Руководство к выполнению лабораторных работ по курсу «Механика грунтов, основания и фундаменты»
Скачать 2.17 Mb.
|
а коэффициент пористости по формуле где Wp-влажность грунта на границе раскатывания; WL-влажность грунта на границе текучести. По установленным значениям начальной влажности грунта в воздушно-сухом состоянии W1 и массы взятой навески q1 определяют массу грунта при заданной влажности Wз по формуле . Масса воды, которую необходимо добавить, вычисляется как разность масс (q-q1). Массу приготовленного грунта, необходимую для заполнения кольца объемом V определяют по величине коэффициента пористости (е) по формуле Приготовленный грунт укладывается в кольцо слоями с трамбованием деревянной трамбовкой. Можно укладывать грунт в кольцо большей высоты и с измерением его объема и вычислением удельного веса и коэффициента пористости, а затем путём создания нагрузок на поршень одометра достигнуть требуемых характеристик пористости.
Произведение компрессионных испытаний грунта.
-для глинистых грунтов за 16час. наблюдений. -для мелких пылеватых песков за 4 час наблюдений. Для учебных занятий, когда студенты должны усвоить суть и основные приёмы выполнения опыта на компрессию образца грунта в течении 2х учебных часов (90мин.) Предполагается теоретическое усвоение методики по ГОСТ 12248-96, а для практических испытаний ускоренная методика. К работе принимается образец песчаного грунта приготовленный заранее с требуемыми характеристиками, т.к. при его испытании требуется значительное меньше время до достижения критериев условной стабилизации деформаций в тоже время студенты практически могут освоить все этапы проведения испытаний. 4. На образец грунта создаются последовательно ступени нагрузки: 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0кг (Ч10Н) которым будут соответствовать давления 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 кгс/см2 (Ч0,1МПа). 5. Приложив нагрузку, вести наблюдения за деформацией грунта по показаниям индикатора. Отсчёты по индикатору брать через 1, 2, 4, 6, 10 мин, считая с начала приложения ступени нагрузки. Полученные результаты записать в журнал (табл. 21). 6. По истечении 10 мин образцу сообщить следующую ступень нагрузки и повторить наблюдение за деформацией, как указано в п.5. описанный порядок наблюдения соблюдать при каждой новой ступени нагрузки.
Полученные результаты наблюдений записать в журнал (табл. 21).
где поправочная величина к деформации образца грунта на i-ой ступени нагрузки, мм; соответственно величина деформации образца грунта на последней ступени нагрузки за время наблюдений до условной стабилизации и в течении 10мин, мм; Рi- величина давления на образец грунта на i-ой ступени нагрузки, кг/см2 (МПа); Р- величина давления на образец грунта на последней ступени нагрузки, кг/см2 (МПа) Таблица 21. Журнал испытания грунта в компрессионном приборе. Дата испытанийВес грузов на подвеске кг (Ч10н)Давление на образец Р кг/см2 (Ч0,1МПа)Время отсчётов t минПоказания индикатора nДеформация образца грунта ммПоправка к деформации ммПолная деформации образца мм0000,20,21246100,50,51246101,01,01246102,02,01246103,03,0124610203040 Обработка результатов испытаний. Вычислить коэффициенты пористости грунта до опыта (е0) . Вычислить модуль осадки ( ) грунта при действии каждой ступени нагрузок где h-первоначальное значение высоты образца грунта принимаемое равным высоте рабочего кольца, мм. Результаты вычислений занести в таблицу 22. Вычислить величину коэффициента пористости соответствующую данной ступени нагрузки результаты занести в табл. 22. 4. На основе полученных данных построить графическую зависимость зависимости коэффициента пористости ( ) и модуля осадки ( ). 5. На основании полученных зависимостей, при известном удельном весе грунта и заданной преподавателем глубине заложения фундамента d, определить величину начального давления на грунт (Рн) для вычисления коэффициента начального уплотнения (а) и модуля деформации грунта и модуля деформации грунта (Е) Для получения значения Рн определить e1 и непосредственно по лекальным кривым на графике. 6. Определить коэффициент уплотнения грунта (а) в интервалах изменения давлений (0,1МПа), (0,2МПа), (0,3МПа), 7. По полученным значениям а определить коэффициент относительного уплотнения (а0) грунта. 8. вычислить величины модуля деформации грунта в указанных выше интервалах давлений через коэффициент относительного уплотнения (а0) и изменение модуля осадки ( ) данные вычисления заносят в таблицу 22. Таблица 22. Обработка результатов испытания. Давление на грунт Р,кгс/см2 (Ч0,1Па) мм.Модуль осадки Модуль деформации кг/см2Коэф-т пористости Коэф-т уплотнения а, см2/кг (МПа-1)Коэф-т относ. уплотнения а0, см2/кг (МПа-1)Модуль деформации кг/ см2 (МПа) 0,20,51,02,03,0 Определение показателей сжимаемости грунта в компрессионном приборе К-1М. Описание прибора К-1М. Прибор служит для компрессионных испытаний образца грунта без возможности бокового расширения и состоит из одометра (рис. 16) и рычажно-дискового пресса (рис. 17). Одометр состоит из дна 1 на котором с помощью зажимных хомутов и кольца 2 через резиновую прокладку 3 крепиться нижняя часть корпуса 4. На дне одометра размещены: перфорированное днище 5; кольцо с грунтом 7, имеющее заострённую насадку 8; две водоотводные трубки , служащие для заливки водой дна (на схеме не показаны); 2 стойки 9, служащие для закрепления держателей 10 индикаторов 11. верхняя часть корпуса – резьбовое кольцо 12 имеет несколько симметрично расположенных прорезей для возможности порота арретира 13 с помощью специального ключа. Для передачи нагрузок на грунт служит перфорированный штамп 14. На штампе одометра размещены две стойки 15 для крепления опорных консолей 16, на которые в процессе испытания упираются ножки индикаторов. В центре штампа имеется гнездо 18 для шарика, который служит для центровки передаваемых нагрузок в случае неравномерного перемещения краёв штампа при сжатии грунта. На нижней плоскости дна одометра устроено отверстие 17 для фиксатора, обеспечивающее установку одометра в рабочее положение на специальном металлическом столе. Для создания на образец грунта вертикальных нагрузок служит рычажно-дисковый пресс (рис. 17), который смонтирован на специальном металлическом столе состоящем из каркаса 1 с четырьмя регулировочными ножками-винтами 2 и металлической плиты 3, в центре запрессован фиксатор для центрирования одометра. Рычажная система, расположенная под плитой пресса позволяет передавать нагрузки с кратностью 1:10 и состоит из рычага 4, закреплённого на поворотной оси 5 с помощью тяг 6 к плите. Рычаг выполнен в виде сектора с пазом для укладки троса подвески 7 и цилиндрическим шкивом для крепления троса 9 неподвижной рамки 10. Такое устройство рычага обеспечивает неизменность вертикального троса 9 и рамки 10, а также неизменность соотношения плеч передачи нагрузки на образец 1:10. рамка 10 служит для передачи нагрузок на штамп одометра и состоит из верхнего коромысла выполненного с гнездом для установки на шарик нижнего коромысла и цилиндрических тяг. Нагрузка на образец создаётся путём укладки грузов 8 подвеску 7. Прибор рассчитан на проведение испытаний образцов грунта в кольцах: высоты 40, 30, 20 мм; диаметр 87,4мм (площадь 60см2) максимальная нагрузка на образец грунта 10кгс/см2 (1МПа). Вес штампа одометра создает добавочное давление 0,007кгс/см2 (0,0007МПа), которым при испытании можно пренебречь. Рычаг 4 перед началом испытаний должен быть установлен с помощью контр груза 11, укреплённого на нем с возможностью смещения по винту 12. Установка компрессионного прибора производится на бетонный фундамент или бетонный пол. Плите стола придаётся строго горизонтальное положение с помощью уровня, путём вращения винтов 9. Не реже 3 раз год должна производится тарировка компрессионного прибора с помощью металлического вкладыша вместо грунта. Диаметр вкладыша 87мм и высотой 25мм. Для испытаний в учебных целях деформации собственных частей прибора и бумажных фильтров допускается не учитывать. Для учёта давления от веса загрузочной рамки 10 на грунт, подвеску 7 рычага 4 подвешивают грузы весом равным по величине 1/10 веса рамки и с помощью груза 11 приводят рычаг в равновесие. Проведение компрессионных испытаний. Порядок проведения компрессионных испытаний аналогичен описанному при испытании на приборе полевой лаборатории ПЛЛ-9. Для созданий ступеней давления на образец грунта 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 кгс/см2 (Ч0,1МПа) на подвеску рычага укладывают последовательно грузы Q весом 1,2; 3,0; 6,0; 12,0; 18,0кг (Ч10Н). Отсчёты берутся по 2 индикаторам за деформацию образца грунта на каждой ступени принимается разность средних показателей по индикаторам. Результат наблюдений заносят в журнал с табл. 23 Обработка результатов испытаний провидится как было рассмотрено для испытаний на компрессионном приборе полевой лаборатории. Величина плотности частиц грунта и влажности Wз задаются преподавателем проводящим занятие. Величина плотности грунта определяется по известному объему кольца одометра и массе образца грунта определяемой взвешиванием с точностью до 0,01г. Образец грунта заранее готовится с заданными характеристиками физического состояния грунта и представляется студентам для проведения компрессионных испытаний. В зависимости от задания преподавателя и вида испытуемого грунта может производиться замачивание образца, за критерий которого принимается проявление воды над поверхностью образца грунта. Вопросы для самопроверки.
Журнал испытания грунта в компрессионном приборе К-1М Грунт (краткое описание) Плотность частиц грунта , плотность грунта , влажность Дата испытанийВес грузов Q кгс/см (Ч10Н)Давление на грунт, Р кгс/см (Ч0,1МПа)Время отсчётов, t мин.Показания по индикаторамДеформация образца грунта ммПоправка к деформации ,ммПолная деформация образца грунта + ,ммПлевПправПср0001,2(12)0,2(0,02)1246103,0(30)0,5(0,05)1246106,0(60)1,0(0,01)-||-12,0(120)2,0(0,2)-||-18,0(180)3,0(0,3)124610203040 Лабораторная работа №8 Определение показателей сопротивления грунта сдвигу методом прямого сдвига образца. Сопротивление грунтов сдвигу. Грунт в основании сооружения находится в сложном напряженном состоянии, характеризуемом нормальными и касательными напряжениями. С возрастанием вешних нагрузок на фундамент будет наблюдаться увеличение его осадок по криволинейной зависимости с нарастающей интенсивностью из-за развития касательных напряжений, больше некоторой величины, в отличии от компрессионного сжатия грунта, когда касательные напряжения в грунте не возникают. При достижении придельной величины внешних нагрузок на фундамент основание теряет прочность – осадки носят провальный характер. Вокруг фундамента наблюдается поднятие поверхности грунта – образование зон выпора грунта, т.е. грунт в основании теряет устойчивость, происходит сдвиг одной части грунта относительно другой. При увеличении нагрузок на откос или склон больше некоторой величины наблюдается потеря его устойчивости, сопровождается сдвигом одной части грунта относительно другой. Опыты учёных с грунтами в натурных условиях и лабораториях при различных видах загружения показали, что, несмотря на явное различие в характере процесса разрушения для различных по виду и состоянию грунтов, исчерпание прочности – потеря устойчивости наступает в результате сдвигов внутри грунта, которые происходят тогда, когда возникают касательные напряжения превосходящие некоторые предельные значения. Сопротивление сдвигу основное условие прочности – устойчивости грунтовых оснований. Как показывают многочисленные опыты сопротивление сдвигу невязких (сыпучих) грунтов обусловлено в основном сопротивлением трению между минеральными частицами и их агрегатами при взаимном смещении. Сопротивление сдвигу для связных грунтов, обладающих водно-колойдными связями, имеет более сложную природу и обусловлено как вязким сопротивлением скольжению между частицами, величина которого зависит от скорости нарастания сдвигающих усилий, так и от сил сцепления, между частицами. В реальных грунтовых условиях процесс формирования сопротивления сдвигу ещё более сложен и выделить отдельные факторы в количественном выражении чаще всего не представляется возможным. Показатели сопротивления грунтов сдвигу принято считать: угол внутреннего трения ( ) 0 показатель сил трения и удельное сцепление (С) – показатель сил сцепления между минеральными частицами грунта. Опыты с грунтами показывают, что силы сопротивлению их сдвигу по одной и той же поверхности тем более, чем больше давления нормальные к этой поверхности. Знаменитым физиком Кулоном в 1773г. на основании результатов эксперементальных исследований была получена зависимость изменения предельного сопротивления сыпучих грунтов сдвигу ( ) от величин нормальных давлений (Р) в момент перехода к разрушению. Графически (рис. 18) уравнению кулона для сыпучих грунтов соответствует прямая линия, проходящая через начало координат (С=0) и наклонная к оси Р под углом, Соответствующим углу внутреннего трения . Полученная зависимость является основной прочностной зависимостью для песчаных грунтов и носит название закона кулона для сыпучих грунтов, который формулируется следующим образом: Сопротивление сыпучих грунтов сдвигу есть сопротивление трению, прямо пропорциональное нормальному давлению. Исследования показывают, что различные пески имеют различное сопротивление сдвигу в зависимости от крупности, формы состояния поверхности и минералогического состава зёрен. С увеличением крупности зёрен угол внутреннего трения возрастает. Для кварцевых песков с остроугольными (не окатанными) зернами угол внутреннего трения выше чем для песков из других минералов выше чем для песков сходных по крупности и минералогическому составу, но имеющих округлую (окатанную) форму зёрен. Для одного и того же песка предельное сопротивление сдвигу зависит в значительной мере от плотности его сложения, характеризуемой коэффициентом пористости (е), уменьшаясь с увеличением последнего. Поэтому при определении угла внутреннего трения песка необходимо учитывать плотность его сложения в основании при которой он будет практически находиться в процессе возведения сооружения, пуска в эксплуатацию и во время эксплуатации с учётом возможных изменений её режимов. Для глинистых грунтов как отмечалось выше, характерно наличие сил связанности различной природы. Многочисленные экспериментальные данные показали, что диаграмма предельного сопротивления глинистых грунтов от нормальных давлений при небольшом их изменении (до 7кгс/см2(0,1МПа)) достаточно точно может быть изображена прямой линией (рис.19) Приведенное уравнение является математическим выражением закона Кулона для связных грунтов: предельное сопротивление грунтов сдвигу есть функция первой степени от нормального давления. Сопротивление глинистых грунтов сдвигу в значительной степени зависит от плотности их сложения (е) и непосредственно связанной с ней влажности (W) резко уменьшаясь с увеличением последней. Особенно существенно увеличение влажности сказывается на увеличении сил сцепления, угол внутреннего трения уменьшается в меньшей степени. С увеличения содержания глинистых частиц в грунте отмечается уменьшение угла внутреннего трения и увеличение сил сцепления. Из сказанного выше следует, что сопротивление одного и того же грунта сдвигу не постоянно и зависит от показателей его физического состояния, степени ненарушенности естественной структуры, а также от условий производства испытаний (размеры образца, скорость сдвига, характер предварительной подготовки образцов и др.). Правильное определение показателей грунта сдвигу имеет непосредственное значение для практики инженерных расчётов устойчивости оснований (несущей способности). Устойчивости массивов грунта, давление грунтов на ограждение и др. Для получения более достоверных данных испытания на сдвиг должны всегда проводится в условиях, максимально приближенных к условиям работы грунта под сооружением или в самом сооружении. Показатели сопротивления грунта сдвигу в лабораторных условиях определяются различными способами, которые можно объединить в группы: -способы определения сопротивления сдвигу путём среза образца по фиксированной плоскости в сдвиговых приборах; -способы определения сопротивления сдвигу путём раздавливания образцов при одноосном и трёхосном сжатии; -способы определения сопротивления сдвигу рыхлых не связанных грунтов по углу естественного откоса. В инженерной практике наибольшее распространение получили методы первой группы испытания грунтов на сдвиг, как более простые в осуществлении и позволяющие определить параметры с достаточной для практических расчётов достоверностью. Испытания грунтов на сдвиг методами поперечного среза производят в соответствии с ГОСТ 12248-96, который не распространяется на гравелистые и крупные пески, глинисты грунты содержащие крупнообломочные включения размерами более 5мм или выше 20%по весу включений размером до 5 мм среднее и сильно заторфованные грунты, а также на все виды грунтов в мёрзлом состоянии. Методика подготовки и проведения испытаний образцов грунта должна определяться в каждом конкретном случае в зависимости от вида и состояния грунтов в основании, особенностей над фундаментных конструкций, методов возведения сооружения и взаимного взаимодействия основания с сооружением. При этом в зависимости от характера подготовки образцов к опыту различают методы консолидированного и неконсолидированного среза. Метод консолидированного среза предполагает предварительное уплотнение грунта заданным нормальным давлением (завершенное уплотнение) и последующее испытание образца грунта при этой же нормальной нагрузке. Метод применяется для определения сопротивления срезу грунтов: -песчаных; -глинистых с показателем консистенции I4≤1, коэффициентом пористости для супесей и суглинков e≤1 и для глин е≤1,5. Сопротивление сдвигу в условиях стабилизированного состояния представляет собой наибольшую величину сопротивления сдвигу, которая соответствует конечному моменту уплотнения грунта под данной нагрузкой от сооружений. Метод не консолидированного среза предполагает проведение испытаний без предварительного уплотнения и применяется для определения показателей сопротивления сдвигу грунтов в нестабилизированном состоянии: -водонасыщенных суглинков и глин (при степени влажности≥0,85) имеющих консистенцию I4≥0,5; -просадочных грунтов, замоченных до полного водонасыщения. Сопротивление сдвигу в условиях незавершенного уплотнения характеризует возможное соотношение нормальных и предельных касательных напряжений в грунте в процессе возведения сооружений, в моменты передачи пробных технологических нагрузок и в начальный период эксплуатации сооружений. В зависимости от скорости приложения сдвигающего усилия в процессе опыта различают, быстры и медленный сдвиг. При медленном сдвиге сдвигающую силу увеличивают тока после достижения условий условной стабилизации деформаций сдвига на предыдущей ступени этой силы. При быстром сдвиге увеличение сдвигающей силы производят быстро не дожидаясь стабилизации деформаций. При этом горизонтальную нагрузку создают сразу же после приложения вертикальной, которая осуществляется за одну ступень. Горизонтальная нагрузка должна увеличиваться по возможности равномерно в течении примерно 2 минут с начала испытания, поэтому её удобно создавать с помощью воды или сыпучего материала подаваемых с определённой скоростью в емкость на подвеске рычага прибора. Сопротивление срезу стоит производить на одноплоскостных сдвиговых приборах при одновременной передачи на образец вертикальной (нормальной) и постепенно возрастающей горизонтальной (сдвигающих) нагрузок. По результатам испытания на срез не менее чем трёх образцов грунта вырезанных из одного монолита получат предельные значения касательных напряжений ( ) соответствующих данному нормативному давлению (Р) на основании которых из уравнения Кулона определяют показатели и сопротивление грунта сдвигу ( ). Испытания грунтов для определения их сопротивления срезу следует производить на образцах ненарушенного (природного сложения), а для случая применения грунта при возведении различных земляных сооружений на образцах, приготовленных с заданной плотностью, влажностью. Особое внимание уделяется выбору размеров образцов грунта. ГОСТом рекомендуется применять образцы цилиндрической формы диаметром не менее 78 мм и высотой 1/3-1/2 диаметра. При проведении испытаний однородных глинистых грунтов, имеющих показатель консистенции I4≥0, допускается применять образцы грунта диаметром не менее 56,5мм. В данной работе студентам предлагается овладеть методикой и приемами медленного открытого (в условиях завершенной консолидации) сдвига в приборах одноплоскостного среза: полевой лаборатории ПЛЛ-9 с диаметром образца 56,5мм и сдвиговом приборе ГГП-30 с площадью поперечного сечения образца 40см2. Определение сопротивления грунтов сдвигу в приборе ПС-10 полевой лаборатории ПЛЛ-9. Прибор для испытания грунтов на срез (рис. 20) состоит из: основания 1, которое устанавливается на горизонтальную крышку стола или другую поверхность, обладающую достаточной жёсткостью и устойчивостью к внешним воздействиям, и крепится с помощью струбцины (на схеме не показана); каретки 2, для операния дренажного днища 3,раземной обоймы 4 с образцом грунта 5; верхней части прибора, состоящей из направляющего цилиндра с траверсой 6, дренажного поршня со штоком. Вертикальные нагрузки на образец грунта создаются через шток поршня с помощью рычажной системы аналогичной системе компрессионного прибора (см. рис. 15). Кратность подачи нагрузок на образец 1:25; для изменения вертикальных деформаций образца грунта служит индикатор ичасового типа с ценой деления 0,01мм. Горизонтальная нагрузка создается с помощью рычага 9, установленного в упоре 11 на основании прибора и гибкой пластины-тяги 10.Фиксация каретки во время подготовки прибора к испытаниям на срез осуществляется винтами 12. Горизонтальные смещения каретки с закрепленной на ней нижней частью разъемной обоймы для грунта измеряют индикатором часового типа 13 с точностью 0,01мм. Система для создания горизонтальной нагрузки (рис. 21) состоит из рычага 19, подвески для грузов 14 и комплекта для грузов 15. соотношение плеч рычага 1:25, что даёт 25 кратное увеличение сдвигающих усилий. Так как площадь поперечного сечения испытуемого образца равна 25см2, то изменение сдвигающих напряжений на грунт численно равно изменению веса грузов на подвеске рычага. Вес рычага с подвеской создает сдвигающее усилие, равное 0,11кгс/см2 (11КПа). Набор грузов позволяет прикладывать горизонтальные нагрузки ступенями по 0,1кгс/см2 (10КПа), для создания меньших ступеней нагрузок могут быть использованы более мелкие разновесы из комплектов для работы на рычажных весах. Разъемная обойма 4 имеет те же размеры что и обойма для компрессионного прибора (высотой 20мм, диаметром 56,5мм). Это позволяет использовать компрессионные обоймы для отбора образцов грунта и вести предварительное уплотнение их в компрессионных приборах. Прибор ПС-10 имеет особенность, заключающуюся в том, что плоскость разреза частей обоймы 4 для грунта расположена не параллельно направлению перемещения каретки (как это имеет место в большинстве приборов), а под углом 2 30 к нижнему основанию. Благодаря этому при малейшем горизонтальном перемещении подвижной части прибора во время испытания автоматически появляется зазор между частями обоймы, увеличивающийся в процессе испытания; этим полностью исключается влияние трения между частями обоймы, увеличивающийся в процессе испытания; этим полностью исключается влиянию трения между частями обоймы, возможность заклинивания частиц песчаного грунта или вредное влияние расплющивания насыщенного водой связанного грунта в процессе испытания. Сравнительные испытания показывают, что незначительный уклон плоскости среза образца грунта практически мало влияет на полученные результаты. Прибор допускает горизонтальное смещение при сдвиге одной части образца по другой 5мм. В случае необходимости прибор допускает замачивание грунта. Подготовка образцов к испытанию. Испытание в зависимости от поставленных задач может производиться на образцах грунта с ненарушенной структурой и на образцах с нарушенной структурой (задаётся значение влажности, начальной пористости и плотности).
для песчаных грунтов – 5мин для глинистых – 30мин а конечную супесь – до условий стабилизации деформаций сжатия грунта. За условную стабилизацию деформаций сжатия следует принимать её приращение не более 0,01 мм за время не менее: для песчаных грунтов – 20 мин, для глинистых грунтов – 2 час. для суглинков с IP≤0,12 – 6 час. для суглинков с IP≥0,12 – 12 час. Таблица 24 Величины Р и Р для предварительного уплотнения грунтов Вид и состояние грунтаНормальные давления Р, кгс/см2 (МПа)Ступени давления Р, кгс/см2 (МПа)Пески средней плотные Глины с показателем текучести I4≤01,0; 3,0; 5,0 (0,1; 0,3; 0,5)1,0(0,1)Пески средней крупности, средней плотности; мелкие плотные и средней плотности. Супеси и суглинки с I4≤0,5 Глины с 0≤ I4≤0,51,0; 2,0; 3,0 (0,1; 0,2; 0,3)0,5(0,05)Пески средней крупности и мелкие рыхлые; пылеватые независимо от плотности Супеси, суглинки и глины I4≥0,51,5; 1,0; 2,00,25(0,025) до Р=1,0(0,1) и далее
В случае необходимости по полученным результатам могут определить компрессионные показатели сжатия грунта. Для приготовления образцов грунта с нарушенной структурой необходимо:
Для получения заданной влажности в грунт необходимо добавить расчётное количество воды, масса которой определяется по формуле: ; где q – масса навески исследуемого грунта при влажности W,г. W – фактическая влажность грунта; Wз – заданная влажность грунта; – плотность, принимаемая равной 1г/см3. После увлажнения грунт следует тщательно перемешать и поместить в эксикатор с водой не менее чем на 2 часа ()для равномерного распределения влаги). Затем производится контрольное измерение влажности.
Для студентов, из-за ограниченности времени на занятиях, представляются предварительно уплотнённые образцы грунта. В случае применения грунтов используемых ими для определения показателей их физического состояния в лабораторных работах №2 и №3 в работе принимаются полученные ранее значения W, WP, и WL. Если образцы приготовлены из другого грунта, то требуемые показатели задаются преподавателем, ведущим занятия. Проведение испытаний. 1. Предварительно уплотнённый образец грунта извлечь из компрессионного прибора вместе с кольцом. Сменить бумажные фильтры на образце грунта. Кольцо с грунтом установить верхней кромкой в паз обоймы срезного прибора, собранного без цилиндрической направляющей 6 и, установив на грунт штамп 7, слегка нажимая, осадить образец грунта до соприкосновения с днищем 3. 2. Собрать срезной прибор установив цилиндрическую направляющую 6, рычаг для передачи нормальных усилий, рычаг 9 для передачи сдвигающих усилий и индикаторы 8 и 13 для измерения перемещений. На штамп 7 уложить смоченную в воде ватку (для сохранения влажности). 3. на образец грунта в срезной обойме надлежит передать тоже нормальное давление, при котором происходило его предварительное уплотнение. Нормальную нагрузку на образец следует передать за одну степень и выдержать не менее: для песчаных грунтов – 5 мин; для супесей, суглинков, глин –15 мин. Уменьшенное время выдержки образца в обойме срезного прибора для суглинков и глин (против требуемого ГОСТ – 30мин) объясняется необходимостью выполнения испытания за два учебных часа. По этой же причине вместо среза двух-трёх образцов с одинаковыми давлениями предварительного уплотнения студентам рекомендуется один образец. Результаты наблюдений по индикатору вертикальных деформаций занести в журнал (табл. 25).
За условную стабилизацию деформаций принимается скорость горизонтальных смещений каретки, не превышающая 0,01мм/мин. После достижения условной стабилизации деформации среза при данной ступени нагрузки следует передать следующую ступень сдвигающей нагрузки. Соотношение плеч рычагов для создания нормальных и сдвигающих нагрузок на грунт в рассматриваемом приборе численно равно площади образца, следовательно величина нормальных давлений на грунт будет определяться численно равной весу гирь на подвеске, а величина касательных напряжений в плоскости среза будет определяться суммой напряжений от веса грузов на подвеске и веса рычага. Касательное напряжение от собственного веса рычага составляет 0,11кгс/см2(11КПа) и принимается неизменным в процессе опыта.
Нагрузки должны прикладываться плавно, для этого можно воспользоваться стопорными винтами 12.
Обработка результатов испытания. 1. На основе замеренных в процессе испытания величин деформаций среза ( ) при различных ступенях горизонтальных нагрузок ( ) величинах нормальных давлений Р, необходимо построить график зависимости =f( ) (см. рис. 22) 2. Определить предельные сопротивления образцов срезу ( ) при различных нормальных давлениях. За величину предельных значений следует принимать максимальное значение, полученное по графику =f( ). Если условия срыва не достигнуты то по графику принимается величина соответствующая =5мм. 3. Построить диаграмму сдвига – график зависимости предельных сопротивлений срезу от нормальных давлений (см. рис. 23) При этом прямая линия должна пройти как можно ближе к экспериментально полученным точкам. 4. По построенной диаграмме сдвига определят прочностные характеристики грунта – угол внутреннего трения ( , град), удельное сцепление ((С, кгс/см2)или МПа). Величину С определяют как отрезок отсекаемый прямой при прохождении до пересечения с осью . Тангенс угла наклона прямой к оси Р есть тангенс угла внутреннего трения грунта . Полученные значения С и являются частными значениями результатов испытаний. Нормативные и расчётные значения С и следует устанавливать по ГОСТ 20522-96.
для (по горизонтали) 1мм - 20мм; для (по вертикали) 1кгс/см2(0,1МПа) - 50мм. Масштаб графика зависимости сопротивления срезу от нормальных давлений рекомендуется принимать: для (по вертикали) 1 кгс/см2 (0,1МПа) – 50мин для Р (по вертикали) 1 кгс/см2 (0,1МПа) – 20мин Журнал испытания грунта на срез в условиях завершенного уплотнения таблица 25 Описание грунта: Условия проведения опыта Влажность: W= Wр= W4= № опытаДата испытанияДавление предварительного уплотнения, кгс/см2(МПа)Нагрузка на рычаг для создания нормальных давлений кгс/см2 КННормальное давление на образец при срезе Р кгс/см2 (МПа)Показания индикатора вертикальных перемещенийВремя наблюдений, мин.Нагрузка на рычаг сдвигающих усилий кгс(Н)Касательные напряжения кгс/см2(КПа)Показатели индикатора деформации срезаВеличина деформаций среза, мм Сопротивление грунта срезу кгс/см2(КПа) 123456789101112000000,11 (11)0,1 (1,0)0,21 (21)0,2 (2,0)0,31 (31)1,0 (0,1)1,0(10)1,0(0,1)0,3 (3,0)0,41 (41)0,4 (4,0)0,51 (51)0,5 (5,0)0,61 (61)0,6 (6,0)0,71 (71)00000,1(1,0)0,21(21)0,3(3,0)0,41(41)2,0(0,2)2,0(20)2,0(0,2)0,5(5,0)0,61(61)0,7(7,0)0,81(81)0,9(9,0)1,01(101)1,1(11)1,21(121)00000,2(2,0)0,31(31)0,5(5,0)0,61(61)3,0(0,3)3,0(30)3,0(0,3)0,8(8,0)0,91(91)1,1(11)1,21(121)1,4(14)1,51(151)1,7(17)1,81(181) Испытание грунтов на сдвиг в приборе одноплоскостного среза ГГП-30 Описание прибора. Прибор ГГП-30 предназначен для испытания грунтов на сдвиг методом среза по фиксированной плоскости. Прибор состоит из следующих основных узлов: рабочего столика; срезывателя; загрузочного устройства, обеспечивающего передачу вертикального давления на образец грунта; устройства для передачи на образец горизонтального сдвигающего усилия. Весь прибор монтируется на металлическом столе (рис. 25) состоящей из сварной станицы 1 и металлической панели 2. Правильная установка прибора, обеспечивающая горизонтальное положение панели, достигается с помощью установочных винтов 3. На панели стола имеется гнездо для установки и крепления срезывателя и прорези для горизонтальных смещений вертикального загрузочного устройства. Вертикальная нагрузка на грунт создаётся путём укладки грузов на подвеску 5, секторного рычага 6, который с помощью троса 7 и натяжного винта 8 соединён с нижним коромыслом грузовой рамки. Грузовая рамка 9 состоит из верхнего и нижнего коромысел соединённых между собой двумя тягами. На концы вала секторного рычага 6 (на рисунке не показан) надеты ползуны 10, которые расположены между планками вертикальных стоек 11,закреплных неподвижно на панели стола. Нижняя планка поддерживает рычаг верхняя служит для него опорой. В продольных бороздах верхних планок и ползунов расположены шарики плоских шарикоподшипников, обеспечивающих очень малое сопротивление горизонтальным смещениям ползуна вместе с грузовой рамкой 9. Соотношение плеч секторного рычага 6-1:10; уравновешивается рычаг с помощью противовеса 12. Механизм передачи сдвигающего (горизонтального усилия) крепится на кронштейне 13 и может быть передвинут в вертикальном или горизонтальном направлении на 8-10мм. Рычаг горизонтальных усилий 14 выполнен в форме сектора укреплён на поворотной оси и уравновешивается противовесом 15. Соотношение плеч рычага 1:10. на оси рычага укреплён эксцентричный тормозной диск. На молом плече рычага укреплён трос 16, с помощью которого горизонтальные усилие передаётся на стрезыватель. Подвеска 17 для грузов 18 крепится к секорному рычагу тросом. На подвеске рычага укладывают груз из расчёта 4 кгс(40Н) на 1кгс/см2 (0,1МПа) создаваемого сдвигающего напряжения в образце грунта. При подготовки к опыту тормоз рычага (на рис. не показан) выполнены в виде клина находится в соприкосновении с эксцентрично расположенным диском рычага. В рабочем положении тормозное устройство вращением винта отводится от эксцентрика и вал беспрепятственно может поворачиваться. Вертикальные деформации образца грунта измеряются с помощью индикатора 19, деформации сдвига с помощью индикатора 20. Срезыватель (рис 24) помещается в гнездо ванны 1 и состоит из 2х обойм: верхней 2 и нижней 3. Обоймы во время подготовки к испытаниям соединяют установочными винтами 4. верхняя обойма разрывателя не подвижна, верхняя неподвижна. Площадь поперечного сечения образца в обойме составляет 40см2. максимальная величина смещения верхней обоймы 50мм. В нижней части обоймы установлено перфорированное днище 5. В верхней части обоймы устанавливается кольцо 6 с грунтом 7, которыйс помощью штампа 8 продавливается до соприкосновения с днищем. Для исключения засорений отверстий в днище в штампе служат кружки пористого материала (фильтровальной бумаги) 9. В процессе подготовки прибора к испытаниям зазор между нижней и верхней частью отсутствует. Передача вертикальных нагрузок на штамп 8 осуществляется от грузового механизма который был описан ранее, через винт 10 со сферическим концом установленный в верхнее коромысло грузовой рамки. С помощью винтов 11 закреплённых на верхней части обоймы и пропущенных через отверстие в верхнем коромысле грузовой рамки, создаётся зазор меду верхней и нижней частью обоймы разрывателя. Величина зазора должна быть 0,5-1мм. На боковой поверхности верхней обоймы крепится тяга 12 для горизонтальных усилий. На конце тяги закреплён блок 13 для установки троса от механизма передачи горизонтальных нагрузок. Перед началом работы необходимо проверить горизонтальность панели рабочего стола, горизонтальность троса для передачи горизонтальных нагрузок. Перемещением противовесов секторные тяги приводятся в равновесие. Определяется вес рамки для передачи вертикальных нагрузок который далее учитывается для определения нормальных давлений на образец грунта. При правильной установки прибора, направление троса передающего горизонтальные усилия, совпадают с диаметром кольца с грунтом в плоскости разъема верхней и нижней обойм срезывателя. Прибор укомплектован грузами весом 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 4 кгс кроме того в комплект входят грузы в 1,5; 3,5кгс. Проведение испытаний. Порядок проведения испытаний и записи результатов наблюдений аналогичен рассмотренному для сдвигового прибора ПС-10 полевой лаборатории ПЛЛ-9. после выдержки вертикальной нагрузки на образец, создаётся необходимый зазор между разъемами обоймы срезывателя после этого прикладывается горизонтальная нагрузка. Величина ступеней касательных напряжений и величины нормальных давлений выбираются также как было описано ранее в зависимости от вида состояния грунта. Величина нагрузки на подвески секторных рычагов определяется из условия: 4 кгс (40КН) груза вызывает нормальное давление в образце грунта в 1 кгс/см2х(0,1МПа). Для предварительного уплотнения грунта может использоваться сам сдвиговой прибор. При большом количестве испытаний на сдвиг для подготовки образцов принимается специальный прибор ГГП-29 – машина для предварительного уплотнения грунтов. В случае необходимости испытания полностью водонасыщенного грунта в ванну срезывателя заливается вода. Обработка результатов испытаний производится также как на приборе полевой лаборатории. Прибор ГГП-30 широко применяется в инженерной практике для исследования прочностных свойств грунтов и позволяет испытывать различные грунты согласно требованиям ГОСТ 12248-96. Вопросы для самопроверки.
|
Похожие:
 | ... |  | ПМ02. Применение микропроцессорных систем, установка и настройка периферийного оборудования |
| Методические указания предназначены для студентов экономического факультета, изучающих курсы «Документирование управленческой деятельности»... | | Пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Информатика", часть IV. М.: Мгту га, 2001. 44 с |
| Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине информатика для студентов I курса специальности 080507 IV курса... | | М91 Моделирование: Пособие по выполнению лабораторных работ. – М.: Мгту га, 2007. – 52 с |
| Учебно-методическое пособие предназначенодля студентов 3 курса, обучающихся по профессии 23. 01. 03 Автомеханик. Пособие содержит... | | Объекты использования атомной энергии. Основания и фундаменты. Устройство «стены в грунте». Правила, контроль выполнения и требования... |
| Методы определения показателей физико-механических свойств (качества) тампонажного раствора и камня | | Руководство по выполнению и защите выпускных квалификационных работ по специальности 080105. 65 Финансы и кредит – Краснодар: Изд-во... |