Определение показателей деформируемости грунта способом компрессии в одометре (гост 12248)

Оборудование: установка для компрессионных испытаний грунта с набором гирь, фильтровальная бумага, секундомер (часы с секундной стрелкой), нож, индикаторы для измерения деформаций, оборудование для определения физических характеристик грунтов (см. лабораторные работы 2–4).

Данные о приборе. В лаборатории ЧГУ используется компрессионная установка КПр 1 с высотой рабочего кольца h = 25 см, площадью поперечного сечения образца d = 60 см², соотношением плеч рычагов L = 1:10 (рис. 8.1).

5

Рис. 8.1. Установка для компрессионных испытаний грунта:

1 – одометр с грунтом; 2 – рама для передачи нагрузки на грунт; 3 – рычажное устройство; 4 – гири; 5 – индикаторы

Порядок выполнения работы

1. Заполнить рабочее кольцо одометра грунтом. Работа может проводиться с образцом грунта естественной (ненарушенной) или нарушенной структуры.

При испытаниях грунта естественной структуры:

– поверхность монолита грунта выровнять ножом и поставить на него острым краем режущее кольцо компрессионного прибора, массу которого определить заранее. При этом столбик грунта должен быть несколько большего диаметра, чем диаметр кольца;

– слегка нажимая на края кольца и не допуская перекосов, насадить компрессионное кольцо на столбик грунта, срезая излишки;

– удалить избыток грунта, выступающий над кольцом, зачистить грунт вровень с краями кольца и прикрыть чистым стеклом;

– подрезать столбик грунта ниже кольца, перевернуть кольцо и зачистить, срезая излишки.

При испытаниях грунта нарушенной структуры:

– грунт довести до воздушно-сухого состояния, размельчить и просеять через сито с отверстиями 1 мм;

– за одни сутки до испытания из грунта сделать замес с водой до консистенции предела текучести;

– далее, так же, как и при подготовке прибора для испытания грунта ненарушенной структуры, из приготовленного грунтового теста вырезать образец режущим кольцом способом, описанным выше.

2. Определить основные физические характеристики грунта (до сжатия):

– взвесить кольцо с грунтом и, зная объем и массу кольца, определить плотность грунта ρ = ............................... (см. лабораторную работу 2);

– определить плотность частиц грунта ρ_s = ............................... (см. лабораторную работу 3);

– из монолита грунта в месте нарезки кольца отобрать не менее двух проб для определения влажности W = …............................ (см. лабораторную работу 4)¹;

¹Как правило, в связи с длительностью подготовки определение влажности и плотности частиц грунта в этой работе выполняется лаборантом, и эти характеристики выдаются студентам готовыми.

– по известным значениям ρ, ρ_s, W определить начальный коэффициент пористости е₀ по формуле

. (8.1)

3. Приступить к сборке компрессионного прибора:

– грунт в рабочем кольце с обеих сторон покрыть фильтровальной бумагой, затем установить его на перфорированное дно одометра 1 (см. рис. 8.1), ввернуть верхнюю часть корпуса прибора, вставить штамп и сверху прижать его арретиром;

– установить одометр на панель стола таким образом, чтобы штифт в панели вошел в отверстие днища одометра;

– установить и настроить индикаторы, записать начальные показания приборов;

– положить в углубление штампа шарик и опустить раму, передающую нагрузку, так, чтобы сектор рычажного устройства 3 занял горизонтальное положение (регулируют механизм нагружения образца).

4. Испытание заключается в том, что образец грунта в рабочем кольце подвергается уплотнению постепенно возрастающим давлением, прикладываемым ступенями. Рост давления вызывает изменение высоты образца грунта, которое регистрируется индикатором и записывается в тетрадь.

Число и размер ступеней нагрузок устанавливается до начала опыта в зависимости от предъявляемых требований. Диапазон давлений, при которых проводят испытания, определяется в программе испытаний или принимается в пределах полуторного значения проектного давления на грунт.

Обычно испытания производят при давлениях (нормальных напряжениях) σ, равных 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3 МПа и т.д., с интервалом 0,1 МПа (до заданного значения нагрузки), с выдержкой каждого давления до стабилизации образца.

Вес груза Р, Н, для каждой ступени внешнего давления σ можно определить так:

– вычислить по формуле

, (8.2)

где F – площадь образца грунта, практически равная площади рабочего кольца прибора, м²; g – общий вес штампа и рамки, Н; L – передаточное число плеч рычага компрессионного прибора;

– воспользоваться готовой таблицей, интерполирующей формулу (8.2).

Таблица 8.1 составлена для испытания грунта на компрессионной установке КПр 1 с учетом имеющегося набора гирь и характеристик прибора (F = = 60 см²; g = 24 Н; L = 10).

Таблица 8.1