Страница 2: ГОСТ Р 53582-2009. Грунты. Метод определения сопротивления сдвигу оттаивающих грунтов (78727)

7.2 При изготовлении образцов грунта из монолита предварительно выпиливают заготовки в виде призм, размеры основания и высота которых должны на 2-3 см превышать заданные размеры образцов.

7.3 Перед изготовлением образцов мерзлого грунта кольца-пробоотборники нумеруют, взвешивают, измеряют их высоту и внутренний диаметр. Кольцо-пробоотборник смазывают с внутренней стороны тонким слоем технического вазелина и устанавливают режущим краем на зачищенную поверхность основания призмы (или керна). Кольцо-пробоотборник одновременно может служить рабочим кольцом.

7.4 При помощи пресса кольцо-пробоотборник слегка вдавливают в мерзлый грунт и острым ножом начинают срезать грунт. Постепенно надвигают кольцо на образующийся грунтовый цилиндр до полного его заполнения. Штангенциркулем измеряют высоту образца не менее чем в четырех различных точках, расположенных по диаметру образца в двух взаимно перпендикулярных направлениях, проверяют взаимную параллельность оснований образца с погрешностью 0,1 мм. Из кольца-пробоотборника образец грунта перемещают в рабочие кольца. Образец грунта вместе с рабочим кольцом взвешивают с погрешностью не более 0,01 г.

7.5 Для испытуемых образцов грунта дополнительно к физическим характеристикам, указанным в 4.7, должны быть определены тип криогенной текстуры и льдистость по ГОСТ 25100.

7.6 Образцы грунта нарушенного сложения изготавливают из талого грунта заданного состава, влажности и плотности. Требуемая плотность достигается уплотнением грунта при заполнении рабочих колец. Между рабочими кольцами помещают прокладки для создания зазора между кольцами.

7.7 Замораживание грунта проводят в специальных формах из оргстекла, крышку формы устанавливают в зависимости от заданных условий промораживания: при помещении крышки снизу - промораживание сверху; при помещении крышки сверху - промораживание снизу. Форму с образцом помещают в помещение или холодильный шкаф с заданной отрицательной температурой воздуха.

7.8 Во время замораживания измеряют температуру контрольного образца грунта, в который помещают термодатчик. Промораживание заканчивают, когда температура контрольного образца достигнет заданного значения. После этого образец извлекают из формы, герметизируют и сохраняют в эксикаторах (со льдом или снегом) до испытаний. Время хранения - не более пяти суток.

7.9 До начала проведения испытаний необходимо провести тарировку приборов.

8 Проведение испытания

8.1 Образец грунта в рабочих кольцах помещают в сдвиговый прибор. На образец грунта ставят тепловой штамп и центрируют его.

8.2 Температура в тепловом штампе создается и регулируется с помощью ультратермостата (циркуляция антифриза или другой незамерзающей жидкости) или других нагревающих устройств. Температура на нижней поверхности штампа не должна превышать 50 °С.

8.3 Проводят регулировку механизма нагрузки. Закрепляют устройства для измерения вертикальных и горизонтальных деформаций, записывают время начала испытаний и начальные показания приборов. На образец грунта передают нормальное давление р, при котором будет проводиться сдвиг образца. Значение р принимают по таблице 1.

Таблица 1 - Нормальное давление на образец грунта с учетом консистенции и водонасыщения

8.4 Время (скорость) оттаивания зависит от размеров образца, состава, плотности и влажности грунта. В процессе оттаивания с помощью щупа (термодатчиков и др.) контролируют температуру грунта в зоне сдвига, т. е. на границе раздела оттаивающего и мерзлого грунта, которая должна быть расположена на 1-3 мм ниже верхней части рабочего кольца в подвижной обойме (см. приложение Б). Устанавливают зазор 2 мм между подвижной и неподвижной частями срезной коробки.

8.5 Приводят в действие механизм для создания касательной нагрузки и проводят срез образца грунта не более чем за 2 мин с момента приложения нагрузки.

При передаче касательной нагрузки ступенями их значения не должны превышать 10 % значения нормального давления, при котором проводится срез, и приложение ступеней нагрузки должно следовать через каждые 10-15 с.

При передаче непрерывно возрастающей касательной нагрузки скорость среза принимают в интервале 2-3 мм/мин так, чтобы срез проходил в течение указанного времени.

8.6 Испытание следует считать законченным, если при приложении очередной ступени касательной нагрузки происходит мгновенный срез (срыв) одной части образца по отношению к другой или общая деформация среза превысит 5 мм.

При проведении среза с постоянной скоростью за окончание испытаний принимают момент, когда срезающая нагрузка достигнет максимального значения, после чего будет наблюдаться некоторое ее снижение или установление постоянного значения, или общая деформация среза превысит 5 мм.

8.7 После окончания испытания следует разгрузить образец, извлечь рабочее кольцо с образцом из прибора и отобрать пробы для определения влажности из зоны среза образца.

В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении А.

9 Обработка результатов

9.1 По измеренным в процессе испытания значениям касательной и нормальной нагрузок вычисляют касательные и нормальные напряжения τ и σ, МПа, по формулам:

(9.1)

(9.2)

где Q и F - касательная и нормальная силы к плоскости среза, кН;

А - площадь среза, см².

Определение τ необходимо проводить не менее чем при трех различных значениях р.

Из каждого значения τ вычитают поправку за счет трения в приборе по заранее построенной тарировочной кривой. При фиксации хода испытаний автоматическими приборами в полученную диаграмму среза также вносят поправку за счет трения в приборе.

По измеренным в процессе испытания значениям деформации среза Δl, соответствующим различным напряжениям τ, строят график зависимости Δl = f(τ) (см. приложение Г).

За сопротивление грунта сдвигу принимают максимальное значение τ, полученное по графику Δl = f(τ) или по диаграмме среза на отрезке Δl, не превышающее 5 мм.

Если значение τ возрастает постепенно, то за сопротивление грунта сдвигу следует принимать τ при Δl = 5 мм.

9.2 Угол внутреннего трения φ и удельное сцепление с оттаивающего грунта определяют как параметры линейной зависимости

τ = σ tg φ + с.

Угол внутреннего трения φ и удельное сцепление с, МПа, вычисляют по формулам в соответствии с ГОСТ 20522:

(9.3)

(9.4)

где τ_i - опытные значения сопротивления сдвигу оттаивающего грунта, определенные при различных значениях σ_i - и относящиеся к одному инженерно-геологическому элементу или отдельному монолиту грунта (при n ≥ 3);

n - число испытаний.

Примечание - Для оценки разброса экспериментальных данных и выявления ошибок испытаний перед вычислением значений tg φ и с строят график зависимости τ = f(σ) (см.приложение Г).

Приложение А
(рекомендуемое)

ЖУРНАЛ
испытаний для определения сопротивления оттаивающего грунта сдвигу

Приложение Б
(рекомендуемое)

Принципиальная схема установки для определения сопротивления сдвигу оттаивающего грунта на контакте с мерзлым грунтом

1- индикатор часового типа для измерений деформаций сдвига; 2 - подвижная обойма; 3 - неподвижная обойма; 4 - устройство для создания и регулирования температуры теплового штампа; 5 - индикаторы часового типа для измерения деформации осадки; 6 - вертикальная нагрузка; 7 - тепловой штамп; 8 - оттаявший грунт; 9 - плоскость среза; 10 - приконтактный слой (оттаивающий грунт); 11 - граница раздела оттаивающего и мерзлого грунта; 12 - мерзлый грунт; Р - сдвигающая нагрузка

Рисунок Б.1

Приложение В
(рекомендуемое)

Схема формы для приготовления образца мерзлого грунта нарушенной структуры

1 - рабочее кольцо; 2 - грунт; 3 - крышка формы; 4 - защитное кольцо формы; 5 - кольцевая прокладка; 6 - опорное кольцо формы; 7 - диск-вкладыш

Рисунок В.1

Приложение Г
(рекомендуемое)

Образец графического оформления результатов испытания оттаивающего грунта методом одноплоскостного сдвига

Рисунок Г.1

Ключевые слова: метод лабораторного определения сопротивления сдвигу, оттаивающий грунт, приконтактный слой