2. Методика и приборы для определения модуля деформации в лабораторных условиях.

Модуль деформации необходим для характеристики сжимаемости грунтов. Его определяют методом компрессионного и трехосного сжатия.

Сущность компрессионного метода

• Испытания образцов грунта проводятся в компрессионных приборах (одометрах (АКР-2)), исключающих возможность бокового расширения образца грунта при его нагружении вертикальной нагрузкой.

• Диапазон давлений, при которых проводят испытания, определяется в программе испытаний или принимается в пределах полуторного значения проектного давления на грунт.

• Для испытаний используют образцы грунта ненарушенного сложения с природной влажностью или водонасыщенные или образцы нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности.

• Образец должен иметь форму цилиндра диаметром не менее 71 мм и отношение высоты к диаметру 1:3,5.

Оборудование и приборы

• В состав установки для испытания грунта в условиях компрессионного сжатия должны входить:

- компрессионный прибор (одометр), состоящий из рабочего кольца, цилиндрической обоймы, перфорированного вкладыша под рабочее кольцо и поддона с емкостью для воды;

- механизм для вертикального нагружения образца грунта;

- устройства для измерения вертикальных деформаций образца грунта.

• Конструкция компрессионного прибора должна обеспечивать:

- подачу воды к образцу снизу и отвод ее;

- первоначальную нагрузку на образец, создаваемую весом штампа и закрепленными на нем измерительными приборами не более 0,0025 МПа.

Дополнительно к этим требованиям конструкция компрессионно-фильтрационного прибора должна обеспечивать:

- подачу воды к образцу грунта снизу (схема восходящего потока) или сверху (схема нисходящего потока);

- отвод воды, профильтровавшейся через образец грунта, и накопление ее в мерном сосуде;

- непрерывную на протяжении всего испытания фильтрацию воды, герметичность основных деталей прибора.

Подготовка к испытанию

• Образец грунта в рабочем кольце взвешивают, покрывают с торцов влажными фильтрами и помещают в компрессионный прибор.

• После помещения образца проводят следующие операции:

- устанавливают образец на перфорированный штамп;

- регулируют механизм нагружения образца;

- устанавливают приборы для измерения вертикальных деформаций образца;

- записывают начальные показания приборов.

Проведение испытания

• Нагружение испытываемого образца проводят равномерно, без ударов ступенями нагрузки.

• На каждой ступени нагружения образца грунта снимают отсчеты по приборам для измерения вертикальных деформаций в следующей последовательности: первый отсчет - сразу после приложения нагрузки, затем через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30 мин и далее с интервалом 1 ч в течение рабочего дня, а затем в начале и конце рабочего дня до условной стабилизации деформации образца.

• За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость деформации образца, не превышающую 0,01 мм за последние 4 ч наблюдений для песков, 16 ч - для глинистых и 24 ч - для органо-минеральных и органических грунтов.

• После окончания испытания образца грунта необходимо удалить воду сверху образца и из поддона, опустить арретир, снять нагрузку, взвесить рабочее кольцо с грунтом, определить влажность и массу сухого грунта.

• В процессе испытания ведут журнал.

Обработка результатов

• Для определения характеристик Е по результатам испытания для каждой ступени нагружения вычисляют:

- абсолютную вертикальную стабилизированную деформацию образца грунта Dh, мм, как среднее арифметическое показаний измерительных приборов за вычетом поправки на деформацию компрессионного прибора D;

- относительную вертикальную деформацию образца грунта.

• По вычисленным значениям строят график зависимости ε = f(p).

• Через точки графика проводят осредняющую плавную кривую или аппроксимируют эти точки монотонной зависимостью.

• Модуль деформации Е, МПа, в интервале давлений р_i и p_i+1 вычисляют с точностью 0,1 МПа по формуле:

где e_i и e_i+1 - значения относительного сжатия, соответствующие давлениям p_i и p_i+1;

b - коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в компрессионном приборе и вычисляемый по формуле:

где v - коэффициент поперечной деформации, определяемый по результатам испытаний в приборах трехосного сжатия.

При отсутствии экспериментальных данных допускается принимать v равным: 0,30 - 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 0 £ I_L £ 0,25; 0,38 - 0,45 при 0,25 < I_L £ 1,0 - для глин. При этом меньшие значения v принимают при большей плотности грунта.