П р и м е ч а н и е - Программой исследований могут быть обоснованы иные ступени давления р1 исходя из особенностей деформируемости грунта, условий отсыпки и условий возведения сооружения, в частности, для плотных песков и полутвердых и твердых глинистых грунтов допускается принимать значения р1 равными бытовому давлению на глубине отбора образца.
Таблица 5.8 - Значение первой ступени давления в зависимости от коэффициента пористости
|
Коэффициент пористости е |
е > 1,0 |
1,0 > е > 0,75 |
0,75 > e > 0,6 |
e < 0,6 |
|
Первая ступень давления p 1, МПа |
0,005 |
0,0125 |
0,025 |
0,05 |
Таблица 5.9 - Значение первой ступени давления в зависимости от показателя текучести
|
Показатель текучести IL |
Il > 1,0 |
1,0> Il > 0,75 |
0,75> Il >0,5 |
0,5> Il >0,25 |
Il <0,25 |
|
Первая сту - пень давле - ния p 1, МПа |
0,005 |
0,0125 |
0,025 |
0,05 |
0,1 |
При испытании глинистых и органо-минеральных грунтов ненарушенного сложения для определения их структурной прочности на сжатие pstr первую и последующие ступени давления принимают равными 0,0025 МПа до момента начала сжатия образца. Начало сжатия следует считать при относительной вертикальной деформации образца s > 0,005. При дальнейшем нагружении за очередную ступень давления принимают ближайшее большее значение по 5.4.4.2.
Для водонасыщенных глинистых и органо-минеральных грунтов при определении pstr следует учитывать их возможное частичное разуплотнение после отбора и подъема образца на поверхность, вычисляя относительное разуплотнение єр по формулеe
(5.29)
0(1 - Sr)1 + e о
где е 0 - начальный коэффициент пористости грунта после подъема образца на поверхность;
Sr - коэффициент водонасыщения грунта после подъема образца на поверхность.
На каждой ступени нагружения образца регистрируют показания приборов для измерения вертикальных деформаций в следующей последовательности: первое показание - сразу после приложения нагрузки, 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 -Указанное время снятия показаний может быть несколько изменено для удобства построения кривой консолидации методом «квадратного корня из времени» (см. 5.4.4.5, 5.4.5.1).
Для водонасыщенных в природном залегании грунтов и грунтов, приведенных в водонасыщенное состояние предварительным замачиванием (см. 5.4.3.4), время окончания уплотнения образца грунта на данной ступени нагружения для глинистых, органо-минеральных и органических грунтов определяют как время завершения 100 % - ной фильтрационной консолидации. Для этого в процессе испытания строят график зависимости деформации образца во времени - кривую консолидации, которую обрабатывают методом «квадратного корня из времени» (также возможна обработка логарифмическим методом) и определяют время окончания фильтрационной консолидации t100 (см. приложение К).
Для неводонасыщенных в природном залегании глинистых грунтов, просадочных, набухающих и засоленных грунтов, а также песков уплотнение образца на данной ступени нагружения продолжают до момента достижения условной стабилизации деформации образца.
За критерий условной стабилизации деформации образца принимают ее приращение не превышающее 0,05 % за время, указанное в таблице 5.3. 44При испытании насыпных грунтов с заданными плотностью и влажностью ступени давления и время их выдержки принимают по 5.4.4.2, 5.4.4.4 и 5.4.4.6 или в соответствии с программой испытаний в зависимости от начального коэффициента увлажнения грунта Кувл. (см. таблицу 5.10), определяемого как отношение влажности насыпного грунта в конструкции к оптимальной влажности грунта при его максимальной плотности при стандартном уплотнении по ГОСТ 22733.
Таблица 5.10 - Ступени давления и время их выдерживания в зависимости от коэффициента увлажнения грунта
|
Коэффициент увлажнения грунта Кувл |
Ступени давления Pi, МПа |
Время выдерживания ступеней A ti,, ч |
|
< 1,2 |
0,02 |
1 |
|
1,20 - 1,25 |
0,015 |
3 |
|
1,26 - 1,35 |
0,010 |
10 |
|
> 1,35 |
0,010 |
24 |
|
Примечание — Последнюю ступень нагрузки выдерживают до условной стабилизации деформации в соответствии с 5.4.4.6. |
||
По специальному заданию для определения модуля деформации по ветви повторного нагружения может быть проведена разгрузка образца грунта, а затем повторное нагружение. Последняя ступень разгрузки и начало повторного нагружения определяются заданием. При полной разгрузке последняя ступень должна соответствовать давлению от штампа и смонтированного на нем измерительного оборудования. Повторное нагружение проводят в последовательности, аналогичной последовательности первого нагружения. Число ступеней при разгрузке допускается уменьшить.ГОСТ 12248-2010
Регистрацию деформации образца при разгрузке и повторном нагружении ведут через интервалы времени, указанные в 5.4.4.4, а критерий условной стабилизации деформации принимают по 5.4.4.6.
После окончания испытания необходимо удалить воду сверху образца и из поддона, опустить арретир, снять нагрузку, взвесить рабочее кольцо с грунтом, определить влажность и массу сухого грунта.
Проведение испытания для определения характеристик
консолидации cv и са
Испытание проводят при постоянном заданном давлении. Условия дренирования образца (одностороннее или двухстороннее) должны быть заданы в программе испытаний. Заданное давление на образец передают сразу. Деформации образца регистрируют через промежутки времени, указанные в 5.4.4.4. В процессе испытания строят кривую консолидации в координатах относительная деформация - корень квадратный из времени или используют логарифмическую шкалу времени (см. приложение К). При этом для определения са регистрацию деформаций необходимо продолжать до установления линейного участка вторичной консолидации.
При определении cv и са насыпных глинистых грунтов с заданными плотностью и влажностью учитывают при необходимости peaльный градиент отжатия поровой жидкости, значение которого задается в программе испытаний.
Давление на образец р, МПа, при котором будет создан заданный градиент отжатия, вычисляют по формуле
р = I ■ l, (5.30)
где I - заданный градиент отжатия, МПа/см;
l -длина пути фильтрации воды из образца, см.
Обработка результатов
Для определения характеристик то, Еоed и Ek по результатам испытания для каждой ступени нагружения вычисляют:
абсолютную вертикальную стабилизированную деформацию образца грунта АЛ, мм, как среднеарифметическое показаний измерительных устройств за вычетом поправки на деформацию компрессионного прибора А;
относительную вертикальную деформацию образца грунта s i =А hi /h;
коэффициент пористости грунта ei при давлениях pi по формуле
ei = е 0 - s i (1+ е о). (5.31)
По вычисленным значениям строят график зависимости s = f(p) или е = f(p) (см. приложение Л). Через точки графика проводят осредняющую плавную кривую.
Коэффициент сжимаемости то, МПа-1 на каждой ступени нагрузки от pi до pi+1 вычисляют с точностью 0,001 МПа-1 по формуле
mo =
ei ei+1
pi+1 -pi
(5.32)
где ei и ei+ 1 - коэффициенты пористости, соответствующие давлениям pi и
pi+1.
Одометрический модуль деформации Eoed и модуль деформации по данным компрессионных испытаний Ek, МПа, в заданном интервале давлений Лр (секущие модули) вычисляют с точностью 0,1 МПа по формулам:
Е =Р
o
(5.33)
(5.34)
edАє
Е = Е ,хВ
k oed
или
(5.35)
Ek = — в
, mo
где As - изменение относительного сжатия, соответствующие Ap;
m о - коэффициент сжимаемости, соответствующий Ap;
в — коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в компрессионном приборе и вычисляемый по формуле
|3 = 1-^7 , (5.36)
где •? - коэффициент поперечной деформации, определяемый по результатам испытаний в приборах трехосного сжатия по 5.3 или в компрессионных приборах с измерением бокового давления.
При отсутствии экспериментальных данных допускается принимать в равным 0,8- для песков; 0,7 - для супесей; 0,6 - для суглинков и 0,4 - для глин.
Коэффициент фильтрационной консолидации cv и коэффициент вторичной консолидации са определяют в соответствии с приложением К.
Структурную прочность на сжатие pstr , МПа, определяют как давление, при котором относительная вертикальная деформация образца грунта s превысит 0,005 (см. 5.4.4.3).
Метод суффозионного сжатия
Сущность метода
Испытание грунта методом суффозионного сжатия в результате растворения и выноса солей при фильтрации воды проводят для определения следующих характеристик засоленных (содержащих легко- и среднерастворимые соли) песков (кроме гравелистых), супесей и суглинков: относительного суффозионного сжатия ssf и начального давления суффозионного сжатия psf
Эти характеристики определяют по результатам испытаний образцов грунта в компрессионно-фильтрационных приборах, исключающих возможность бокового расширения образца грунта при его нагружении вертикальной нагрузкой.
Результаты испытаний должны быть оформлены в виде графиков зависимостей деформаций образца от нагрузки.
Для испытаний используют образцы грунта по 5.4.1.4.
Оборудование и приборы
В состав установки для испытания грунта на суффозионное сжатие должны входить:
компрессионно-фильтрационный прибор с рабочим кольцом с внутренними размерами по 5.4.1.4;
механизм для вертикального нагружения образца грунта;
устройства для измерения вертикальных деформаций образца грунта.
Конструкция компрессионно-фильтрационного прибора приведена в приложении М, раздел М.1.
Конструкция компрессионно-фильтрационного прибора должна обеспечивать:
подачу воды к образцу грунта снизу (схема восходящего потока) или сверху (схема нисходящего потока);
отвод воды, профильтровавшейся через образец грунта, и накопление ее в мерном сосуде;
непрерывную на протяжении всего испытания фильтрацию воды, герметичность основных деталей прибора;
первоначальную нагрузку на образец от штампа и закрепленных на нем измерительных приборов по 5.4.2.2.
Компрессионно-фильтрационные приборы тарируют на сжатие с помощью металлического вкладыша по 5.4.2.3.
Подготовка к испытанию
Образец грунта изготавливают с учетом требований 5.4.1.4.
Дополнительно к физическим характеристикам (см. раздел 4.4) должны быть определены: коэффициент фильтрации по ГОСТ 25584, количество легко- и среднерастворимых солей (степень засоленности) и их качественный состав (по результатам анализа водной и соляно-кислой вытяжек). По специальному заданию для засоленных глинистых грунтов определяют емкость поглощения и состав обменных катионов.
Подготовку к испытанию проводят в соответствии с 5.4.3.2 и 5.4.3.3.
Проведение испытания
Испытания засоленных грунтов в компрессионнофильтрационном приборе проводят по схемам:
«одной кривой» (при испытании одного образца грунта) — для определения характеристик сжимаемости грунта природной влажности при различных давлениях, относительной просадочности и относительного суффозионного сжатия при одном заданном значении давления;
«трех кривых» (при испытании трех образцов грунта) — для определения при различных давлениях характеристик сжимаемости грунта природной влажности, относительной просадочности и относительного суффозионного сжатия.
Компрессионно-фильтрационные испытания грунтов проводят по схеме нисходящего или восходящего потока фильтрующей жидкости, а также при любых значениях градиента напора I при условии отсутствия механической суффозии.
При испытании по схеме «одной кривой» нагрузку на образец грунта природной влажности передают ступенями нагружения до заданного давления р, аналогично компрессионному испытанию (см. 5.4.4.2, 5.4.4.4, 5.4.4.6). После условной стабилизации деформации образца грунта при давлении р его необходимо замочить водой, продолжая замачивание до
