2. Методика экспериментальных исследований

2.1. Описание приборов, измерительного оборудования и модели фундаментной плиты.

Испытания будут проводиться в лабораторных лотках объемом 1 м³ кафедры ОФДСиИГ, общий вид которого представлен на рис. 2.1.

Измерения вертикальных перемещений основания осуществляется относительно реперной системы индикаторами часового типа с ценой деления 0,01 мм, и прогибомерами (рис.2.1).

При проведении экспериментов напряжения основания определяются с помощью грунтовых датчиков. Показания с грунтовых датчиков снимались с помощью тензометрической станции АИД-4 (рис.2.3).

Нагрузка на плиту подавалась с помощью гидравлического домкрата при определенных ступенях нагружения 187.5, 250, 500, 750, 1000, 1500 кг.

Рис.2.1. Общий вид лабораторного лотка при первом испытании

Рис.2.2. Схема испытания.

1 - объемный лоток; 2 - загрузочное устройство; 3 - исследуемый грунт основания; 4 - плитный фундамент; 5 - индикаторы часового типа; 6 – грунтовые датчики; 7 - проводка датчиков давления в грунте; 8 - подвес нагружающего устройства; 9 - упорная конструкция нагружающего устройства; 10- траверса индикаторов часового типа; 11- грузы; 12 – домкрат.

Рис.2.3. Тензометрическая станция на базе АИД-4: АИД-4 (автоматический измеритель деформаций), магазин сопротивлений, электромеханический переключатель датчиков.

2. Методика проведения испытания.

Испытания можно условно разделить на основные, в процессе которых решались поставленные задачи в работе, и вспомогательные, включавшие определение характеристик и параметров, которые необходимо иметь как заданные (известные) при теоретической обработке результатов основных экспериментов. К первым можно отнести операции загружения плиты ступенчатой нагрузкой, запись осадок и деформаций при каждой ступени нагружения; ко вторым – определение прочностных и деформативных характеристик слоев грунта.

Работа производится с заранее подготовленным грунтом.

Рис.2.4. Схема расположения датчиков и модели фундаментной плиты.

Подготовка к испытанию.

Модель трехслойного водонасыщенного основания образована 3-мя слоями грунтов с различными физико-механическими характеристиками. Высота основания 60 см, высота каждого слоя, образующего основание составляла по 20 см, а нижнего подстилающего слоя – 40 см.

Во всех экспериментах в качестве нижнего подстилающего слоя будет использована суглинок полутвердый, непросадочный со следующими характеристиками: ρ=2.01 г/см³, W=22%, Е=33 МПа, φ=11⁰, с=20 кПа.

Различие экспериментов между собой состоит в том, что меняется мощность слоев основания.

Эксперимент №1:

ИГЭ-1 – супесь пластичная непросадочная мощность h₁=20см,

Е=13 МПа, W=13%, φ=13^о, с=0,01, ρ=1,7 г/ ;

ИГЭ-2 – суглинок тугопластичный h₂=20см;

Е=29 МПа, W=28%, φ=11^о, с=0,01, ρ=1,8 г/ ;

ИГЭ-3 – мелкий маловлажный песок h₃=20см

Е=12 МПа, W=17%, φ=16^о, с=0,03, , ρ=1,8 г/ .

Эксперимент №2:

ИГЭ-1 – супесь пластичная непросадочная мощность h₁=20см,

Е=5 МПа, W=18%, φ=13^о, с=0,01, ρ=1,7 г/ ;

ИГЭ-2 – суглинок тугопластичный h₂=20см;

Е=29 МПа, W=28%, φ=11^о, с=0,01, ρ=1,8 г/ ;

ИГЭ-3 – мелкий маловлажный песок h₃=20см

Е=12 МПа, W=17%, φ=16^о, с=0,03, , ρ=1,8 г/ .

Эксперимент №3:

ИГЭ-1 – суглинок тугопластичный h₁=20см;

Е=29 МПа, W=28%, φ=11^о, с=0,01, ρ=1,8 г/ ;

ИГЭ-2 – супесь пластичная непросадочная мощность h₂=20см,

Е=13 МПа, W=13%, φ=13^о, с=0,01, ρ=1,7 г/ ;

ИГЭ-3 – мелкий маловлажный песок h₃=20см

Е=12 МПа, W=17%, φ=16^о, с=0,03, , ρ=1,8 г/ .

Эксперимент №4:

ИГЭ-1 – суглинок мягкопластичный h₁=20см;

Е=15 МПа, W=32%, φ=11^о, с=0,01, ρ=1,8 г/ ;

ИГЭ-2 – супесь пластичная мощность h₂=20см,

Е=13 МПа, W=13%, φ=13^о, с=0,01, ρ=1,7 г/ ;

ИГЭ-3 – мелкий маловлажный песок h₃=20см

Е=12 МПа, W=17%, φ=16^о, с=0,03, , ρ=1,8 г/ .

Методику проведения эксперимента покажем на примере 1 эксперимента, для других экспериментов методика аналогична, изменяется лишь расположение слоев между собой.

1. До начала опыта в лоток укладывали подстилающий слой, которым является твердая глина ИГЭ-4 со следующими характеристиками ρ=2.01 г/см³, W=21%, Е=33 МПа, φ=11⁰, с=20 кПа. Грунт засыпаем послойно по 5см, каждый слой уплотняем до одинаковой плотности. При уплотнении грунт равномерно замачиваем водой до заданной влажности.

2. Подстилающий слой засыпаем до отметки 40см от дна лотка. Через каждые 10см отбираем пробы грунта и определяем его физические характеристики.

3. На отметке 40см ставим первый ряд грунтовых датчиков, расположение которых показано на схеме (см. рис.2.2.)

Рис.2.2. Схема расположения грунтовых датчиков на поверхности слоя ИГЭ-4

4. Далее засыпаем слой ИГЭ-3 – мелкий маловлажный песок. Грунт засыпаем послойно по 5см каждый слой при этом уплотняем его до одинаковой плотности. При уплотнении грунт равномерно замачиваем водой до заданной влажности. Грунт имеет следующие физические характеристики: Е=12 МПа, W=17%, φ=16^о, с=0,03, , ρ=1,8 г/ .

5. На отметке 50см ставим второй ряд грунтовых датчиков, расположение которых показано на схеме (см. рис.2.3.)

Рис.2.3 Схема расположения грунтовых датчиков в слое ИГЭ-3

6. Слой ИГЭ-3 засыпаем до отметки 60см от дна лотка. Через каждые 10см отбираем пробы грунта и определяем его физические характеристики.

7. На поверхности слоя ИГЭ-3 устанавливаем глубинные марки.

8. Далее засыпаем слой ИГЭ-2 суглинок тугопластичный послойно по 5см, каждый слой при этом уплотняем до одинаковой плотности. При уплотнении грунт равномерно замачиваем водой до заданной влажности. Грунт имеет следующие физические характеристики:

Е=29 МПа, W=28%, φ=11^о, с=0,01, ρ=1,8 г/

9. На отметке 70 см ставим третий ряд грунтовых датчиков, расположение которых показано на схеме (см. рис.2.4.)

Рис.2.4. Схема расположения грунтовых датчиков в слое ИГЭ-1

10. Слой ИГЭ-1 засыпаем до отметки 100 см от дна лотка. Через каждые 10см, отбираем пробы грунта и определяем его физические характеристики супесь пластичная Е=13 МПа, W=13%, φ=13^о, с=0,01, ρ=1,7 г/ .

11. После окончательного уплотнения верхнего слоя грунта и выравнивания его на одну отметку увлажняем верхний слой водой, для лучшей фиксации трещин в массиве грунта.

12. Следующим шагом является установка модели фундаментной плиты на заранее выровненную площадку. Устанавливаем ее строго по центру, при помощи уровня придаем горизонтальное положение. В модели фундаментной плиты используем узловую передачу нагрузки при помощи специальных стоек (см. рис.2.7.) На плиту заранее приклеиваем тензодатчики, расположение которых показано на рис.2.1.7.

13. Установка фундаментной плиты на подготовленный грунт

14. На деревянные стойки устанавливаем металлический лист толщиной 8мм, и размерами 400х400 мм.

15. На металлический лист устанавливаем несколько круглых штампов с отверстиями в центре, в отверстие верхнего штампа устанавливаем металлический подшипник для равномерной передачи нагрузки. На металлический подшипник устанавливаем домкрат, шток домкрата упираем через металлический штамп в верхнюю перекладину (см. рис.2.5.)

16. Для наблюдения за осадками фундаментной плиты устанавливаем прогибомеры (см. рис.2.5.)

17. После установки домкрата производим подключение грунтовых датчиков к прибору АИД (см. рис.2.3.)

Рис.2.5. Схема расположения прогибомеров, ИЧ-10, домкрата и модели фундаментной плиты