Для тарировки ПНГ в рабочее кольцо следует заложить два бумажных фильтра, установить устройство для измерения вертикальных деформаций образца, замочить фильтры и зарегистрировать деформацию Л. Для конкретной партии фильтров поправку Л принимают как среднеарифметическое значение деформаций трех пар фильтров. 58Подготовка к испытанию
Образцы грунта изготавливают с учетом требований 5.6.1.4.
При определении свободного набухания часть образца с помощью вкладыша - шаблона выдавливают из рабочего кольца и срезают ножом так, чтобы высота оставшегося образца была не менее 10 мм.
Образец грунта в рабочем кольце покрывают с двух сторон фильтрами и помещают:
при определении свободного набухания - в ПНГ;
при определении набухания под нагрузкой — в компрессионный прибор.
Затем проводят следующие операции:
регулируют механизм нагружения образца в компрессионном приборе;
устанавливают устройства для измерения вертикальных деформаций образцов;
записывают начальные показания устройств.
При испытании грунта на усадку образец грунта извлекают из кольца и помещают на предметное стекло, покрытое тонким ровным слоем парафина. Затем измеряют высоту в центре образца, а его диаметр - по трем, заранее размеченным направлениям. Результаты измерений записывают в журнал испытаний.
Попадание прямых солнечных лучей на образцы грунта во время испытаний усадки не допускается.
Характеристики набухания глинистого грунта нарушенного сложения следует определять на образцах с заданными значениями плотности и влажности.
При определении характеристик усадки грунта нарушенного сложения следует применять образец грунта влажностью на 5 % - 10 % превышающей влажность грунта на границе текучести. Грунт выдерживают
в пустом эксикаторе в течение суток. Затем при помощи шпателя заполняют грунтом рабочее кольцо, внутренняя поверхность которого предварительно смазана тонким слоем технического вазелина. Образование пустот при подготовке образца не допускается.
Приготовленный образец на предметном стекле помещают под стеклянный колпак или в емкость с крышкой. За начальные размеры образца принимаются размеры кольца по высоте и внутреннему диаметру.
Проведение испытания
При определении свободного набухания в ПНГ подают жидкость снизу образца и регистрируют развитие деформаций во времени по показаниям индикаторов деформаций.
Для определения зависимости набухания грунтов от нагрузки и давления набухания испытывают партию образцов, передавая на них различные давления по следующей программе. На первом компрессионном приборе давление должно быть около 0,0025 МПа, что соответствует давлению от штампа и смонтированного на нем измерительного оборудования, на втором - 0,025 МПа, на третьем - 0,05 МПа, на четвертом - 0,1 МПа. На последующих приборах давление повышают на 0,1- 0,2 МПа до необходимых пределов (см. 5.6.1.3).
После нагружения образцов грунта в компрессионных приборах их выдерживают до условной стабилизации деформаций (см. 5.4.4.6), после чего образцы замачивают, залив жидкость в поддон.
П р и м е ч а н и е - Давление набухания допускается определять, измеряя возникающее усилие набухания замоченного образца путем компенсации деформаций набухания («компенсационный метод»).
После замачивания образцов как при свободном набухании, так и в компрессионных приборах, регистрируют деформации через 5;10; 30; 60 мин, далее через 2 ч в течение рабочего дня, а затем в начале и конце рабочего дня до достижения условной стабилизации деформаций.ГОСТ 12248-2010
В случае отсутствия набухания замачивание проводят в течение трех суток.
За начало набухания принимают относительную деформацию є, превышающую 0,001.
За критерий условной стабилизации деформаций свободного набухания грунтов или деформаций набухания под нагрузкой при данной ступени давления в компрессионных приборах следует принимать деформацию не более 0,01 мм за 16 ч.
После завершения набухания образца необходимо слить жидкость из прибора, кольцо с влажным грунтом (без фильтров) взвесить, провести контрольное измерение высоты образца грунта в кольце и определить влажность грунта.
Испытание для определения усадки грунта проводят в три этапа.
На первом и втором этапах испытания измерение высоты, диаметра и массы образца грунта, помещенного в эксикаторе, проводят не реже двух раз в сутки и результаты заносят в журнал испытаний.
Критерием условного завершения испытания на первом этапе является отсутствие изменений в линейных размерах образцов в двух последовательных измерениях.
На втором этапе сушку образца грунта проводят на воздухе.
Критерием условного завершения испытания на втором этапе, после пяти - шести измерений является отсутствие изменений в массе образца грунта.
На третьем этапе сушку образца грунта проводят в термостате при температуре (105 ± 2) °С в соответствии с требованиями ГОСТ 5180 до постоянной массы и в конце испытания проводят контрольное измерение линейных размеров образца грунта.
Обработка результатов
По результатам испытаний грунта в ПНГ или компрессионных приборах вычисляют:
абсолютную деформацию образца грунта АЛ в мм, как разность среднеарифметических значений конечных ni и начальных n0 показаний индикаторов деформаций за вычетом поправки на деформацию компрессионного прибора и фильтров при набухании Л ( см. 5.6.2.5);
относительную деформацию образца є = Аh /h с точностью 0,001, где h - начальная высота образца.
По вычисленным значениям при испытании в компрессионных приборах строят график зависимости относительных деформаций набухания от вертикального давления є sw = f(p) (см. приложение Н, раздел Н.1). Точки графика, соответствующие различным давлениям, соединяют плавной кривой.
Значение давления, соответствующее точке пересечения кривой с осью давления р (см. график 1 раздела Н1 приложения Н) или точке предполагаемого пересечения продолжения кривой графика є sw = f(p) с осью давления р (см. график 2 раздела Н1 приложения Н), равно давлению набухания psw.
По результатам испытаний усадки вычисляют:
- объем грунта на каждый момент измерения по формуле
п
(5.41)
d 2h-где di - диаметр образца в момент измерения, определенный как среднеарифметическое значение измерений в трех направлениях, см;
hi - высота образца в момент измерения, см;
влажность грунта на каждый момент измерения, вычисляемая по формуле(5.42)
где gi - масса образца грунта на момент измерения, г,
g - масса образца сухого грунта, г,
о
(5.43)
(5.44)
(5.45)
тносительную усадку 5 по высоте, диаметру и объему по формулам соответственно:d-d
8 d = к;
d;
V -V
8 = к
v V
где h, d, V и hK, dк, Vк - начальные и конечные значения высоты, диаметра, см, и объема образца грунта, см3, соответственно.
5.6.5.4 По вычисленным значениям объема и влажности на каждый момент времени строят графики зависимости изменения объема образца от влажности V = f (w) ( см. приложение Н, раздел Н.2).
За влажность на пределе усадки wy принимают влажность, соответствующую точке перегиба графика V = f (w) (см. график 1 раздела Н.2 приложения Н). Допускается нахождение точки перегиба путем восстановления перпендикуляра к графику из точки пересечения касательных к двум ветвям кривой (см. график 2 раздела Н.2 приложения Н), соответствующим первому и второму этапам сушки образца.
6 Методы определения характеристик прочности и деформируемости мерзлых грунтов
Метод испытания шариковым штампом
Сущность метода
Испытание мерзлого грунта шариковым штампом проводят для определения предельно длительного значения эквивалентного сцепления ceq
мелких и пылеватых песков (кроме сыпучемерзлых) и глинистых грунтов с содержанием органического вещества для указанных видов грунтов не более 10 % .
Предельную длительность эквивалентного сцепления определяют по глубине погружения шарикового штампа в образец грунта от заданной постоянной нагрузки при заданной температуре испытаний: для незасоленных грунтов от [Tbf +(-0,5)] °С до минус 5 °С; для засоленных от [Tbf +(-1,0)] °С до минус 8 °С, где Tbf - температура начала замерзания грунта.
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. При большей льдистости необходимо увеличение диаметра шарикового штампа и колец в соответствии с 4.5 ГОСТ 30416.
Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 и высотой не менее 35 мм.
Оборудование и приборы
В состав установки для испытаний мерзлого грунта шариковым штампом входят:
стержень с шариковым штампом диаметром (22 ± 2) мм;
опорная плита с подвижным столиком;
плоский штамп для предварительного обжатия образца грунта;
рабочее кольцо для отбора грунта;
механизм для вертикального нагружения образца грунта;
устройство для измерения глубины погружения шарикового штампа.
Принципиальная схема установки приведена в приложении П. Наряду с рычажным, допускается применять прибор с одноштоковым загружением.
Подготовка к испытанию
Образец грунта изготавливают с учетом требований 6.1.1.3.
После выдерживания образца в рабочем кольце при температуре испытания в течение 12 ч проводят в течение 15 с обжатие образца плоским штампом, на который передают давление, равное напряжению от собственного веса грунта на глубине отбора образца. После обжатия образец разгружают.
Образец грунта в рабочем кольце помещают на подвижный столик установки и проводят следующие операции:
покрывают образец защитным кружком из глянцевой парафинированной бумаги или полиэтиленовой пленки, в котором должно быть вырезано отверстие диаметром, на 2-3 мм превышающим диаметр шарикового штампа;
устанавливают на образец грунта шариковый штамп и центрируют его, фиксируя момент касания шариком поверхности грунта по показаниям устройств для измерения деформаций образца грунта;
закрепляют стержень штампа стопорным винтом;
записывают начальные показания устройств, или включают автоматическую запись.
Проведение испытания
К образцу грунта плавно, не допуская ударов, прикладывают постоянную нагрузку. Ориентировочную нагрузку принимают в зависимости от состояния грунта в соответствии с таблицей 6.1.
Таблица 6.1- Ориентировочные значения нагрузки на шариковый штамп
|
Вид грунта |
Состояние мерзлого грунта |
Нагрузка, Н |
|
Мелкие пески и супеси |
Пластичномерзлый |
40 |
|
Т вердомерзлый |
50 |
|
|
Глины и суглинки |
Пластичномерзлый |
20 |
|
Т вердомерзлый |
30 |
Значение нагрузки на шариковый штамп уточняют из условия:
0,005 db < S15 < 0,05 db, (6.1)
где db - диаметр шарикового штампа, см;
S 15 - глубина погружения шарикового штампа в образец грунта через 15 мин после приложения нагрузки, см.
При несоблюдении условия выражения (6.1) следует провести корректировку нагрузки. Если осадка превышает рекомендуемое значение или не достигает его, то нагрузку следует соответственно уменьшить или увеличить и опыт повторить заново c учетом 6.1.4.6.
Испытание проводят в ускоренном и длительном режиме. Показания приборов для измерения вертикальной деформации образца при испытании в ускоренном режиме (8 ч) снимают через 1; 5; 10; 15; 20; 30 и 60 мин после приложения нагрузки, затем не реже чем через 2 ч в течение 8 ч, далее при длительном испытании - два раза в сутки (в начале и конце рабочего дня) до условной стабилизации деформации или ведется автоматическая запись с интервалами не реже чем перечисленные.
Для каждого вида грунта рекомендуется провести серию, состоящую не менее чем из шести восьмичасовых опытов (для одного значения температуры). Один, а при обосновании два-четыре опыта из каждой серии оставляют в качестве длительных.
Испытание заканчивают через 8 ч после начала опыта (при ускоренных испытаниях) или после достижения условной стабилизации глубины погружения шарикового штампа при длительных испытаниях. За критерий условной стабилизации деформации принимают приращение вертикальной деформации, не превышающее 0,01 мм за 12 ч.
Испытания на том же образце могут быть проведены при соблюдении следующего условия: центр места нового погружени
яГОСТ 12248-2010 шарикового штампа должен отстоять от границ предыдущих отпечатков шарика и края образца не менее чем на половину диаметра шарика.
