3(Б) - суглинки тяжелые; 4 - глины

Вывод: мы ознакомились с методикой определения пределов пластичности и классифицировать по ним глинистые грунты.

Лабораторная работа №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПРЕССИОННЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

Ц е л ь р а б о т ы: опытное определение характеристик деформируемости песчаных и глинистых грунтов по результатам испытаний.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Грунт состоит из твердых частиц и пор, которые частично или полностью заполнены водой.

Под действием внешнего давления грунты способны давать осадку, т.е. уменьшаться в объеме. Степень сжимаемости грун­тов зависит от характера и структуры грунта.

Сжимаемость песчаных грунтов невелика и зависит от их гранулометрического, минерального состава и плотности сложе­ния, она развивается за счет взаимного перемещения отдельных зерен и протекает очень быстро, независимо от влажности.

Сжимаемость глинистых грунтов зависит от их минерально­го состава, степени дисперсности, пористости, а также от состояния породы и условий сжатия. Скорость сжатия глинистых грунтов зависит от их водопроницаемости. При малых значениях коэффициента фильтрации и большой мощности сжимаемого слоя процесс сжатия может длиться многие годы.

Грунт, помещенный в кольцо с жесткими стенками, исклю­чающими боковое расширение, под влиянием передаваемой на не­го вертикальной нагрузки будет уплотняться, т.е. уменьшаться в объеме или, как говорят, давать осадку, что внешне выража­ется в уменьшении высоты образца. Это происходит вследствие уменьшения пористости. Сжимаемость же воды, минеральных час­тиц - незначительна и ей пренебрегают. Графическая зависи­мость коэффициента пористости от давления при невозможности поперечного расширения грунта называется компрессионной кри­вой. Модуль деформации Е является важнейшим показателем де­формируемости грунта и используется при расчете осадок осно­вания.

Он аналогичен модулю упругости для твердых тел, но в отличие от последнего, учитывает как упругие, так и остаточ­ные деформации грунта.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Для определения модуля деформации грунта Е в лаборатории проводится сжатие образца без возможности бокового рас­ширения в компрессионном приборе (рис. 5) по ГОСТ 12248-96.

Нагрузка, приложенная к подвеске 4, передается через 3 на одометр 1 с увеличением в 10 раз. Так как площадь образца в приборе А = 60 см², то для создания давления на него 0,1 МПа на подвеску 4 должен быть уложен груз массой 6 кг.

Нагружение испытываемого образца грунта проводят равно­мерно, без ударов ступенями и при каждой ступени давления вычисляют соответствующий коэффициент пористости.

. (17)

Здесь - начальный коэффициент пористости (при ), принимаемый в работе для глины , для песка ;

h - начальная высота образца грунта, равная высоте

одометра (h=25мм);

- абсолютная вертикальная деформация образца при данной

ступени давления (среднее арифметическое показание

измерительных приборов).

По результатам испытания строится компрессионная кривая (рис. 6а), отражающая связь между коэффициентом пористости и давлением.

В определенном интервале давлений по этой кривой опре­деляют коэффициенты сжимаемости и относительной сжимае­мости по формулам:

; . (18)

Здесь и - коэффициенты пористости, соответствующие давлениям

и (в работе принимается МПа, МПа).

Модуль деформации грунта Е, МПа, в интервале давлений и вычисляют по формуле:

. (19)

Коэффициент , учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в компрессионном приборе, вычисляют по форму­ле:

(20)

где - коэффициент поперечной деформации, принимаемый в ра­боте равным: 0,30 – 0,35 - для песков и супесей; 0,35 – 0,37 - для суглинков; 0,20 – 0,30 при <0; 0,30 – 0,38 при 0≤ ≤0.25; 0,38 – 0,45 при 0,25 < ≤1,0 - для глин.

Кроме определения характеристик деформируемости грунтов в данной работе изучается характер развития осадок песчаного и глинистого грунтов во времени и строятся соответствующие графики (рис. 6 а, б). В природных условиях осадки зданий на песчаных основаниях завершаются за период строительства, а на глинистых продолжаются несколько лет.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Оборудование и принадлежности: одометр с глинистым грунтом, одометр с песчаным грунтом, приборы для вертикаль­ного нагружения образцов грунта с индикаторами часового типа для измерения деформаций, секундомер.

1. К одометрам с песчаным и глинистым грунтом приклады­вают первую ступень давления МПа (производится ла­борантом).

2. Снимают и записывают в журнале отсчеты по индикато­рам при давлении МПа (первая ступень давления), под действием которого образцы грунта находились в течение 24 часов.

3. К одометру с глинистым грунтом прикладывают вторую ступень нагрузки, доводя давление до 0,2 МПа. Для этого на подвеску плавно опускают груз массой 6 кг.

4. После приложения второй ступени давления МПа ведут наблюдения за деформацией грунта по показаниям ин­дикаторов. Отчеты по индикаторам в работе берутся через 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30 и 60 минут, считая с начала приложения второй ступени давления. При этом первые цифры отсчетов го­товят заранее, а в момент отсчета уточняют сотые и тысячные доли. Показания индикаторов заносят в журнал (табл. 6).

5. После снятия показаний индикаторов на одометре с глинистым грунтом за время 10 мин, параллельно начинают работу на одометре с песчаным грунтом. Отсчеты по индикаторам для пес­чаного образца берутся через 1, 2, 3, 5, 10, 20 и 30 минут, считая с начала приложения второй ступени давления.

Таблица 6

Давление, МПа	Время от начала приложения данной ступени давления	Показания индикаторов деформаций, мм			Абсолютная деформация образца при данной ступени давления , мм
		левый	правый	среднее ариф метическое
Песчаный грунт
	0	0,00	0,00	0
	24 часа	0,63	0,69	0,66	0,66
	0	0,63	0,69	0,66
-"-	1 мин	0,71	0,76	0,74
-"-	3 мин	0,82	0,87	0,85
-"-	5 мин	0,91	0,94	0,93
-"-	10 мин	0,93	0,99	0,96
-"-	15 мин	1,11	1,17	1,14
-"-	40 мин	1,21	1,24	1,23
-"-	24 часа	1,65	1,69	1,67
-"-	48 часов	11,4	11,8	11,6
-"-	72 часа	30,5	31	30,75

Вычисляем зачения коэффициента пористости по формуле (17):

Определяем коэффициент сжимаемости:

Определяем коэффициент относительной сжимаемости:

Коэффициент , учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в компрессионном приборе, вычисляют по форму­ле:

Модуль деформации грунта Е, МПа, в интервале давлений и вычисляют по формуле:

График компрессионной кривой

Изменение деформации уплотнения (Δh) при постоянной сжимающей нагрузке ( Р ) зависят от времени действия ( t ).

Вывод: В данной лабораторной работе мы определили характеристики сжимаемости грунта на приборе компрессионного сжатия:

Модуль деформации грунта Е= 1,67МПа;

Коэффициент сжимаемости м0=0,8.

По степени сжимаемости грунт повышенной сжимаемости.