Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Механика грунтов. Учебно-методическое пособие к лабораторным работам
.pdf
Работа № 9
Комплексное определение прочностных и
деформационных характеристик при испытании в
стабилометре типа M-2 (конструкции МИИТа)
Цель работы:
Определение показателей сжимаемости грунта
(модуль деформации Е, коэффициент сжатия а и модуль
упругости ЕY), показателей сопротивления грунта сдвигу
(угол внутреннего трения φ, сцепление С, предел
структурной прочности рс) и коэффициентов бокового
давления и бокового расширения грунта (ε и μ).
Общие сведения
При определении показателей механических свойств
грунтов всегда следует стремиться моделировать реальные
условия их работы (например, в основаниях сооружений).
Чем лучше отражены в опыте реальные условия
работы грунта, тем ближе получаемые результаты будут к
действительным.
В основаниях сооружений грунты работают в
условиях трехосного напряженного состояния при
некоторой ограниченной возможности расширения в
стороны. Эти условия при лабораторных исследованиях
грунтов лучше всего моделируются на приборах
трехосного сжатия или стабилометрах.
Стабилометр М-2 конструкции проф. Е. И. Медкова
(рисунок 21) позволяет определять характеристики
деформативности и прочности грунта путем комплексного
испытания одного образца.
71
72 73
В этом приборе сжимается образец сначала без
возможности бокового расширения, затем – с
ограниченным боковым расширением и доведением до
разрушения образца вследствие снижения бокового
давления p2 при заранее созданном и остающимся
постоянным вертикальном давлении p1.
Преградой для бокового расширения образца в
данном приборе является вода, заполняющая кольцевое
пространство вокруг образца, изолированная от
последнего тонкой резиновой диафрагмой. При сжатии без
возможности бокового расширения объем кольцевого
пространства, заполненного водой, остается неизменным
(вода практически несжимаема).
В процессе сжатия образца измерение бокового
давления р1 осуществляется манометром, подключенным к
воде кольцевого пространства, а вертикальных
деформаций — двумя индикаторами часового типа.
После того, как вертикальное давление на образец
достигнет определенного значения, производится
разрушение образца постепенным выпуском воды из
гидравлической камеры. Это приводит к снижению
бокового давления на образец и к возможности его
расширения. При фиксируемом конкретном соотношении
значений р1k = const и р2к происходит разрушение образца.
Если учесть, что вертикальное р1 и боковое p2
давления на образец в силу осевой симметрии задачи
имеют смысл главных нормальных напряжений, то их
критические значения в момент разрушения образца могут
быть использованы для построения предельных кругов
напряжений Мора и по ним — графика сдвига (рисунок
22).
Величина расширения образца, необходимая для
определения коэффициента бокового расширения грунта,
находится по объему вытесненной из гидравлической
камеры воды, которая собирается в специальный
измерительный сосуд волюмометр.
Рисунок 22 Построение графика сдвига с помощью
предельных кругов Мора.
Предварительно должны быть определены
показатели грунтов, а также установлены необходимые
данные о размерах образца и измерительной аппаратуры
прибора (таблица 25).
74
Состояние образца грунта до испытания
Площадь
поперечного
сечения
А, см2
Высота
h, см
Масса
т, г
ρs
г/см3
ρ
г/см3
W, %
ρd
г/см3
е
0
Sr
Таблица 25
Наименование грунта:
Подготовка прибора М-2
При подготовке стабилометра к работе необходимо:
поставить кольцевую диафрагму, проверить герметичность
прибора, загрузить образец, заполнить водой
гидравлическую камеру, установить прибор и
измерительную аппаратуру на пресс.
Все операции должны выполняться с большой
тщательностью. В особенности необходимо обращать
внимание на заполнение водой гидравлической камеры, в
которой не должно оставаться пузырьков воздуха, так как
это может существенно исказить результаты испытаний.
Порядок выполнения работы
Испытание на стабилометре М-2 состоит из 3 частей:
1) сжатие грунта в условиях невозможности бокового
расширения;
2) снижение бокового давления на образец до начала
разрушения;
3) разгрузка образца.
75
Первая часть опыта проводится как компрессионное
испытание. Вертикальная нагрузка прикладывается
ступенями по 0,1—0,2 от максимальной в опыте и
устанавливается преподавателем в зависимости от вида
грунта. Время условной стабилизации деформаций под
каждой ступенью нагрузки на учебных занятиях может
быть принято равным 2—3 мин.
После стабилизации деформации для каждой
ступени нагрузки снимаются показания с индикаторов и
манометра и заносятся в журнал испытаний (таблица 26).
Во второй части опыта производится снижение
бокового давления р2 при неизменном вертикальном
давлении р
(последняя ступень нагрузки). Для этого
1к
используется специальный регулятор давления (см.
рисунок 21), с помощью которого осуществляется сброс
бокового давления ступенями по 5—10 кПа с интервалом
между ступенями Δt=3 мин.
Снижение бокового давления производится до начала
разрушения образца, которое фиксируется во время опыта
по манометру при установлении постоянной скорости
вертикальной деформации образца. При постоянной
скорости деформаций возникает пластическое течение
образца, т. е. только формоизменение его (без уплотнения).
При этом поперечная объемная деформация образца
будет в точности равна объему жидкости, выпущенной из
гидравлической камеры через клапан регулятора давления.
Начало такого пластического течения и принимается за
начало разрушения образца. Результаты наблюдений
заносятся в журнал испытаний (таблица 27).
В третьей части производится быстрая разгрузка
образца при закрытом клапане — регуляторе с записью
результатов измерений в таблицу 28.
76
а) Сжатие
Таблица 26
Дата
Вертикаль
давление
σ
1
, (кПа)
Время от
Абсолютная
Δh, мм
Боковой
распор
σ
2
(кПа)
Относительная
вертикальная
деформация
Показания индикаторов
левый
правый
среднее
вертикальная деформация
(в условиях отсутствия бокового расширения)
t, мин
опыта
начала
ное
77
Таблица 27
б) Разрушение
альное
давлени
Абсолютная линейная
Боковой
Показания
Показания индикаторов
Вертикальные
Горизонтальн
ая
абсолютная
левый
правый
среднее
Относитель
линейная
Абсолютн
объемная
Формулы для вычислений
Значение в начале
пластического течения
объемная
ая
Деформации
ная
Площадь сечения волюмометра
тра
волюмоме
распор
Отношение
вертикальная деформация
е
Вертик
(В условиях ограниченного бокового расширения)
78
Таблица 28
Вертикальное
Время
Абсолютная вертикальная
деформация
Боковой
распор
Относительная
вертикальная
Показания индикаторов
левый
правый
среднее
деформация
давление
Дата
79
Обработка результатов испытаний
11
εσf
21
σσf( )
σφS tg C
1
σ
2
σ
Обработка результатов испытаний состоит в
построении диаграммы сжатия
бокового распора
сдвига
(рисунок 22). При построении
(рисунок 23), и графика
и диаграммы
диаграммы бокового распора следует помнить, что
величины
координат в одном и том же масштабе.
глинистого грунта.
(кПа) и
(кПа) откладываются по осям
Рисунок 23 Диаграмма сжатия и бокового распора
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]