Сопротивление грунтов сдвигу при сложном напряженном состоянии

Испытания грунта на трехосное сжатие обычно проводят в стабилометрах (рис. 2.4, 2.5). Цилиндрический образец грунта 4 (рис. 2.12), заключенный в резиновую оболочку 6, предваритель­но подвергают всестороннему сжатию с интенсивностью пу­тем повышения давления в жидкости 7, заполняющей полость прибора. Нормальное напряжение создается в образце через штамп 2 с помощью нагрузочного устройства. Давление в камере прибора измеряется манометром 3, а вертикальные перемещения образца – индикаторами 5. Для отжатия воды из образца или для его насыщения водой используется система с дырчатыми штампами, поддонами и трубопроводами с кранами.

Для определения горизонтальных перемещений используется волюмометр 8 (тонкая градуированная трубка), позволяющий определять объем жидкости, поступающий из рабочей камеры прибора. Испытания в стабилометре проводят для изучения деформационных и прочностных свойств грунтов. При этом могут быть реализованы различные траектории нагружения образца грунта (одноосное, компрессионное или трехосное сжатие).

При испытаниях на компрессионное сжатие кран волюмометра 8 перекрывается и производится вертикальное нагружение образца. По манометру определяются горизонтальные напряжения = . В результате на любой ступени нагружения могут быть определены значения коэффициента бокового давления и коэффициента Пуассона / = / .

При испытаниях по схеме трехосного сжатия кран волюмометра 8 остается открытым, по показаниям индикаторов 5 рассчитывают вертикальную деформацию , по уменьшению объема жидкости в рабочей камере – боковые деформации = , а по показаниям манометра 3 –соответствующие главные горизонтальные напряжения = . По формулам (2.29), (2.30), (2.31) находят значения модуля объемного сжатия и модуля сдвига .

Рис. 2.12. Схема стабилометра для испытания грунтов

на трехосное сжатие

Прочностные характеристики грунта определяют по результатам испытаний в стабилометре нескольких образцов. Для этого в каждом испытании к образцу прикладывается постоянное, но разное для различных образцов горизонтальное давление. Для каждого из образцов определяют значение в момент разрушения. Зная главные напряжения в момент разрушения образца, строят круги напряжений Мора и находят оги­бающую кругов Мора (рис. 2.13).

Касательная к построенным кругам Мора позволяет определить параметры сопротивления грунта сдвигу – угол внутреннего трения и удельное сцепление . Для песчаного грунта достаточно проведения одного опыта, так как =0 и касательная к кругу Мора выходит из начала координат.

а) б)

Рис. 2. 13. Определение показателей прочностных свойств

по результатам испытаний в стабилометре:

а – песчаный грунт; б – связный грунт

Для определения сопротивления грунта сдвигу в нестабилизированном состоянии проводят испытания образцов грунта по специальной методике с измерением в процессе нагружения порового давления .