5.2. Методика проведения консолидированно-дренированного испытания грунта на сдвиг (срез)

1. Перед тем как произвести срез грунта в сдвиговом приборе, три образца грунта при различных нормальных напряжениях уплотняют в приборе предварительного уплотнения.

2. Уплотнение проводят (за исключением просадочных грунтов) при нормальных напряжениях σ, для которых определяют сопротивление срезу τ. Нормальные напряжения передают на образец грунта ступенями Δσ. Значения σ и Δσ приведены в табл. 5.4

Таблица 5.4

Значения нормальных напряжений и их ступеней при предварительном уплотнении образцов в зависимости от вида грунта

Грунты	Нормальные напряжения при предварительном уплотнении, σ, МПа	Ступени напряжения, ∆σ, МПа
Пески средней крупности, плотные; глина с IL<0	0,1; 0,3; 0,5	0,1
Пески средней крупности и средней плотности; пески мелкие плотные и средней плотности; супеси и суглинки с IL≤0,5; глина с 0<IL≤0,5	0,1; 0,2; 0,3	0,05
Пески средней крупности и мелкие рыхлые; пески пылеватые независимо от плотности; супеси, суглинки и глины с IL>0,5	0,1; 0,15; 0,2	0,025 до р = и далее 0,05
Примечание: нормальное напряжение σ при предварительном уплотнении образцов просадочного грунта, испытываемых в водонасыщенном состоянии, должно составлять 0,3 МПа и возрастать ступенями Δσ=0,05МПа.

3. В отдельных случаях, предусмотренных программой испытаний, могут назначаться более высокие нормальные напряжения по сравнению с приведенными значениями в табл. 5.4. Если при заданных нормальных напряжениях зависимость τ=f(σ) на начальном участке имеет нелинейный характер, значения σ должны быть изменены так, чтобы соблюдалась линейность указанной зависимости.

4. Каждую ступень напряжения при предварительном уплотнении выдерживают в течение времени, указанного в табл. 5.3.

5. В процессе предварительного уплотнения образцов грунта, при их испытании в водонасыщенном состоянии и в период замачивания, в журнале испытаний регистрируют вертикальные деформации образца. В конце каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций, а на последней ступени фиксируют наступление условной стабилизации деформации сжатия образца грунта. При замачивании образцов грунта вертикальные деформации следует фиксировать по окончании замачивания, а для набухающих грунтов фиксируют наступление условной стабилизации деформаций набухания (табл. 5.3).

6. После предварительного уплотнения, если оно проводилось в уплотнителе, следует быстро разгрузить образец и перенести рабочее кольцо с образцом в срезную коробку сдвигового прибора. Далее на грунт в кольце устанавливают перфорированный штамп, производят регулировку механизма нагрузки. В специальную выемку на верхней плоскости штампа кладут шарик, фиксирующий место приложения нагрузки и обеспечивающий ее вертикальность. Затем на поршень – штамп и шарик устанавливают верхнюю траверсу загрузочного устройства и завершают сборку системы.

Создают зазор 0,5 – 1 мм между подвижной и неподвижной частями срезной коробки, устанавливают измерительную аппаратуру – индикаторы для регистрации вертикальных и горизонтальных деформаций образца грунта и записывают их начальные показания в журнале испытаний (табл. 5.2). Установка готова к опыту.

7. На образец грунта передают то же нормальное напряжения, при котором происходило предварительное уплотнение грунта, за исключением образцов просадочного грунта, испытываемого в водонасыщенном состоянии. В этом случае нормальное напряжение при срезе должно составлять 0,1; 0,2; 0,3 МПа.

8. После передачи на образец нормальной нагрузки приводят в рабочее состояние механизм создания горизонтальной нагрузки.

Секторный рычаг, создающий это усилие, перед началом опыта должен быть заперт специальным стопором. Начинают опыт, освобождая стопор, а затем укладывают на подвеску рычага первую нагрузку ΔТ=0,1N. Так как отношение плеч обоих рычагов одинаково n₁=n₂=10, то касательные напряжения τ=0,1σ. После нагружения грунта касательным напряжением производят наблюдения за горизонтальными перемещениями верхней обоймы δ по индикатору. Наблюдения продолжают до стабилизации горизонтальных деформаций.

9. При передаче горизонтальной нагрузки ступенями их значение должны составлять 5 % значения нормальной нагрузки, при которой производят срез. На каждой ступени нагружения записывают показания приборов: для измерений деформаций среза через каждые 2 минуты, уменьшая интервал между измерениями до 1 минуты в период затухания деформации до ее условной стабилизации. За критерий условной стабилизации деформации среза принимают скорость деформации, не превышающую 0,01 мм/мин. При непрерывно возрастающей горизонтальной нагрузке скорость среза должна быть постоянной и соответствовать указанной в табл. 5.5. Деформации среза фиксируют не реже чем через 2 минуты.

10. Испытания следует считать законченными, если при приложении очередной ступени нагрузки происходит мгновенный срез (срыв) одной части образца по отношению к другой или общая деформация среза превышает 5 мм.

Таблица 5.5

Скорость среза в сдвиговом приборе в зависимости от вида грунта.

Грунты	Скорость среза, мм/мин
Пески	≤0,5
Супеси	≤0,1
Суглинки	≤0,05
Глины с IL≤30%	≤0,02
Глины с IL>30%	≤0,01

11. После этого производят разгрузку прибора, начиная с разгрузки грузов с подвески рычага горизонтальной нагрузки, а затем с рычага вертикальной нагрузки. Только тогда приступают к разборке установки – снимают верхнюю траверсу, поршень и верхнюю обойму прибора. Грунт удаляют из обоймы прибора и отбирают из него пробы для определения влажности из зоны среза.

12. Завершение опыта с первым значением уплотняющей нагрузки N позволяет перейти, как это указывалось выше, к опытам с другими значениями нормального напряжения σ₂ и σ₃. Каждый опыт выполняют с новым, подготовленным в той же последовательности образцом грунта.