Показания приборов для измерения вертикальных деформаций образца регистрируют в конце приложения каждой ступени Лр. На конечной ступени при выдерживании ее до завершения 100 % - ной фильтрационной консолидации образца показания снимают в следующей последовательности: первое - сразу после приложения ступени, затем через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30 мин и далее с интервалом 1 ч в течение рабочего дня, а затем в начале и конце рабочего дня.
П р и м е ч а н и е - Время снятия показаний может быть несколько изменено для удобства построения кривой консолидации методом «квадратного корня из времени» (см. 5.1.4.4).
Для определения времени окончания 100 % - ной фильтрационной консолидации t100 в процессе испытания по аналогии с компрессионными испытаниями строят график зависимости деформации образца во времени - кривую консолидации, которую обрабатывают методом «квадратного корня из времени» (возможна также обработка логарифмическим методом) (см. приложение К). Значение t100 используется далее для определения скорости деформации среза (см. 5.1.4.8, 5.1.4.9).
После предварительного уплотнения, если оно проводилось в уплотнителе, следует быстро разгрузить образец и перенести рабочее кольцо с образцом в срезную коробку. В случае предварительного уплотнения образца в условиях полного водонасыщения перед разгрузкой образца удаляют воду из ванны уплотнителя.Далее проводят следующие операции: закрепляют рабочее кольцо в срезной коробке, устанавливают перфорированный штамп, регулируют механизм нагрузки, устанавливают зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки (0,5 мм для глинистых и органо-минеральных грунтов и 1 мм - для песков), устанавливают измерительную аппаратуру для регистрации вертикальных деформаций образца.
На образец грунта передают то же нормальное давление, при котором происходило предварительное уплотнение грунта.
Испытание на срез «плашка по плашке» выполняют при том же нормальном давлении, при котором был осуществлен первый срез.
Нормальную нагрузку следует передать на образец в одну ступень и выдержать ее не менее:
5 мин - для песков;
15 мин - для супесей;
30 мин - для суглинков и глин;
10 мин - при срезе «плашка по плашке».
5.1.4.7 После передачи на образец грунта нормальной нагрузки приводят в рабочее состояние механизм создания горизонтальной сдвигающей нагрузки и устройство для измерения деформаций среза грунта и регистрируют его начальное показание.
Испытание на срез проводят при непрерывно возрастающей горизонтальной нагрузке с постоянной скоростью деформации образца (кинематический режим) или при возрастании нагрузки ступенями (статический режим).
5.1.4.8 При кинематическом режиме нагружения скорость деформации среза v, мм/мин, определяют по формуле
lf
”=f , (5.1)
tf
ГОСТ 12248-2010 где lf - ожидаемая горизонтальная деформация (смещение) при разрушении, мм;
tf - время до разрушения (см. 5.1.4.9), мин.
Для глинистых грунтов допускается скорость деформации среза v принимать в зависимости от числа пластичности в соответствии с таблицей 5.2
Таблица 5 .2 - Скорости среза для глинистых грунтов
|
Грунты |
Скорость среза, v, мм/мин |
|
Супеси |
< 0,3 |
|
Суглинки с Ip < 12 % |
< 0,1 |
|
Суглинки с Ip > 12 % |
< 0,05 |
|
Глины с Ip > 20 % |
< 0,02 |
|
Глины с Ip > 30 % |
< 0,01 |
|
Глины с Ip > 40 % |
< 0,005 |
П р и м е ч а н и е - Если ожидаемая горизонтальная деформация образца при разрушении неизвестна из предыдущих испытаний, допускается в формуле (5.1) принимать значение lf, исходя из относительной деформации 10 %.
Время до разрушения tf, т.е. время до мобилизации максимального сопротивления образца срезу, определяется из условия, что в момент разрушения в образце останется не более 5 % порового давления, по формуле
tf = 12,7 t100, (5.2)
где t100 - время окончания фильтрационной консолидации (см. 5.1.4.4), мин.
П р и м е ч а н и е - Допускается в формуле (5.2) вместо t100 принимать t90 (см. приложение К).
При передаче срезающей нагрузки ступенями их значения должны составлять 5 % значения нормальной нагрузки, при которойГОСТ 12248-2010
проводят срез. Критерием завершения ступени нагружения является достижение скорости деформации, определяемой по формуле (5.1) или таблице 5.2.
Деформации среза при кинематическом и статическом режимах нагружения фиксируют через 0,25-0,5 мм так, чтобы накопилось 15-20 отсчетов от начала до конца среза.
Для неводонасыщенных в природном залегании глинистых и органо-минеральных грунтов, а также песчаных, просадочных, набухающих и засоленных грунтов предварительное уплотнение образцов и испытание на срез проводят в соответствии с 5.1.4.12 - 5.1.4.17.
Предварительное уплотнение образцов до заданной нагрузки р (см. 5.1.4.1) проводят ступенями Лр в соответствии с 5.1.4.1.
Каждую ступень давления при предварительном уплотнении выдерживают в течение времени, указанного в таблице 5.3, а конечную ступень - до достижения условной стабилизации деформаций сжатия образца грунта.
За критерий условной стабилизации деформации принимают ее приращение, не превышающее 0,05 % за время, указанное в таблице 5.3.
В конце каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций, а на последней ступени фиксируют наступление условной стабилизации деформации сжатия образца грунта.
Таблица 5.3 - Время выдерживания ступеней и критерий условной стабилизации деформаций образца
|
Грунты |
Время выдерживания ступеней, не менее |
Время условной стабилизации деформаций сжатия на конечной ступени, не менее |
|
Пески |
5 мин |
0,5 ч |
|
Глинистые (непросадочные и ненабухающие): |
|
|
|
супеси |
|
3 ч |
|
суглинки с 1р< 12 % |
30 мин |
6 ч |
|
суглинки с Ip > 12 % |
|
12 ч |
|
глины с Ip < 22 % |
|
12 ч |
|
Г рунты |
Время выдерживания ступеней, не менее |
Время условной стабилизации деформаций сжатия на конечной ступени, не менее |
|
глины с Ip > 22 % |
|
18 ч |
|
Органо-минеральные |
1 ч |
24 ч |
|
Просадочные Набухающие |
30 мин |
3 ч Как для ненабухающих |
После предварительного уплотнения проводят операции в соответствии с 5.1.4.5 - 5.1.4.7.
При статическом режиме приложения горизонтальной нагрузки ее ступени должны составлять 5 % значения нормальной нагрузки, при которой проводят срез. На каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций среза через каждые 2 мин, уменьшая интервал между измерениями до 1 мин в период затухания деформации до ее условной стабилизации.
За критерий условной стабилизации деформации среза принимают скорость деформации, не превышающую 0,01 мм/мин.
При непрерывно возрастающей горизонтальной нагрузке (кинематический режим) скорость среза должна быть постоянной и соответствовать указанной в таблице 5.4. Горизонтальное сдвигающее усилие и деформацию среза фиксируют через 0,25-0,5 мм так, чтобы накопилось 15-20 отсчетов от начала среза до достижения максимальной срезающей нагрузки.
Таблица 5.4- Скорости среза песков и глинистых грунтов
|
Грунты |
Скорость среза, мм/мин |
|
Пески и супеси |
< 0,5 |
|
Суглинки с Ip< 12 % |
< 0,1 |
|
Суглинки с Ip > 12 % |
< 0,05 |
|
Глины с Ip< 30 % |
< 0,02 |
|
Глины с Ip > 30 % |
< 0,01 |
Испытание следует считать законченным, если при приложении очередной ступени срезающей нагрузки произойдет мгновенный срез (срыв) одной части образца по отношению к другой или относительная деформация образца превысит 10% (в зависимости от того, что наступит раньше).
При проведении среза с постоянной скоростью за окончание испытаний принимают момент, когда срезающая нагрузка достигнет максимального значения, после чего наблюдается некоторое ее снижение или установление постоянного значения, или относительная деформация образца превысит 10% (в зависимости от того, что наступит раньше).
После окончания испытания следует разгрузить образец, извлечь рабочее кольцо с образцом из прибора и отобрать пробы для определения влажности из средней части образца.
Проведение неконсолидированного быстрого среза
Рабочее кольцо с образцом грунта помещают в срезную коробку и закрепляют в ней. Далее устанавливают сплошной штамп, регулируют механизм нагрузки, устанавливают зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки в соответствии с 5.1.4.5, устанавливают устройство для измерения деформации среза и записывают его начальное показание.
На образец грунта передают в одну ступень нормальное давление р, при котором будет проводиться срез образца. Значения рmin, pi и р max принимают в соответствии с рекомендациями 5.1.4.1. При отсутствии указанных данных значения р принимают по таблице 5.5. Если при каком- либо давлении происходит выдавливание грунта в зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки, то его необходимо уменьшить на 0,025-0,05 МПа.
Таблица 5.5 - Значения нормальных давлений при срезе
|
Грунты |
Нормальное давление р, МПа |
|
Глинистые и органо-минеральные грунты с показателями текучести: 0,5 < Il < 1,0 Il > 1,0 |
0,05; 0,1; 0,15 0,025; 0,075; 0,125 |
5.1.5.3 Сразу после передачи нормальной нагрузки приводят в действие механизм создания горизонтальной нагрузки и проводят срез образца грунта не более чем за 2 мин с момента приложения нормальной нагрузки.
При статическом режиме нагружения ступени горизонтальной нагрузки не должны превышать 10 % значения нормального давления, при котором проводится срез (см. 5.1.5.2), и приложение ступеней должно следовать через каждые 10 - 15 с.
При кинематическом режиме нагружения скорость среза принимают в интервале 2-3 мм/мин так, чтобы срез длился не более 2 мин.
Момент окончания испытания устанавливают в соответствии с 5.1.4.18. По окончании испытания следует зафиксировать максимальную срезающую нагрузку в процессе испытания и провести операции, предусмотренные 5.1.4.19.
Обработка результатов
По измеренным в процессе испытания значениям горизонтальной срезающей и нормальной нагрузок вычисляют касательные и нормальные напряжения т и с, МПа, по формулам:
т = 10 Q; (5.3)
A
F
с = 10 F, (5.4)
A
где Q и F - горизонтальная срезающая и нормальная сила к плоскости среза
соответственно, кН;
А - площадь образца, см2.Определение т необходимо проводить не менее чем при трех различных значениях р. Из каждого значения т вычитают поправку на преодоление трения подвижной части срезной коробки по заранее построенной тарировочной кривой (см. 5.1.2.3). При автоматизации хода испытаний в полученную диаграмму среза также вносят поправку на трение в приборе.
По измеренным в процессе испытания значениям деформаций среза l, соответствующим различным напряжениям т, строят график зависимости l = f( т) (см. приложение Б).
За предельное сопротивление грунта срезу принимают максимальное значение т, полученное по графику l = f(т) или по диаграмме среза на отрезке lk, где относительная деформация не превышает 10 %.
Если значение т возрастает монотонно, то за сопротивление грунта срезу следует принимать значение т при деформации lk, соответствующей относительной деформации образца 10 %.
По полученным значениям строят график зависимости т = f с) (см. приложение Б).
Угол внутреннего трения ф и удельное сцепление с определяют как параметры линейной зависимости
т = Сдф + c, (5.5)
где т и с определяют по формулам (5.3) и (5.4).
При проведении среза «плашка по плашке» зависимость (5.5) записывают в виде
тr = Сдфr + cr , (5.6)
где тr - остаточная прочность;
фr и cr - характеристики остаточной прочности.
Угол внутреннего трения ф и удельное сцепление с, МПа, вычисляют по формулам (5.7) и (5.8), полученным обработкой экспериментальных точек т = f(с) методом наименьших квадратов, или определяют по графику т = f с), проводя прямую наилучшего приближения к экспериментальным точкам (см. приложение Б).
