Лабораторная работа №5 определение модуля общей деформации грунта. Характер развития деформаций грунтов во времени

Модуль общей деформации является обобщенной характеристикой деформативных свойств грунта. Он аналогичен модулю упругости твердых тел, но, в отличие от последнего, учитывает как упругие, так и остаточные деформации грунта.

Модуль общей деформации используется в расчетах осадок фундаментов. Он определяется как в полевых условиях испытаниями грунтов в шурфах и скважинах штампами, так и в лабораторных условиях – компрессионными испытаниями. В последнем случае по компрессионной кривой определяется коэффициент сжимаемости в интервале напряжений, которые будут наблюдаться под подошвой фундамента, а затем вычисляется модуль общей деформации по формуле

или , (кПа),

где β – безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента бокового расширения грунта ν₀ (аналогично коэффициенту Пуассона)

,

Величину коэффициента поперечной деформации v допускается принимать равным: 0.3-0.35 - для песков и супесей; 0.35-0.37 - для суглинков; 0.2-0.3 - при I_L < 0; 0.3 - 0.38 - при 0I_L 0.25; 0.38 - 0.45 при 0.25 <I_L 1.0 - для глин.

m_v – коэффициент относительной сжимаемости, определяемый выражением

,

где е₀ – начальный коэффициент пористости (задан).

Компрессионные кривые для грунтов водопроницаемых (например, песков) не могут быть построены по изменению влажности (как это показано в лабораторной работе №9), т.к. при разгрузке влажность их восстанавливается практически мгновенно.

Поэтому в заданной работе компрессионные кривые строятся по общепринятому методу, при котором коэффициент пористости определяется по деформациям образца грунта в компрессионном приборе.

Если обозначить через:

е_i – коэффициент пористости грунта при любой ступени напряжения;

Δh_i – полную деформацию образца при напряжении σ_i, измеренную от начала загружения;

h – начальную высоту образца грунта, то формула для определения коэффициентов пористости, соответствующих ступеням напряжений, будет иметь вид

В этой работе также изучается характер развития осадки песчаного и пылевато-глинистого грунта во времени.

Деформации образца песчаного грунта происходят очень быстро и завершаются, т.е. стабилизируются, в течение нескольких минут.

В образце пылевато-глинистого грунта деформации развиваются медленно и заканчиваются через несколько часов – суток. Аналогично в природных условиях осадка зданий на песчаных грунтах завершается за период строительства, а на пылевато-глинистых продолжается в течение нескольких лет.

Необходимое оборудование и материалы:

• компрессионный прибор (одометр) системы И.М. Литвинова – 2 шт (с пылевато-глинистым и песчаным грунтами);

• индикаторы ИЧ-10 для измерения деформаций – 2 шт;

• секундомер или часы с секундовой стрелкой.

Подготовительные работы

Грунтоотборными кольцами одометров (принципиальная схема одометра приведена на рис. 8, а) были отобраны из монолитов образцы пылевато-глинистого и песчаного грунтов ненарушенной структуры. Площадь образцов 25 см², высота 20 мм. Каждый одометр помещен под рычажную систему уплотняющей нагрузки с соотношением плеч 1:25. Для сохранения влажности грунта в процессе испытания в полость под пористое днище одометра залита вода, а на штамп – поршень помещена вата, смоченная водой. До приложения нагрузки (σ₀=0) поставлены индикаторы и записаны начальные отсчеты по ним. Затем к каждому образцу была приложена первая ступень уплотняющего напряжения σ₁=50 кПа. Под этим напряжением образцы уплотнялись в течение суток (Т=24 часа) до полного прекращения деформаций.

До начала работы необходимо научиться быстро и правильно брать отсчеты по индикаторам и заготовить формы таблиц 10 и 11.

Индикатор часового типа ИЧ-10 с пределом измерения 0-10 мм имеет два циферблата: малый, по которому отсчитываются целые миллиметры, и большой – для отсчета долей миллиметра, с ценой деления 0,01 мм. Отсчеты по индикатору берутся с точностью до тысячной доли, которые определяются на глаз.