5.2. Определение прочности грунтов методом одноосного растяжения.
Испытания мерзлых пород на растяжение проводятся с целью определения прочностных свойств мерзлых грунтов на разрыв (условномгновенная R0p и предельно-длительнаяR∞p прочности) и деформационных характеристик мерзлых грунтов при растяжении (условно-мгновенный E0p и предельно-длительный E∞p модули деформации). Для испытаний используются прессы, позволяющие деформировать и разрушать образцы мерзлого грунта
приложением одноосного растягивающего напряжения. Для испытания мерзлых грунтов на растяжение существуют несколько типов приборов. Прибор, сконструированный на кафедре геокриологии МГУ (рис. 5.2), с помощью гидравлического пресса обеспечивает растяжение и разрушение образцов при быстром загружении.
Рис. 5.2. Установка для определения прочности мерзлых грунтов на растяжение (конструкция МГУ)
Устройство состоит из двух металлических рам (неподвижной А и подвижной Б) с захватами (2 и 3) для образца. Установка снабжена ограничителями (6 и 7), между которыми устанавливается захват (3). Крепление и регулировка верхнего захвата (2) по высоте осуществляется при помощи винта (4) и гайки (5). Усилие поршня (1), передаваемое на образец через подвижную раму Б, фиксируется с помощью динамометра (8) или манометра, установленного на прессе. Недостатком описанного прибора является эксцентриситет приложения нагрузок на противоположные стороны образца и возникновение крутящих усилий, делающих получаемые результаты заниженными. От указанных недостатков свободна установка конструкции ВОДГЕО, предложенная В.И. Климовым и М.Н. Захаровым (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Прибор конструкции ВОДГЕО для определения прочности мерзлых грунтов на растяжение
Конструкция прибора включает в себя две симметричные полые муфты, нагрузочные и измерительные устройства. Образец грунта (1) помешается между захватами (2 и 3), соединенными с несущими траверсами (4 и 5). По оси траверс расположены шаровые шарниры (6 и 7), соединенные гибкими тросами (8 и 9) с нагрузочным устройством, выполненным в виде системы рычажного типа, неподвижные опорные стойки (10) и опорный столик (11). Для измерения деформации образца используются индикаторы часового типа (12). Конструкция прибора позволяет измерять боковые деформации образца.
Для проведения испытаний мерзлых пород на растяжение используются образцы в форме восьмерок или катушек. К форме и
размеру образцов предъявляются следующие требования: 1. длина шейки образца должна быть достаточно большой: чем она длиннее, тем равномернее распределение напряжений по сечению в плоскости разрыва;
2. при испытании образца не должно возникать перекосов, равнодействующая внутренних сил должна совпадать с осью внешних растягивающих сил;
3. в местах закрепления образца в приборе концентрация напряжении должна быть сведена к минимуму:
4. поверхность образца не должна иметь выколов, надрезов, царапин, резких изменений сечения, являющихся концентраторами напряжений.