Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Механика грунтов. Учебно-методическое пособие к лабораторным работам
.pdf
Величины
00
, ,
y
E E m
12
z
σσ
z
и:
12
21
00
εε
1
σσ
zz
zz
m ( e )
21
21
0
σσ
εε
zz
zz
E
21
21
σσ
εε
zz
y
zz
E
21
12
0
σσ
zz
ee
m
0
0
0
1 e
E
m
Нагрузка
Разгрузка
Коэффициент
уплотнения
0
m
кПа-1
Компрессионные модули
деформации Е
0
кПа
упругости Е
у
кПа
рассчитываются по формулам
(таблица 16) в условном интервале нагрузок
первая – предполагает нормальные вертикальные
напряжения от собственного веса грунта на
предполагаемой глубине заложения подошвы фундамента,
вторая – давление от веса сооружения, передаваемое на
грунт подошвой фундамента, и нормальные вертикальные
напряжения от собственного веса грунта на
предполагаемой глубине заложения подошвы фундамента.
Таблица 16
Интервал нагрузок от σ
=___ кПа до σz2 =___ кПа
z1
По графикам (рисунки 7, 8) можно определять
величины E0, Ey и m0 в любом диапазоне реальных
нагрузок для проектируемых сооружений.
41
Работа №4
φ
С
φS p tg С,
φtg
φ
n
φ 6 28
0С
L
I
0
φ0
В работе определяются основные характеристики
сопротивления грунта сдвигу. К ним относятся: угол
внутреннего трения грунта
и сцепление
Теоретической основой определения названных
показателей из опыта является закон Кулона:
где S - сопротивление грунта сдвигу, кПа;
p - нормальное напряжение к площадке сдвига, кПа;
- коэффициент внутреннего трения;
С - сцепление, кПа.
.
Угол внутреннего трения (
) сыпучих грунтов
зависит от крупности и степени окатанности грунтовых
зерен, а также oт однородности и плотности грунта. В
зависимости от указанных факторов угол внутреннего
трения сыпучих грунтов варьируется в широких пределах
от 25° до 40° и выше. Величина сцепления для песков
изменяется от 0 (предельно рыхлое состояние) до 3-5 кПа.
Для большинства глинистых грунтов угол
внутреннего трения меньше, чем у песков (
), a
. Сопротивляемость сдвигу в большей степени
зависит от консистенции (влагонасыщения).
Аналитическая зависимость выглядит следующим
образом: чем больше величина
, тем меньше значениеS.
Частный случай закона Кулона представляют собой
пластичные глинистые грунты, у которых
и их
42
сопротивление сдвигу определяется только величиной
V
F
сцепления С.
В практике сопротивление грунтов сдвигу в
исключительной мере влияет на выбор конструкции
фундаментов сооружений (зданий, мостов, подпорных
стенок и пр.), на крутизну откосов насыпей и выемок,
прогнозы оползневых процессов на пересеченной
местности. Сопротивление сдвигу в лабораторных
условиях чаще всего определяют на приборе
одноплоскостного сдвига (рисунок 9).
Рисунок 9. Прибор одноплоскостного среза
Он состоит из каретки (2), включающей в себя две не
связанные между собой обоймы, которые могут быть
разделены зазором в 2—3 мм; системы передачи
нормального к плоскости сдвига давления; системы
передачи касательной (сдвигающей) нагрузки. В
лабораториях используются сдвиговые приборы с нижней
или верхней подвижной кареткой.
К образцу грунта (1), помещенного в каретку
срезывателя, прикладывается вертикальная нагрузка
и
43
производится сдвиг образца по принудительной плоскости
h
F
V
р F / A
τ
h
F / A
путем постепенного повышения сдвигающей нагрузки
.
Момент сдвига соответствует хрупкому сколу
образца или началу пластического течения, когда без
увеличения Fh происходит сдвиг образца.
При площади сечения образца А нормальное
напряжение -
и сдвигающее напряжение -
.
Критическое значение сдвигающего напряжения τ,
приводящее к сдвигу образца, численно равно
сопротивляемости грунта сдвигу (S) при данной
нормальной нагрузке (р).
Для сыпучих грунтов определение сдвиговых
характеристик (φ и С) выполняется по данным,
полученным в результате сдвига минимум трех образцов
грунта одной и той же плотности при различных значениях
нормальных нагрузок р. По данным испытаний строят
график S= f(p) с одинаковым масштабом напряжений по
оси абсцисс (р) и ординат (S) (рисунок 10,а).
Угол наклона прямой линии, построенной по
опытным значениям S1; S2; S3, отвечает значению угла
внутреннего трения сыпучего грунта (φ).
Для глинистого грунта график (рисунок 10,б)
отсекает на оси ординат S отрезок – определяется C –
сцепление.
44
Рисунок 10. Графики сопротивления грунтов сдвигу:
S f (W )
S f (p)
а)
б)
а – для песка, б – для глины.
Учитывая изменчивость величины S для глинистого
грунта в зависимости от влажности W, которая
уменьшается по мере увеличения вертикального давления
p, проводят несколько испытаний на сдвиг под каждой
нагрузкой образцов с разной влажностью.
Далее строится первичный график зависимости
, а затем – вторичный, где
конкретной величине влажности грунта (рисунок 11).
Рисунок 11. Графики сопротивления скрытопластичного
глинистого грунта
при
45
Результаты опыта с песчаными грунтами
Наименование грунта
:
Площадь образца
A=40 см
2
Таблица 17
Номер
опыта
Вертик
альная
Горизонтальная сила
Нормальное
напряжение
Сопротивление
сдвигу
динамометра
кПа
кПа
Результаты
Угол внутреннего трения
, град
Сцепление удельное
С
n
, кПа
записываются в таблицу 17, и строятся графики
зависимостей, аналогичные приведенным на рисунке 10(а).
Отсчет по
,
h
F
Fv ,
сила
кН
индикатору
кН
:
опытов
46
Работа №5
ε
sl
Испытание лёссового грунта на просадочность
Лессовидные макропористые грунты, если они
находятся в напряженном состоянии от внешней нагрузки
и собственного веса, при замачивании дают значительную
дополнительную деформацию, называемую просадкой,
которая во многих случаях может быть причиной опасных
деформаций сооружений.
Просадочные свойства лессовых грунтов
характеризуются относительной просадочностью
определяемой при замачивании лессового грунта.
Замачивание производится при заданном расчетном
вертикальном давлении. Возможная просадка слоя грунта
в основании здания или сооружения равна произведению
относительной просадочности на толщину слоя грунта.
Предварительно определяются физико-механические
характеристики грунта естественного сложения (см.
работы №1 и №2).
Порядок выполнения работы
Испытание производится в компрессионном приборе,
где грунт сжимается без возможности бокового
расширения.
Прибор состоит из: зарядного кольца, которым
вырезается образец грунта, нижнего пористого диска,
служащего дном, и поршня с отверстиями, через который
на образец передается вертикальное давление (рисунок
12).
,
47
Образец грунта вырезается кольцом при
δ
p
естественных влажности и сложении, после чего прибор
собирается, и на нем устанавливается индикатор часового
типа для измерения вертикальных деформаций с
точностью до 0,01 мм.
Прибор в собранном виде устанавливается в ванну и
ставится на рычажный пресс с отношением рычага 1:10.
Вертикальное давление передается ступенями по 50
кПа, сначала до
(давление от веса вышележащих слоев
грунта), а затем до pi, и измеряются деформации образца
по индикаторам.
Рисунок 12. Схема компрессионного прибора:
1 - образец грунта; 2- поддон корпуса; 3 - рабочее кольцо;
4 - перфорированный нижний штамп;5 - перфорированный
верхний штамп; 6 - корпус; 7 – ванна, 8 – индикатор;
P- вертикальная нагрузка.
При давлении pi, равном давлению от веса
сооружения и собственного веса вышележащего грунта,
производится замачивание грунта снизу и снимается
отсчет по индикатору, после завершения просадки. Затем
на просевший грунт передают еще две ступени нагрузки.
48
Обработка результатов
ε
sl
i
p
ε
пр sat ,p
sl
ng
h' hh
пр
h'
Абсолютная деформация образца определяется по
показаниям индикаторов, относительная —
рассчитывается, и по полученным данным строится график
зависимости относительной деформации просадочности от
вертикального давления
= f(p) (рисунок 13).
Рисунок 13.
Вычисление относительной просадочности при
заданном давлении
,- по ГОСТ 23161-2012 производится
по формуле:
,
где
- высота образца грунта природной влажности,
обжатого без возможности бокового расширения
давлением, равным давлению от веса сооружения и
собственного веса вышележащего грунта (до замачивания),
мм;
49
sat,p
h
- высота того же образца грунта после замачивания
i
p
ng
h
δ
p
ε
sl
Разновидности грунтов
Относительная деформация
просадочности
ε
sl
непросадочный
ε
sl
< 0,01
слабопросадочный
0,01 ≤
ε
sl
≤ 0,03
среднепросадочный
0,03<
ε
sl
≤ 0,07
сильнопросадочный
0,07 <
ε
sl
≤ 0,12
чрезвычайно просадочный
ε
sl
> 0,12
его до полного водонасыщения при сохранении давления
;
- высота того же образца грунта природной влажности,
обжатого давлением
.
В соответствии с ГОСТ по определенной в опыте
величине
выполняется классификация грунта (таблица
18).
Классификация глинистых грунтов по относительной
деформации просадочности (ГОСТ 25100 - 2011)
Таблица 18
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]