4. Компрессионные испытания грунтов. Графическое изображение результатов и их использование в инженерных расчетах.

Один из основных этапов исследования – изучение механических свойств грунтовой породы, в частности ее деформационных параметров. Для этого чаще всего используют компрессионный метод, который подразумевает воздействие на грунт высоким давлением. Это приводит к уплотнению образца, но исключает его разрушение и боковое расширение.

При компрессионном исследовании определяют:

• плотность грунтовых образцов,

• плотность более мелких грунтовых частиц,

• естественную влажность грунта.

Определение сжимаемости – один из этапов компрессионного испытания грунта. Этот параметр выступает в качестве расчетного модуля деформации почв, который нужен для определения усадки сооружения. Он помогает изучить почву и понять, можно ли ее использовать в качестве основания для возводимого сооружения. Как только под воздействием нагрузки она начинает сжиматься, запускается процесс осадки.

После проведения испытания образцы грунта распределяют по категориям:

• сильно сжимаемые,

• незначительно сжимаемые,

• средней степени сжатия.

При постоянном механическом воздействии изменения грунтовых пород могут быть упругими или пластическими. В первом случае нагрузка не разрушает структуру связей и оболочки, поэтому снижение компрессионной нагрузки приводит к восстановлению деформации. О пластических изменениях говорят тогда, когда разрушается скелет и связи между отдельными частицами. Как правило, на скальных породах они появляются быстрее, чем на глинистой земле.

Выделяют два вида пластических деформаций:

• объемные, при которых поры уплотняются;

• сдвиговые, при которых почва теряет исходную форму или разрушается.

Испытания грунтов в лабораторных условиях или на строительной площадке помогают предупредить пластические деформации земли, на которой строится объект, и предотвратить разрушение фундамента.

Ход работы

На следующем этапе компрессионного испытания грунт, заключенный в кольцо, переносят в цилиндрическую камеру одометра. На его дне располагаются отверстия для удаления влаги, выступающей из образца, а под ним – емкость для ее отвода. На пробу воздействуют дырчатым поршнем, который позволяет влаге и воздуху свободно выходить из пор. Давление на него оказывает центрирующий шар. Чтобы в процессе из цилиндрической камеры не выдавливались грунтовые частицы, между исследуемым образцом, стенками одометра и поршнем прокладывают фильтровальную бумагу.

Компрессионное сжатие увеличивают ступенчатым образом. На новую ступень переходят только после того, как достигнута условная стабилизация деформации. Точкой отсчета считается природная нагрузка почвы, для вычисления которой используют удельный вес и высоту используемого образца.

На каждой следующей ступени давление увеличивается на 0,5 МПа (кгс/кв. см). Обычно интервал между сменами составляет 20 мин. Конечную степень сжатия определяют путем сложения природной и проектной нагрузки. Разгрузка в обратном порядке проводится по этому же алгоритму.

Обработка результатов

По окончании компрессионного испытания грунта инженеры лаборатории разбирают одометр. Если опыт ставился в водной среде, из прибора удаляют влагу. Часть пробы отправляется в стеклянный бюкс, в котором затем определяется его конечная влажность. Результаты опыта записывают в журнал. Здесь в основном столбце указывают вертикальное давление, которым воздействовали на опытный образец, а в остальных:

• показания индикатора;

• относительную и абсолютную деформации;

• коэффициенты пористости, сжимаемости и относительной сжимаемости;

• модуль линейной деформации.

Если исследованию подвергалась супесь, суглинок или засоленный песок, определяют начальное давление, если песок, органическая или глинистая почва – коэффициент консолидации.