Определение показателей деформируемости грунта способом компрессии в одометре

Однимиз основныхвидов общей деформируемости грунтов является их сжимаемость в невозможности бокового расширения. При этом деформации уплотнения происходят вследствие уменьшении пористости грунта за счет более компактного размещения частиц при приложении сжимающих усилий. Уменьшение пористости груша происходят за счет возникновения взаимных сдвигов частиц, а также уменьшении толщины водно-коллоидных пленок и сопровождается отжатием воды из пор грунта.

Процесс сжимаемости грунта завершается не сразу после приложения нагрузки, а длится иногда значительное время, называемое временем стабилизации деформации. Стабилизация деформации происходит тем медленнее, чем меньше размеры пор грунта. Изучение сжимаемости позволяет установить закономерности и количественные показатели, необходимые для прогноза осадок зданий и сооружении.

В механике грунтов сжимаемость грунта характеризуется компрессионной кривой - графиком зависимости коэффициента напряжений. Испытания грунтов проводится в приборах одноосногоо сжатия (одометры) и приборах трехосного сжатия (стабилометры).

Способом компрессии в одометре определяется коэффициент сжимаемости грунта, вычисляются коэффициенты относительной сжимаемости mv и модуль общей деформации грунта Ео, который учитывает упругую и остаточную части осадки.

Компрессией называют сжатие образца грунта вертикально прило­женным давлением условиях исключающих возможность боковых деформаций.

Рис.1. Схема одометра.

1 - фильтрующее кольцо, 2 - образец исследуемого грунта в кольце, 3 - основание прибора, 4 - шаровая опора, 5 - отверстие для выхода воды, 6 - поршень, 7 - боковые стенки одометра, 8 - фильтрующее днище. 9 - отверстие для выхода воды.

Для испытаний в кольцо одометра помещают образец грунта в виде цилиндра небольшой высоты (для уменьшения влияния сил трения грунта о стенки кольца). Сжатие происходит при свободном удалении выжимаемой из пор грунта воды через поддон и поршень прибора. Режим компрессионных испытаний (величина и количество ступеней давления, прикладываемого к грунту в процессе опыта) определяется данными проекта. Как правило, первая ступень равна давлению в условиях естественного залегания грунта, вторая ступень -100 кПа, третья - 200 кПа, четвертая - 300 кПа.

После приложения каждой ступени давления образец выдерживают до стабилизации осадки, записывая отсчеты деформаций через заданные про­межутки времени. По окончании опыта строятся зависимости осадки штампа S от времени t и график зависимости коэффициента пористости е от давления р (компрессионную кривую).

Исходные данные до испытаний:

- Внутренний диаметр кольца с грунтом

- Площадь поперечного сечения

- Высота образца грунта (кольца)

- Начальный коэффициент пористости

- Отношение плеч рычага 1:10

Таблица 9. Результаты испытаний грунта

Продолжение табл. 9

где t – время отсчета, считая от момента приложения очередной ступени нагрузки; S - осадка штампа (разность между текущим средним показанием по индикаторам и начальным его значением).

Время t, мин

Осадка грунта S, мм

Рис. 2. График зависимости осадки штампа S от времени t при компрессионном испытании.

Таблица 10. Расчет коэффициента пористости грунта в испытаниях

Коэффициент пористости e

Вертикальное напряжение р, кПа

Рис 3. Компрессионная кривая.

Коэффициент сжимаемости грунта m_o (в пределах диапазона напряжений 100-200 кПа):

m_o= (е₁₀₀-е₂₀₀)/ (200-100) = (-)/ 100 = кПа^-1,

где е₁₀₀ и е₂₀₀ - коэффициенты пористости грунта при напряжениях 100 и 200 кПа, соответственно.

Коэффициент относительной сжимаемости грунта m_u:

m_u = m_o / (1+ е₁₀₀) = / (1 +) = кПа^-1.

Компрессионный модуль деформации грунта Ек:

Ек= β/ m_u = / = _кПа,

где β - коэффициент, зависящий от коэффициента относительной поперечной деформации грунта и принимаемый равным 0.40 - для глин, 0.62 - для суглинков, 0.74 - для супесей и 0.80 - для песков.

Тогда:

Для наследуемого образца грунта коэффициент β =____________.

Степень сжимаемости грунта (модуль осадки) при напряжении 300 кПа (по Н. М Маслову):

L= 1000 (Но - Нзоо) /Нo) = (-) / = мм/м

Таблица 11. Классификация грунтов по степени сжимаемости

Исследуемый грунт по степени сжимаемости -__________________.

Модуль общей деформации грунта (штамповый) Е₀:

Ео = m_к Ек =__________=______кПа,

где m_к - поправочный коэффициент, введение которого вызвано расхождением модулей деформации, полученных по компрессионным и штамповым испытаниям.

Таблица 12. Значения поправочного коэффициента m_к

Работу выполнил _______________________

Работу принял _________________________

Дата – «_____» 201_г

Л абораторная работа № 3