Визначення характеристик стиСливості грунтів (Держстандарт 23908-79)

Основні показники стисливості грунтів визначають шляхом ущільнення зразка грунту під навантаженням без можливості бокового розширення. Показники, що характеризують стисливість грунтів: - коефіцієнт стисливості а та модуль деформації Е.

Коефіцієнт стисливості грунту а - це відношення зміни коефіцієнта пористості е до різниці тиску, що викликала цю зміну.

Модуль деформації грунту Е - це коефіцієнт пропорційності між відносною деформацією та вертикальним тиском.

Для випробування грунтів на стисливість використовують компресійні прилади (одометри) (мал. 4.1.), що складаються із таких основних деталей: робочого кільця 1 (внутрішній діаметр 87,6 мм, висота h_o = 25 мм), в якому знаходиться зразок грунту 2, корпуса 3, піддону для води 4, перфорованого штампу 5, перфорованого штампу 6, через який передається навантаження Р на зразок грунту. Для вимірювання вертикальних деформацій грунту використовується індикатор 7 часового типу з ціною позначки 0,01мм.

Мал. 4.1. Схема одометра.

Послідовність роботи:

1. Зразок грунту в робочому кільці розташовують в корпусі компресійного приладу (одометра).

2. За шкалою індикатора знімають початковий відрахунок n_о (до навантаження зразка).

3. Передають на зразок тиск P ступенями по 0,1 МПа (0,1; 0,2; 0,3; 0,4...МПа), поступово збільшуючи навантаження до тиску, який в півтора рази перевищує значення умовного розрахункового тиску на грунт під підошвою майбутнього фундаменту.

4. Після прикладання кожної ступені тиску реєструють значення показника індикатору n_і. Таку реєстрацію необхідно проводити через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30 хвилин до тих пір, коли настане умовна стабілізація деформацій грунту. За критерій умовної стабілізації деформацій грунту приймають збільшення деформації не більше 0,01 мм :

• для глинистих грунтів - за 16 годин ;

• для пилуватих і мілких пісків - за 4 години.

Результати випробувань заносять в таблицю 4.1, де за їх допомогою визначають абсолютну h_і та відносну _і деформацію зразка на кожній ступені навантаження.

Табл. 4.1

№	Тиск на зразок (МПа)	Показники індикатора	Абсолютна деформація зразку, (мм)	Відносна деформація зразку	Коефіцієнт пористості грунту
і	Рі	nі	hі = nі - nо	і = hі / ho	еі
0	0,0	n0=0	0	0/25=0	е0=
1	0,1	n1=			е1=
2	0,2	n2=			е2=
3	0,3	n3=			е3=
4	0,4	n4=			е4=

5. За даними таблиці 4.1 будують графік залежності відносних деформацій зразка від вертикального тиску  = (P), який буде мати приблизно такий вигляд, як на малюнку 4.2.

Мал. 4.2. Приблизний вигляд Мал. 4.3. Приблизний вигляд

графіку  = (P) компресійної кривої - графіку е = (P)

6. Знаходять коефіцієнт пористості е_і грунту на кожній ступені навантаження за формулою:

(4.1)

де е₀ - початковий коефіцієнт пористості грунту. Знайденні значення заносять в таблицю 4.1.

7. Будують компресійну криву (графік зміни коефіцієнта пористості в залежності від тиску е = (P)), яка буде мати приблизно такий вигляд, як на малюнку 4.3.

8. Для визначення коефіцієнта стисливості грунту а розглядають ділянку компресійної залежності в межах зміни напруження від природного на даній глибині Р_і = _zg до напруження Р_і+1 = _zp , яке виникає на цій глибині після зведення споруди. В цьому діапазоні напруг компресійну криву замінюють січною прямою. Коефіцієнт стисливості а (МПа^-1) знаходять, як тангенс куту нахилу цієї прямої до осі тисків Р за формулою:

^{-------------} = МПа^-1. (4.2)

9. Модуль деформації грунту, який знаходять по результатам випробувань зразків грунту в одометрі, називають компресійним модулем Е_к (МПа) і визначають по формулі:

= МПа, (4.3)

де  - поправка, що враховує відсутність поперечного розширення грунту в компресійному приладі (одометрі), яку приймають для:

• пилуватих та дрібних пісків - 0,8;

• супісків - 0,7;

• суглинків - 0,5;

• глин - 0,4.

10. Відомо, що компресійний модуль деформації Е_к не співпадає з польовим модулем деформації Е, який знаходять шляхом натурних випробувань на будівельному майданчику. Тому для використання компресійного модуля в розрахунках деформацій фундаментів його потрібно збільшити за допомогою коректуючого коефіцієнта m_к, який знаходиться по таблиці 4.2:

= МПа. (4.4)

Таблиця 4.2

Значення коефіцієнту m_к

Тип грунту	Коефіцієнт пористості e
	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3
Супіски	4,0	4,0	3,5	3,0	2,0	____	____	____	____	____
Суглинки	5,0	5,0	4,5	4,0	3,0	2,5	____	____	____	____
Глини	____	____	6,0	6,0	5,5	5,0	4,5	4,0	3,5	2,5

Зробіть висновок по результатам лабораторної роботи № 4.

ВИСНОВОК. В результаті дослідів встановлено, що грунт має такі характеристики:

коефіцієнт стисливості а = МПа^-1,

компресійний модуль деформації Е_к = МПа,

модуль деформації Е = МПа.

Запитання для самоперевірки.

1. Що називають модулем деформації грунту?

2. Яка різниця в роботі грунту в природних умовах і в компресійному приладі?

3. Як визначити навантаження на зразок грунту в компресійному приладі?

4. Зняти відрахунок по індикатору 3,79 мм.

5. Сформулювати закон ущільнення грунту.

6. Написати рівняння компресійної кривої.

7. Як за допомогою коефіцієнта стисливості грунту а визначити компресійний модуль деформації?

8. Для чого потрібен коректуючий коефіцієнт m_к і від яких фізичних характеристик грунту він залежить ?

Дата виконання роботи “_____”_________200 р.

Підпис викладача ______________________

Лабораторна робота №5.