- •Механика грунтов
- •Лабораторная работа №1 Определение значений прочностных и деформационных характеристик грунтов по таблицам сНиП 2.02.01-95
- •Содержание работы
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №2 Компрессионные испытания грунтов
- •Содержание работы
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №3 Определение сопротивления грунта срезу в одноплоскостном сдвиговом приборе
- •Содержание работы
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №4 Определение напряжений от собственного веса грунта
- •Содержание работы
- •Пример расчета
- •Лабораторная работа №5 Определение напряжений от равномерно распределенной нагрузки
- •Содержание работы
- •Порядок выполнения работы
- •Пример расчета
- •Последовательность расчета
- •Лабораторная работа №6 Расчет устойчивости откоса
- •Содержание работы
- •Пример расчета
- •Лабораторная работа №7 Расчет осадки фундамента
- •Содержание работы
- •Пример расчета
- •Использованные стандарты
- •Приложения
- •Нормативные значения механических характеристик
- •Классификация природных дисперсных грунтов
- •Связь между наиболее употребляемыми в механике грунтов единицами измерения в системе си и технической системе
- •Механика грунтов
Лабораторная работа №2 Компрессионные испытания грунтов
Цель работы: определение характеристик сжимаемости грунтов.
Содержание работы
Компрессией называют сжатие образца грунта вертикально приложенным равномерно распределенным давлением в условиях, исключающих возможность боковых деформации.
Способом компрессии в одометре (рисунок 1) определяют коэффициент уплотнения (сжимаемости) грунта.
Рисунок 1 - Схема одометра: 1 — образец грунта, 2 - кольцо; 3 - фильтровальная бумага; 4 - штамп с отверстиями; 5 - поддон; 6 — жесткая обойма, 7 -индикаторы часового типа; 8 - центрирующий шарик
При испытании образец грунта находится в цилиндрическом кольце диаметром D. высотой Н. Сжатие происходит при свободном удалении воды из пор грунта через металлические штампы с отверстиями. В качестве критерия стабилизации осадки между моментами приложения нагрузки принят интервал времени, равный 4 минутам.
При выполнении учебной лабораторной работы величины давления можно принять следующие, кПа:
0 = 0; 1 = 50; 2 = 100; 3 = 150.
После приложения ступени давления снимают показания индикаторов с интервалом, равным 1 мин., до выполнения условного критерия стабилизации осадки. Затем прикладывают следующую ступень давления и т.д. При проведении компрессионных испытаний грунта на приборах конструкции Гидропроекта исходные данные будут следующими:
высота образца грунта Н, мм 25
площадь образца А, см2 60
диаметр D, мм 87,4
отношение плеч рычага, передающего
нагрузку п 1:10
Перед началом опыта должен быть назначен начальный коэффициент пористости грунта I0 соответствующий давлению на образец 0 = 0.
Порядок выполнения работы
Снимают подвеску с нагрузочного рычага прибора и одометр со станины и разбирают его.
Образец грунта отбирают режущим кольцом одометра. Для этого кольцо ставят острым краем на монолит грунта. Грунт вокруг кольца удаляют острым ножом, а кольцо легким нажимом постепенно вдавливают в грунт. После погружения кольца заключенный в нем грунт отделяют от монолита и зачитают вровень с краями кольца. С торцов кольца на поверхность грунта накладывают кружки фильтровальной бумаги.
Собирают одометр и устанавливают его на станину прибора. Собирают систему нагружения.
Устанавливают индикаторы. Поворотом шкалы индикатора фиксируют начальный нулевой отсчет.
Прикладывают первую ступень давления и пускают в ход секундомер (взять отсчет времени по часам).
Записывают в журнал испытаний (табл. 8) показания индикаторов с интервалом через минуту от момента приложения нагрузки до момента выполнения условного критерия стабилизации осадки.
Прикладывают следующую ступень давления и записывают показания индикаторов часового типа в журнал испытаний нарастающим итогом (от нуля, установленного в начале опыта) через те же промежутки времени с момента увеличения нагрузки и т.д.
По величинам конечных деформаций (после сжатия каждой ступенью давления) вычисляют соответствующие значения коэффициента пористости
e = (1+0) и e = e0 - e
Таблица 8 - Журнал испытаний (пример заполнения)
Масса гирь на подвеске, т, кг |
Главное вертикальное напряжение, , кПА |
Время наблюдения, t, мин. |
Показания индикаторов S, мм |
Осадка | |||
при нагрузке |
при разгрузке |
абсолютная, S, мм |
относительная | ||||
при нагрузке |
при разгрузке | ||||||
0 |
0,0 |
0 |
0,00 |
0,25 |
0,00 |
0,00 |
0,0100 |
3 |
50 |
1 |
0,18 |
0,26 |
0,18 |
0,0072 |
0,0101 |
2 |
0,20 |
0,20 |
0,008 | ||||
3 |
0,21 |
0,21 |
0,0084 | ||||
4 |
0,21 |
0,21 |
0,0084 | ||||
6 |
100 |
1 |
0,25 |
0,28 |
0,25 |
0,0100 |
0,0112 |
2 |
0,26 |
0,26 |
0,0104 | ||||
3 |
0,27 |
0,27 |
0,0108 | ||||
4 |
0,27 |
0,27 |
0,0108 | ||||
9 |
150 |
1 |
0,30 |
0,32 |
0,30 |
0,0120 |
0,0128 |
2 |
0,31 |
0,31 |
0,0124 | ||||
3 |
0,32 |
0,32 |
0,0128 | ||||
4 |
0,32 |
0,32 |
0,0128 |
Примечания:
1. Н = 25 мм; А = 60см2; п = 1:10 = 0,1
2.
3. = S/H
Таблица 9 - Журнал вычислений (пример)
Главное вертикальное напряжение , кПа |
Стабилизированная осадка |
Коэффициент пористости | ||
абсолютная S, мм |
относительная |
приращение по сравнению с начальным e |
значение e | |
0 |
0,00 |
0,0000 |
0,000 |
0,960 |
50 |
0,21 |
0,0084 |
0,016 |
0,944 |
100 |
0,27 |
0,0108 |
0,021 |
0,939 |
150 |
0,32 |
0,0128 |
0,0025 |
0,935 |
По данным табл. 9 строят компрессионные кривые (рис.2).
Рисунок 2 - Графики компрессионных кривых: 1 - кривая уплотнения; 2 - кривая разуплотнения
Характеристика деформируемости грунта (коэффициент уплотнения) в одном из интервалов изменения давления (по заданию преподавателя)
(13)
где 1 и 2 - границы интервала изменения главного вертикального напряжения, причем 2 > 1;
е1; и е2 - соответствующие значения коэффициентов пористости. Используя значение коэффициента уплотнения (сжимаемости) грунтов т0 вычисляют коэффициент относительного уплотнения mv и модуль деформации Еоеd
mv = m0/(l + e0); (14)
Eoed = /mv (15)
где - коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в приборе и назначаемый в зависимости oт коэффициента Пуассона (табл. 10).
Таблица 10 - Среднее значение коэффициента Пуассона и коэффициента
Грунт |
|
= 1- 22/(1 - ) |
песок и супесь |
0,30 |
0,74 |
суглинок |
0,35 |
0,62 |
глина |
0,42 |
0,40 |