Раздел № 1 определение показателей сжимаемости грунтов в компрессионном приборе (одометре)

Сжимаемостью грунтов называют их способность уменьшаться в объеме под действием внешнего давления (т.е. давать осадку за счет более плотной упаковки частиц).

Степень сжимаемости зависит от характера и структуры грунта. Сжимаемость песков невелика и зависит от гранулометрического, минерального состава и плотности сложения. Сжимаемость глинистых пород зависит от минерального состава, степени дисперсности, состояния породы, условий сжатия.

Процесс затухания осадки после приложения нагрузки называют стабилизацией. Стабилизация осадки для песков заканчивается после окончания приложения нагрузки, а для глин - протекает десятки лет.

Испытание выполняют в компрессмонном приборе, схема которого приведена на ри. 1.1.

Сжимаемость грунта оценивают зависимостью между коэффициентом пористости е и давлением р. Графическую зависимость е=f(р) называют компрессионной кривой (рис.1.2).

Рис. 1.1. Компрессионный прибор (одометр)

1 – индикатор; 2 – верхний штамп; 3 – фильтровальная бумага;

4 – режущее кольцо; 5 – дно; 6 – образец грунта.

Рис. 1.2. Компрессионная кривая

Методика определения

Необходимое оборудование: компрессионный прибор, два индикатора, фильтровальная бумага, кольцо прибора, гири, воронка для подачи воды.

1. Из монолита отбирают грунт в кольцо прибора, одновременно из этого монолита отбирают образцы для определения физических характеристик грунта ρ, ω, ρ_s.

2. Кольцо с грунтом устанавливают в прибор. На грунт устанавливают штамп, к стойкам которого крепятся индикаторы. Стрелки индикаторов устанавливают на нулевой отсчет.

3. Перед началом загрузки прибора подсчитывают вес груза N, соответствующий ступени нагрузки:

N=, (1.1)

где: р – заданное давление на образец, МПа;

А – площадь кольца;

n – соотношение плеч рычагов, 1:10;

g – вес коромысла прибора с шариком и фильтровальной бумагой.

4. Производят загрузку прибора. Величина ступени нагрузки задается преподавателем. Каждая ступень нагрузки должна выдерживаться до условной стабилизации деформации, принимаемой не более 0,01мм за 16 часов для пылевато-глинистых грунтов и за 4 часа – для песчаных грунтов. В учебных целях каждая ступень нагрузки выдерживается 5 минут.

5. По результатам проведенных исследований заполняют журнал испытаний грунта (табл. 1.1).

Журнал испытания грунта на сжимаемость

Таблица 1.1

Время испытания, t, мин.	Вертикальное давление, Р, МПа	Показания индикаторов, мм		Деформация образца, Si=	Относительное сжатие εi=	Примеч.
		левого h1	правого h2
0	0	0,00	0,00	0,00	0,00	Грунт природной влажности (влажный)
5	0,1
10
15
	0,2 и далее 0,3

h₀^* - высота образца, равная 25мм.

7. Производят обработку результатов испытаний:

- определяют коэффициент пористости e_i, соответствующий давлению Р_i, по формуле:

e_i=e₀ - (1+ e₀), (1.2)

где: e₀ – начальный коэффициент пористости.

- строят компрессионную кривую е=f(р), затем определяют коэффициент уплотнения а, равный тангенсу угла наклона прямой, заменяющей участок компрессионной кривой в интервале давлений:

а = tgα = ,

где: e_i, e_i+1 – коэффициенты пористости, соответствующие давлениям р_i, р_i+1.

- в тех же интервалах давлений определяют модуль деформации грунта Е₀ по формуле:

Е₀=β,(1.3)

где: β – коэффициент, зависящий от коэффициента бокового расширения грунта и принимаемый равным:

- для мелких и пылеватых песков – 0,8;

- для супесей – 0,7;

- для суглинков – 0,5;

- для глин – 0,4.

а_i ффициент уплотнения.

Результаты вычислений сводят в таблицу 1.2.

Таблица 1.2.

Давление, Р, МПа	Относительное сжатие, εi	Коэффициент пористости, е0	Коэффициент уплотнения, аi, 1/МПа	Модуль деформации, Е0, МПа	Примечания
0,1
0,2
0,3

Коэффициент уплотнения характеризует сжимаемость грунта в интервале давлений и позволяет качественно оценить сжимаемость грунта как основания сооружения (табл. 1.3).

Оценка сжимаемости грунтов

Таблица 1.3

Степень сжимаемости грунтов	Коэффициент уплотнения
Практически несжимаемый	0,01
Слабосжимаемый	0,01…0,05
Среднесжимаемый	0,05…0,10
Повышенно сжимаемый	0,10…1,00
Сильносжимаемый	1,00

Варианты заданий для построения графика S = f (р)

Таблиця 1.4

№№ варіантів		Ступени загружения,МПа
		0,1	0,2	0,3
1	Стабилизирован. осадка S, мм	0,35	0,67	1,00
2		0,33	0,52	0,95
3		0,28	0,45	0,80
4		0,48	0,75	1,20
5		0,45	0,66	1,05
6		0,50	0,85	1,40
7		0,42	0,75	1,15
8		0,25	0,52	0,85
9		0,37	0,72	1,30
10		0,20	0,48	0,75