Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Механика грунтов. Учебно-методическое пособие к лабораторным работам
.pdf
В поддон 1 с латунной сеткой 2 помещают кружочек
марли диаметром, равным внутреннему диаметру поддона,
вставляют цилиндр заостренным торцом в поддон так,
чтобы заостренный торец плотно прилегал к его донышку.
Затем поддон переносится на жесткое основание.
На бортик фильтрационного цилиндра 3 надевают
кольцо-насадку и укладывают перемешанный песок в
цилиндр 3 слоем толщиной 4 см. С помощью трамбовки 4
(рисунок 16) производят уплотнение уложенного слоя.
После уплотнения первого слоя песка, взрыхлив
ножом его поверхность на глубину 1...2 мм, в цилиндр
засыпают второй слой песка такой же толщины, что и
первый, и снова уплотняют. Аналогично поступают и с
третьим слоем.
Окончив уплотнение верхнего слоя, насадку снимают
и выступающий грунт срезают ножом заподлицо с верхней
кромкой.
Проведение испытания
Цилиндр с образцом песка помещают на подставку 7
телескопического приспособления и медленно погружают
с помощью штурвала 9 в воду, содержащуюся в корпусе 1
до отметки 0,8 шкалы гидравлического градиента для
насыщения песка водой. Об этом судят по изменению его
окраски.
На бортик цилиндра надевают сито 4, а затем плотно
насаживают мерный сосуд 5. Поддон 2 с фильтрационным
цилиндром опускают в крайнее положение - до
совмещения отметки 0 шкалы.
61
Рисунок 17 Схема прибора ПКФ-3 СоюздорНИИ для определения
фильтрации песчаных грунтов:
1 - цилиндр фильтрационной трубки прибора; 2 - поддон; 3 - сетка, 4 сито; 5 - мерный сосуд; 6 - поплавок; 7 - подставка; 8 - корпус
прибора; 9 - подъемный винт; 10-шкала гидравлического градиента
со стрелкой-указателем; 11- втулка; 12 - винтовое телескопическое
приспособление.
62
При появлении воды в камере мерного сосуда под
ф
t
ф
t
ситом очищают отверстие в камере и осторожно
заполняют водой резервуар мерного сосуда. Для медленно
фильтрующих песков (мелких и пылеватых) воду в
резервуар следует наливать до отметки 90 на шкале
резервуара, т.к. при полном заполнении его водой
поплавок 6 не сможет удержать столба воды в резервуаре.
Вращая подъемный винт, устанавливают подставку в
фильтрационном цилиндре на значение гидравлического
градиента 1, одновременно поддерживая постоянный
уровень воды у верхнего края корпуса, чтобы не
произошло отрыва нижней поверхности образца песка от
воды (в таком положении уровень воды должен быть в
течение всего опыта). Затем замеряют температуру воды
с точностью до 0,5°С и замечают на шкале резервуара
мерного сосуда её уровень, одновременно включая
секундомер. По истечении определенного времени
(20... 100 с для медленно фильтрующих песков) отмечают
второй уровень воды в резервуаре (замечая время, как и в
первом случае), что дает возможность определить объем
воды V, cм3, профильтровавшейся через песок за время t, с.
В конце опыта необходимо замерить температуру воды в
сосуде
.
Опыт проводят не менее 3-х раз.
Описанным методом определяют коэффициент
фильтрации при гидравлическом градиенте,
изменяющемся от 0,1 до 1. Для медленно фильтрующих
песков (для которых за 60 с расход воды на фильтрацию не
63
превышает 10 см3) испытание следует проводить при
10
ф
K
10
864
ф
m
V
K
t ATJ
m
t
0 7 0 03
ф
T . . t
ф
t
гидравлическом градиенте, равном 1.
Обработка результатов испытаний
Коэффициент фильтрации грунта
, м/сут,
приведенный к условиям фильтрации при температуре
10°С, вычисляют по формуле:
(7.5)
где V - объем профильтровавшейся воды при одном
замере, см3;
- продолжительность фильтрации, с;
А - площадь поперечного сечения фильтрационного
цилиндра, см2;
Т - поправка для приведения значения коэффициента
фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре
10°С, рассчитывается по формуле
;
864 - переводной коэффициент (из см/с в м/сут);
J – градиент напора;
,°C. - температура воды во время проведения опыта.
Вычисления производят с точностью до второго
знака после запятой.
Результаты испытаний записываются в таблицы 21,
22.
64
Наименование грунта:
№
опыта
Мощность
слоя песка
в трубке
L, см
Уровень
погружения
трубки в
воду h2, см
Уровень
воды в
трубке
h1, см
Разность
уровней
h1 - h2,
см
Напорный
градиент
J
ф
K
ф
K
JQA
Таблица 22
№
опыта
Объем
профильтр
овавшейся
воды
V, см3
Время
t, с
Кол - во
профильтро
вавшейся
воды за
ед.времени
Q, см3/с
Площадь
трубки
А, см
2
Коэффицие
нт
фильтрации
ф
K
, см/с
Таблица 21
по формуле Дарси:
единицу времени, см3/с;
Коэффициент фильтрации (
) удобно определять
(7.6)
где Q- количество воды, профильтровавшейся за
65
Q = V/t, где V - объем профильтровавшейся воды,
10
фф
K K / a
10
ф
K
см3, t - продолжительность опыта, A – площадь сечения
трубки, см2;
J – напорный (гидравлический) градиент, равный
отношению разности напоров к длине пути фильтрации J
=(h1 - h2)/L.
По результатам вычислений таблицы 22 строится
график зависимости расхода воды Q в единицу времени от
напорного градиента Q=f(J) (рисунок 18).
Рисунок 18
Результаты определения коэффициента фильтрации в
соответствии с ГОСТом необходимо привести к
постоянной температуре 10°С по формуле:
, (7.7)
где а = 0,7 + 0,03Т,
Т - температура воды во время проведения опыта.
По значению
определяется водопроницаемость грунта
(для перевода значений, найденных в лабораторных
условиях и выраженных в см/с, применяется коэффициент
864). Классификация грунтов по водопроницаемости
производится по таблице 20.
66
Работа № 8
Штамповые испытания грунта
Модуль деформации, определенный по результатам
штамповых испытаний в полевых условиях, считается
одним из наиболее достоверных показателей
деформационных свойств грунтов.
От компрессионного модуля он отличается тем, что
под штампом грунт уплотняется в условиях возможности
некоторого его бокового расширения.
При увеличении нагрузки на фундамент различают
следующие фазы напряженно-деформированного
состояния основания:
I - фаза уплотнения;
II - фаза локальных сдвигов;
III - фаза разрушения (нарушения устойчивости).
В фазе уплотнения зависимость осадки от давления
S = f(р) близка к линейной (рисунок 19). В фазе локальных
сдвигов по мере их развития приращение осадки
становится более интенсивным с отклонением от прежней
(для первой фазы) линейной зависимости. Фаза нарушения
устойчивости характеризуется резким увеличением осадки
с общей потерей устойчивости сооружения.
67
Рисунок 19. Осадка штампа в грунте
Опыт с моделью штампового испытания (рисунок 20)
позволяет проследить за закономерностями проявления
фаз работы грунта в основании сооружения.
Рисунок 20. Общая схема испытания грунта
моделью штампа
1 – индикатор; 2 – крепежная рейка; 3 – модель штампа;
4 – корпус емкости для грунта; 5 – грунт.
68
Для проведения эксперимента используется емкость,
v
p F / A
v
F
2
π4A d /
2
22
π
ω 1 ν 1 ν
4
d p p
E ( ) ( ) d
SS
заполненная глинистым грунтом, физико-механические
свойства которого предварительно определены (таблица
23). Модель жесткого кругового штампа имеет диаметр
d = 5 см. Для создания нагрузки на штамп используется
рычажная система с соотношением плеч 1:10. Для
измерения осадки штампа под нагрузкой используется
индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм. Опыт
проводят путем ступенчатого увеличения удельного
давления штампа на грунт:
(кПа) (8.1)
где
A - площадь штампа, равная
- общая нагрузка на штамп;
.
При этом по индикатору фиксируется осадка штампа
при выдержке каждой ступени нагрузки до условной
стабилизации и записывается в таблицу 24. Условия
стабилизации величины ступеней нагрузки и ее
максимальный уровень определяется преподавателем.
По результатам опытов строят график, аналогичный
представленному на рисунке 19, и выделяют участки,
соответствующие трем фазам напряженнодеформированного состояния.
Для заданного интервала нагрузки в пределах
фазы определяют модуль деформации по формуле:
(8.2)
69
где
p
12
pp
S
1
p
2
p
12
S S S
ν
A
м2
ρ
s
г/см3
ρ
г/см3
W % ρ
d
г/см3
e0
Sr
P
кПа
Показания
индикатора
Осадка штампа
Si, м
— интервал удельного давления по подошве
штампа, равный p =
(кПа);
— приращение осадки штампа при увеличении
давления по подошве от
до
,
(м);
— коэффициент Пуассона, принимаемый равным:
0,27 — для крупнообломочных грунтов; 0,30 — для
песков; 0,35 — для суглинков; 0,42 — для глин.
Состояние образца грунта до испытания
Таблица 23
Наименование грунта:
Результаты испытаний грунта
Таблица 24
деформации грунта E, задается преподавателем:
Интервал нагрузок, для которого вычисляется модуль
P1= кПа
P2= кПа
ΔP= кПа
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]