Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

равныйотношению приращения порового давления на ступени A и к

приращению

всестороннего давления Ао3 (о = —).

ЇІСЇд

П р и м е ч а н и е - Значение дифференциального давления рекомендуется назначать равным значению эффективного напряжения, достигнутого на этапе реконсолидации по методу ВФС.

при трехосных испытаниях определяют, используя данные, полученные на стадии консолидации образца.

⁽

(Е.1)

F ■ t

¹50

где: h - начальная высота образца грунта, мм;

ГОСТ 12248-2010

Ahc - изменение в высоте образца в конце консолидации, мм;

Є1f - ожидаемая относительная вертикальная деформация при разрушении, д.е., (принимается по результатам первого разрушения, для которого скорость рассчитывают при s1 _f = 0,1);

F - коэффициент, зависящий от типа испытаний и условий дренирования;

t₅₀ - время, требуемое для 50 % фильтрационной консолидации образца грунта, мин (см. 5.3.5.5, 5.3.5.6).

Значения F, соответствующие 95 % диссипации порового давления приведены в таблице Е.1.

Т а б л и ц а Е.1 - Значения коэффициента F

Приложение Ж
(рекомендуемое)

Определение коэффициента неравномерности расширения
образца грунта при трехосном сжатии

Ж.1 Коэффициент неравномерности расширения образца b при трехосных испытаниях определяют по формуле:

1-^

, (Ж.1)

Ьс

где: Ac - площадь поперечного сечения образца в конце этапа реконсолидации для НН испытаний и этапа консолидации для КН и КД испытаний, см²;

Ak - площадь поперечного сечения в средней части образца после испытания, см²;

hc - высота образца в конце этапа реконсолидации для НН испытаний и этапа консолидации для КН и КД испытаний, см;

A hk - полная деформация образца после испытания, см.

Ж.2 Площадь поперечного сечения образца A_c при (НН) испытаниях допускается принимать равной площади начального поперечного сечения образца - A0.

Ж.3 Площадь поперечного сечения образца Ac для КН и КД испытаний рассчитывают по формуле:

, (Ж.2)

ГОСТ 12248-2010

где: AVc - изменение объема образца в конце этапа консолидации, см3;

V - начальный объем образца, см3.

Ж.4 Площадь поперечного сечения в средней части образца А_к при отсутствии системы контроля изменения поперечного сечения образца в процессе испытания допускается определять по результатам прямых измерений диаметра образца после испытания штангенциркулем, при этом диаметр вычисляют как среднеарифметическое значение трех измерений в центральной части образца под углом в 120^о.

П р и м е ч а н и е - Метод не может быть использован при неограниченных деформациях образца, поэтому при разрушении необходимо контролировать максимальные деформации образца, в особенности для статического нагружения, не допуская их превышения более чем на 15 %.Приложение И
(рекомендуемое)

Образец графического оформления результатов испытания грунта
методом трехосного сжатия

И.1 Образец графического оформления результатов испытания при определении характеристик прочности (см. рисунок И.1)

График 1 s₁ = f(о1 - o₃)

График 2 т = f (o')

Диаграмма Кулона-Мора

График 3 ст'іf = fЪ'₃f)

Рисунок И.1

И.2 Образец графического оформления результатов испытания грунта при определении характеристик деформируемости (см. рисунок И.2)

Графики 1 s₁ = fc1)

Рисунок И.2

Приложение К
(обязательное)

Определение коэффициентов фильтрационной (первичной) и вторичной
консолидации

К.1 Для определения коэффициента фильтрационной (первичной) консолидации cv кривую консолидации (см. К.2) следует обработать методом «квадратного корня из времени» или логарифмическим методом, а при одновременном определении коэффициентов фильтрационной cv, и вторичной с_а (за счет ползучести грунта) консолидации — логарифмическим методом.

На кривой консолидации выделяют участки фильтрационной и вторичной консолидации, а для насыпных грунтов с заданными значениями влажности и плотности — еще участок дофильтрационной консолидации.

К.2 Для определения коэффициента фильтрационной консолидации cv, методом «квадратного корня из времени» по результатам испытаний грунта под постоянным давлением строят кривую консолидации в координатах: относительная деформация s (ордината) — корень квадратный из времени в минутах (абсцисса) (см. рисунок К.1).

Проводят прямую наилучшего приближения ab к начальной линейной части кривой (обычно в пределах первых 50 % сжатия) и из точки пересечения ab с осью ординат проводят вторую прямую ас, абсциссы которой равны 1,15 соответствующих абсцисс прямой ab.

Пересечение прямой ас с экспериментальной кривой определяет время д//90, соответствующее степени фильтрационной консолидации 0,90.

Рисунок К.1. График обработки кривой консолидации методом «корень квадратный из времени»

К.3 Коэффициент фильтрационной консолидации cv, см²/мин (см²/год), вычисляют по формуле

T h²

cv = T90- f_T, (К.1)

^t90

где Т9о — коэффициент (фактор времени), соответствующий степени консолидации 0,90, равный 0,848;

h - высота образца (средняя между начальной высотой и высотой после завершения опыта на консолидацию), см. При двухсторонней фильтрации принимается высота, равная h/2;

1₉₀ - время, мин;

fT - температурный поправочный коэффициент (см. К.4).

Для определения времени 100 % фильтрационной консолидации ^/tjOO” предварительно вычисляют деформацию сжатия s ₁₀₀ = s₉₀ / 0,9. Из точки s ₁₀₀ проводят горизонтальную прямую до пересечения с кривой консолидации и находят соответствующее значение Ji~.

К.4 Если температура в лаборатории значительно отличается от 20 ^оС, необходимо вводить температурную поправку f_T для приведения результатов к 20 ^оС в соответствии с таблицей К.1

Т а б л и ц а К.1 - Значения температурной поправки

К.5 Для определения значений cv и c_а логарифмическим методом строят кривую консолидации в координатах: относительная деформация s (ордината) - время t, мин, откладываемое на логарифмической шкале (абсцисса) (см. рисунок К.2).

Рисунок К.2. График обработки кривой консолидации логарифмическим методо

м

К.6 На кривой консолидации следует найти значение относительной деформации, соответствующее нулевому первичному сжатию (откорректированный ноль компрессии - d0). Для этого на начальной части кривой выбирают точки с абсциссами 0,1 и 0,4. Разность ординат данных точек, отложенная выше начальной точки графика, определит приведенный ноль d₀.

К.7 По кривой консолидации находят деформацию, соответствующую 100 %-му фильтрационному сжатию при заданной нагрузке. Для этого проводят и продлевают две касательных: к самой крутой части кривой (т.е. в точке перегиба) и к конечному линейному участку кривой. Точка пересечения этих касательных соответствует 100 % -му первичному сжатию грунта. Сжатие, следующее за 100 %-ным первичным сжатием, определяется как вторичное сжатие за счет деформаций ползучести.

К.8 Для определения коэффициента фильтрационной консолидации cv логарифмическим методом определяют время, требуемое для 50 %-го первичного сжатия. Для этого вычисляют деформацию, соответствующую

50 %-му первичному сжатию s₅₀, равную среднеарифметическому значению деформаций, соответствующих нулевому d₀ и 100 %-му сжатию s1oo. Точку s₅₀ проецируют на кривую и тем самым находят соответствующее время t50 .

Коэффициент фильтрационной консолидации c_v, см²/мин (см²/год), вычисляют по формуле

T h²

5

(К.2)

^t5o

где Т50 - коэффициент (фактор времени), соответствующий степени консолидации o,5, равный o,197;

h - то же, что и в формуле К.1;

t5o - время, соответствующее 5o %-му первичному сжатию, мин.

К.9 Коэффициент вторичной консолидации (безразмерная величина) с_а определяют по тангенсу угла между линейным отрезком кривой на участке вторичной консолидации и прямой, параллельной оси абсцисс (см. рисунок К.2) по формуле

^s

са = tg^a =

(К.3)

lg(t 2) — lg(t_r)’

где s (12) и s (11) - значения деформации образца на участке вторичной консолидации;

t₁ и t₂ - время, соответствующее деформациям s (t₁) и s (t₂), мин.

К.10 Для насыпных грунтов с заданными значениями влажности и плотности кривая консолидации в зависимости от свойств грунтов может иметь три (кривая а) или два (кривая б) участка: дофильтрационной консолидации, фильтрационной консолидации и вторичной консолидации (см. рисунок К.3).

Рисунок К.3. Графики кривых консолидации для насыпных грунтов с заданными значениями влажности и плотности

Коэффициент дофильтрационной консолидации с‘_а (кривые а и б) вычисляют по тангенсу угла наклона касательной к первому участку кривых s = f(t), окончание которого определяется пересечением касательных к первому и второму участкам кривой, по формуле (К.3), в которой разность деформаций в числителе заменяют на (s’ s₀), соответствующую времени t’ и t0 .

Коэффициент фильтрационной консолидации (кривая а) вычисляют по формуле (К.2), в которой

_

(К.4)

¹50 ~

где S1 соответствует времени 11,_а, а s’ - времени t‘а .

Коэффициент вторичной консолидации вычисляют по формуле К.3, в которой:

• для кривой а разность деформаций s соответствует времени 12 и t1,а;

• для кривой б разность деформаций s соответствует времени 12 и t б.Приложение Л
  (рекомендуемое)

Образец графического оформления результатов испытания грунтов

методом компрессионного сжатия (см. рисунок Л.1)

График 1 £ = j

График 2 е = f(p

График 3 s = f(p)

Рисунок Л.1

Приложение М
(рекомендуемое)

Принципиальные схемы компрессионно-фильтрационных приборов и
и оформление результатов испытания засоленного грунта

М.1 Принципиальные схемы компрессионно-фильтрационных приборов (см. рисунок М.1)

Для испытаний по схеме нисходящего потока воды

1. Для испытаний по схеме восходящего потока воды

1. — корпус; 2 — поддон корпуса; 3 — основание корпуса; 4 — рабочее
   кольцо; 5 — направляющее кольцо; 6 — перфорированный вкладыш;

7 — перфорированный штамп; 8 — крышка; 9 — втулка; 10 — шток;