вязко, без видимых признаков разрушения.
В процессе испытания проводят автоматическую запись нагрузки на образец и его деформаций. При отсутствии системы автоматической записи фиксируют нагрузку и высоту образца грунта в момент его разрушения или вязкого деформирования.
Проведение испытания на ползучесть для определения предельно длительного значения предела прочности на одноосное сжатие Rcи характеристик деформируемости Е, 5 , А
К образцу плавно, не допуская ударов, прикладывают нагрузку, увеличивая ее равными ступенями нагружения. Время приложения нагрузки на каждой ступени должно быть не более 30 с. На каждой ступени осевое напряжение в образце должно быть постоянным (с z,i = const).
Нагрузку на образец грунта Fi, кН, на каждой ступени нагружения определяют по формуле
Fi =
ПСz, id
4
(6.9)
где di - средний диаметр образца грунта в момент приложения очередной ступени нагружения, см.
Напряжение с z,i, МПа, на каждой ступени нагружения определяют по формуле
Rocni
°z, i = — , (6.10)ГОСТ 12248-2010
где Roc- условно-мгновенное значение предела прочности грунта на одноосное сжатие, определяемое по результатам испытания при непрерывном быстром возрастании нагрузки, МПа (см. 6.3.7.2);
Пі - порядковый номер ступени нагружения.
З
Rni
начение с z,i, допускается определять по формуле(6.11)
где R - расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента, определяемое в соответствии с приложением Т.
Для обеспечения постоянства осевого напряжения в образце на каждой ступени нагружения дополнительно увеличивают нагрузку Fi на AFij при увеличении диаметра образца на 3 % с момента начала испытания или предшествующего догружения.
Значение A Fij, кН, определяют по формуле
AF. .=Пс ,(d2 d . J (6 12)
і,j 4 z,Ai,j i,j-Г’ (6-12)
где di,j - диаметр образца в момент догружения, см;
d-1-диаметр образца в момент приложения ступени нагружения или предшествующего догружения, см.
При обосновании допускается определять изменение площади образца по формуле
d=dо (0,89s + 0,97), (6.13)
где d0- диаметр образца в начале опыта, см;
s - относительная продольная деформация образца.
Продолжительность действия каждой ступени нагружения должна быть 24 ч, при обосновании - 48 ч и более.На каждой ступени нагружения записывают показания устройств для измерения деформаций через интервалы времени, принимаемые по 6.1.4.3, и строят график зависимости продольной деформации образца грунта от времени — кривую ползучести (см. приложение У, рисунок 1).
Испытание продолжают до тех пор, пока процесс деформирования образца не перейдет в стадию незатухающей ползучести (стадия незатухающей ползучести считается достигнутой, когда деформации образца будут развиваться с постоянной или увеличивающейся скоростью) или относительная продольная деформация образца достигнет значения 0,20.
Скорость деформации считают постоянной, если в трех последовательных интервалах измерений деформация изменяется не более чем на 0,02 мм за 2 ч.
Проведение испытания на ползучесть для определения коэффициента вязкости сильнольдистых грунтов П
К образцу грунта прикладывают нагрузку в соответствии с 6.3.5.1.
Нагрузку на образец на каждой ступени определяют по 6.3.5.26.3.5.4.
Для обеспечения постоянства осевого напряжения выполняют требования 6.3.5.5.
Каждую ступень нагружения выдерживают до условной стабилизации продольной деформации образца грунта, принимаемой по 6.1.4.5, или до достижения стадии незатухающей ползучести.
На каждой ступени нагружения записывают показания устройств для измерения деформаций образца грунта через интервалы времени, принимаемые по 6.1.4.3.
В процессе испытания для каждой ступени нагружения выполняют следующие операции:
строят кривую ползучести (см. рисунок 1 приложения У);
на кривой ползучести выделяют линейные участки, отражающие деформирование образца грунта с постоянной скоростью, если оно имело место при данном значении напряжения;
д
vi
ля выделенных линейных участков определяют значение скорости деформирования образца vi, мм/ч, по формуле(6.14)
где Ahi - разность продольных деформаций образца грунта в конце и вначале периода деформирования грунта с постоянной скоростью на i-й ступени нагружения, мм,
Ati - продолжительность периода деформирования образца грунта с постоянной скоростью на i-й ступени нагружения, ч;
- по вычисленным значениям определяют значения скорости относительного деформирования образца грунта sj, 1/ч, на i-й ступени нагружения по формуле
V
Sj = ~h , (6-15)
где h - начальная высота образца грунта, мм.
6-3-6.7 На основании полученных значений £j строят реологическую кривую, отражающую зависимость ^ j = f(стi) (см. рисунок 2 приложения У).
Реологическую кривую на начальном участке аппроксимируют прямой наилучшего приближения к экспериментальным точкам графически или методом наименьших квадратов.
6.3.6.8 Испытание заканчивают, когда на начальном линейном участке реологической кривой получено не менее трех экспериментальных точек и
столько же за его пределами после перехода рассматриваемой зависимости в нелинейную.
Если указанное условие не выполняется, то необходимо увеличить число ступеней нагружения.
6.3.7 Обработка результатов
Результаты испытаний обрабатывают одновременно с проведением самих испытаний, и переход к следующему этапу испытаний (ступени нагружения, догружения и т.д.) осуществляют после обработки результатов на предыдущем этапе.
По результатам испытания при непрерывном быстром возрастании нагрузки (см. 6.3.4) определяют условно-мгновенное значение предела прочности на одноосное сжатие Roc, МПа, по формулам:
R
(6.16)
(6.17)
=Rin = . - при хрупком разрушении образца;
Rin = . - при пластическом разрушении образца, где А0 и Am — соответственно начальная и конечная (после проведения испытания) площади поперечного сечения образца, см2;
— - разрушающая нагрузка, кН, определяемая по 6.3.4.2, 6.3.4.3.
Предельно длительное значение предела прочности на одноосное сжатие грунта Rc, МПа, определяют по результатам испытания на ползучесть, проведенного в соответствии с 6.3.5, по формуле
Rc = 0,6а к-1, (6.18)
где ак- 1 - напряжение в образце грунта на ступени нагружения, предшествующей к- й ступени, на которой процесс деформирования образца переходит в стадию незатухающей ползучести (см. 6.3.5.8), МПа.
По результатам этого же испытания (см. 6.3.5) определяют также характеристики деформируемости мерзлого грунта Е, А и ? в соответствии с приложением Ф.
По результатам испытания, проведенного в соответствии с 6.3.6, определяют коэффициент вязкости сильнольдистых грунтов П, МПа-Ч, с точностью 10 МПа-ч по формуле
Ck-1-П1
П=^--Ь-Л (6.19)
3Є
где с1 - напряжение, соответствующее точке А пересечения линейного участка реологической кривой (см. 6.3.6.7) с осью абсцисс, МПа, (см. приложение Ф);
сk- 1 - то же, что в формуле (6.18) - точка В линейного участка
реологической кривой, МПа, (см. приложение Ф);
S - то же, что в 6.3.6.6.
Метод компрессионного сжатия
Сущность метода
Испытание мерзлого грунта методом компрессионного сжатия проводят для определения следующих характеристик деформируемости: коэффициента сжимаемости пластично-мерзлых грунтов mf, коэффициента оттаивания Ath и сжимаемости при оттаивании m для песков (кроме гравелистых и сыпучемерзлых), глинистых грунтов, а также заторфованных разностей указанных видов грунтов при температурах по 4.5.
Характеристики деформируемости определяют по результатам испытаний образцов грунта в компрессионных приборах (одометрах), исключающих возможность бокового расширения образца при его нагружении вертикальной нагрузкой в мерзлом или оттаянном состоянии.
Результаты испытаний оформляют в виде графика зависимости относительной деформации образца от нагрузки.
Нагрузку при испытаниях определяют из условия, что на первой ступени нагружения давление должно быть равно напряжению от
собственного веса грунта на глубине отбора образца, а на последней ступени - расчетному сопротивлению грунта под подошвой фундамента R, задаваемому в программе испытаний.
Диапазон давлений устанавливают в зависимости от напряженного состояния грунта в массиве с учетом нагрузок на основание и глубины залегания образца, а также температуры и влажности-льдистости образца из условия, что число ступеней должно быть не менее пяти.
П р и м е ч а н и е - При отсутствии данных значение R допускается принимать в соответствии с приложением Т.
Для испытаний используют образцы мерзлого грунта ненарушенного сложения с природной влажностью и льдистостью.
Толщина прослоек льда в образце должна быть не более 2 мм, а льдистость ii < 0,4.
Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой от 1/2 до 1/3,5 диаметра.
Оборудование и приборы
В состав установки для испытаний грунта методом компрессионного сжатия входят:
компрессионный прибор (одометр);
механизм вертикального нагружения образца грунта;
устройства измерения вертикальных деформаций образца грунта.
Принципиальные схемы приборов для испытаний на компрессию в мерзлом состоянии и при оттаивании приведены в разделе Х.1 приложения Х.
Подготовка к испытанию
