1 Цель работы

1.1 Определить число циклов «нагружения-разгрузки» для доведения грунта до упругоуплотненного состояния.

1.2 Определить остаточную и упругую деформацию при разгрузке образца грунта во всех циклах «нагружения-разгрузки».

1.3 Определить модуль упругости грунта в упругоуплотненном состоянии и в заданном интервале вертикального давления во всех циклах «нагружения-разгрузки».

1.4 Установить зависимость остаточной и упругой вертикальной деформации грунта от числа циклов «нагружения-разгрузки».

1.5 Установить зависимость модуля деформации и модуля упругости грунта от числа циклов «нагружения-разгрузки».

1.6 Установить зависимость модуля упругости грунта в упругоуплотненном состоянии от вертикального давления при разгрузке грунта.

2 Оборудование

Компрессионный прибор (далее КП), имеющий рабочее кольцо одометра высотой 25 мм и площадью поперечного сечения проходного отверстия 60 см² (рисунки 1-2).

3 Проведение испытания

3.1 Приложить на образец грунта первую ступень вертикального давления 0,1 МПа, выдержать её до условной стабилизации вертикальной деформации образца грунта и произвести регистрацию значения стабилизированной вертикальной деформации образца (показаний измерителя вертикальной деформации образца).

3.2 Увеличить вертикальное давление на образец грунта до 0,2 МПа путем приложения второй ступени вертикального давления 0,1 МПа и повторить действия по п.3.1.

3.3 Аналогичным образом произвести увеличение вертикального давления на образец грунта (нагружение образца) до конечного значения ступенями по 0,1 МПа и регистрацию вертикальной деформации образца грунта.

3.4 Разгрузить с образца грунта последнюю ступень вертикального давления 0,1 МПа, выдержать образец грунта до условной стабилизации его вертикальной деформации и произвести регистрацию значения стабилизированной вертикальной деформации образца.

3.5 Аналогичным образом произвести разгрузку образца грунта до 0,1 МПа ступенями по 0,1 МПа и регистрацию его вертикальной деформации.

3.6 Повторяя операции по пп.3.1-3.5 произвести многоцикловое «нагружение-разгрузку» и регистрацию вертикальной деформации образца грунта до тех пор пока величины абсолютной вертикальной деформации образца его при нагружении и разгрузке при одинаковых вертикальных давлениях совпадут.

3.7 Разгрузить образец грунта до 0 МПа, выдержать его до условной стабилизации вертикальной деформации и произвести регистрацию значения стабилизированной вертикальной деформации образца.

Примечание – Конечное значение вертикального давления на образец грунта для всех циклов «нагружения-разгрузки» и результаты измерений по пп.3.1-3.7 принять из таблицы 2 по своему варианту задания и занести в таблицу 1.

4 Обработка результатов испытания

Таблица 1 – Данные наблюдения за вертикальной деформацией образца грунта при

многоцикловом «нагружении-разгрузке»

Давление на образец, Р, МПа	Вертикальная деформация образца грунта						Модули
	абсолютная, ∆h, мм		относительная, 	остаточная,  ост	упругая,  упр		деформации, Е0, МПа	упругости, Еу, МПа
1-й цикл
0,1	4,19		0,168	–	–			–
0,2	4,34		0,173	–	–			–
0,3	4,49		0,180	–	–			–
0,4	4,64		0,186	–	–			–
0,5	4,79		0,192	–	–			–
0,6	4,94		0,198	–	–			–
0,5	4,87		0,195	0,003	0,003		–
0,4	4,80		0,192	0,006	0,006		–
0,3	4,73		0,189	0,009	0,009		–
0,2	4,66		0,186	0,013	0,012		–
0,1	4,59		0,184	0,016	0,014		–
2-й цикл
0,1	4,59	0,184		­-		-		-
0,2	4,72	0,189		-		-		-
0,3	4,85	0,194		-		-		-
0,4	4,98	0,199		-		-		-
0,5	5,11	0,204		-		-		-
0,6	5,24	0,210		-		-		-
0,5	5,17	0,207		0,003		0,003	-
0,4	5,10	0,204		0,005		0,006	-
0,3	5,03	0,201		0,007		0,009	-
0,2	4,96	0,198		0,009		0,012	-
0,1	4,89	0,196		0,012		0,014	-
				3-й цикл
0,1	4,89	0,196		-		-		-
0,2	5,00	0,2		-		-		-
0,3	5,11	0,204		-		-		-
0,4	5,22	0,209		-		-		-
0,5	5,33	0,213		-		-		-
0,6	5,44	0,218		-		-		-
0,5	5,38	0,215		0,002		0,003	-
0,4	5,32	0,213		0,004		0,005	-
0,3	5,26	0,210		0,006		0,008	-
0,2	5,20	0,208		0,008		0,01	-
0,1	5,14	0,206		0,01		0,012	-
				4-й цикл
0,1	5,14	0,206		-		-		-
0,2	5,21	0,208		-		-		-
0,3	5,28	0,211		-		-		-
0,4	5,35	0,214		-		-		-
0,5	5,42	0,217		-		-		-
0,6	5,49	0,220		-		-		-
0,5	5,42	0,217		0		0,003	-
0,4	5,35	0,214		0		0,006	-
0,3	5,28	0,212		0		0,008	-
0,2	5,21	0,208		0		0,012	-
0,1	5,14	0,206		0		0,014	-
0	5,01	0,200		0,200		0,02
П р и м е ч а н и е – Циклы «нагружение-разгрузка» образца грунта производят до тех пор пока величины абсолютной вертикальной деформации образца при нагружении и разгрузке при одинаковых вертикальных давлениях совпадут

4.1 Рассчитать относительную вертикальную деформацию образца грунта  _i, д.е., с точностью 0,001 д.е. по данным таблицы 1 во всех точках ее регистрации на всех ступенях вертикального давления во всех циклах «нагружения-разгрузки» образца грунта по формуле

, (1)

где ∆h_i – осадка образца грунта соответственно в i-ой точке наблюдения, мм;

h – начальная высота образца грунта, равная высоте рабочего кольца КП, мм.

Результаты вычислений занести в таблицу 1.

4.2 Построить график  = f(Р) для всех циклов «нагружения-разгрузки» образца грунта до упругоуплотненного состояния (рисунок 3).

4.3 Рассчитать величину остаточной относительной вертикальной деформации образца грунта  _i^ост, д.е., с точностью 0,001 д.е. во всех точках ее регистрации на всех ступенях разгрузки вертикального давления во всех циклах «нагружения-раз-грузки» образца грунта по формуле

 _i^ост =  _i ^р   _i^н, (2)

где  _i^р и  _i^н – величина относительной вертикальной деформации образца при i-ой ступени вертикального давления соответственно при разгрузке и нагружении в i-ом цикле «нагружения-разгрузки» образца грунта, д.е.

Результаты вычислений занести в таблицу 1.

4.4 Рассчитать величину упругой относительной вертикальной деформации образца грунта  _i^упр, д.е., с точностью 0,001 д.е. во всех точках ее регистрации на всех ступенях разгрузки вертикального давления во всех циклах «нагружения-раз-грузки» образца грунта по формуле

 _i ^упр =  ^к   _i^р, (3)

где  ^к – величина относительной вертикальной деформации образца при конечном вертикальном давлении при нагружении на i-ом цикле «нагружения-разгрузки», д.е.

Результаты вычислений занести в таблицу 1.

Рисунок 3 – Образец оформления графика зависимости относительной вертикальной деформации образца грунта от числа циклов «нагружения-разгрузки» до упругоуплотненного состояния

4.5 Отметить на графике  = f(Р) на первом цикле «нагружения-разгрузки» при давлении 0,1 МПа остаточную и упругую относительные вертикальные деформации образца грунта (рисунок 3).

4.6 Рассчитать модуль деформации грунта Е₀, МПа, с точностью 0,1 МПа при нагружении образца во всех циклах «нагружения-разгрузки» образца грунта в интервале вертикального давления 0,1-0,2 МПа по формуле

, (4)

где ε_i и ε_i-1 – значения относительной вертикальной деформации образца грунта, соответствующие вертикальным давлениям Р_i и Р_i-1, д.е.;

β – коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения образца грунта в приборе КП и вычисляемый по формуле

, (5)

где μ – коэффициент поперечной деформации, д.е.

μ равен:

- для песков и супесей – 0,30-0,35;

- для суглинков – 0,35-0,37;

- для глин: при показателе текучести I_L < 0 – 0,2-0,3;

при показателе текучести 0 ≤ I_L ≤ 0,25 – 0,3-0,38;

при показателе текучести 0,25 < I_L ≤ 1,0 – 0,38-0,45.

При определении μ принять его меньшее значение при большей плотности грунта, а показатель текучести I_L принять в зависимости от разновидности грунта из таблицы 3 по своему варианту задания.

Результаты вычислений занести в таблицу 1.

4.7 Рассчитать модуль упругости грунта Е_у, МПа, с точностью 0,1 МПа при разгрузке образца во всех интервалах вертикального давления в последнем цикле «нагружения-разгрузки» и во всех циклах «нагружения-разгрузки» в интервале давления 0,2-0,1 МПа по формуле

, (6)

где ε^Р_i и ε^Р_i-1 – значения относительной вертикальной деформации образца грунта при разгрузке, соответствующие вертикальным давлениям P^Р_i и P^Р_i-1, д.е.

Результаты вычислений занести в таблицу 1.

4.8 Построить графики  ^ост= f(i) и  ^упр= f(i) при вертикальном давлении 0,1 МПа, где i – число циклов «нагружения-разгрузки» образца грунта до упругоуплотненного состояния (рисунок 4).

4.9 Построить графики Е_(0,1-0,2)= f(i) и E_y(0,2-0,1)= f(i) в интервале вертикального давления 0,1-0,2 МПа во всех циклах «нагружения-разгрузки», где i – число циклов «нагружения-разгрузки» (рисунок 5) и график E_y= f(Р) во всех интервалах вертикального давления при разгрузке образца грунта в упругоуплотненном состоянии (рисунок 6).

Рисунок 4 – Образец оформления графиков зависимости остаточной (кривая 1) и упругой (кривая 2) относительной вертикальной деформации образца грунта при вертикальном давлении 0,1 МПа от числа циклов «нагружения-разгрузки»	Рисунок 5 – Образец оформления графиков зависимости модуля деформации (кривая 1) и модуля упругости (кривая 2) грунта в интервале вертикального давления 0,1-0,2 МПа от числа циклов «нагружения-разгрузки»	Рисунок 6 – Образец оформления графика зависимости модуля упругости грунта от вертикального давления при разгрузке в упругоуплотненном состоянии