герб

ГОСТы

флаг

Рекомендации Рекомендации по методам определения коэффициентов бокового давления и поперечного расширения глинистых грунтов

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
НАУЧНО-
И ССЛЕДОВАТЕЛЬСК ИЙ ИНСТИТУТ
ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
ИМЕНИ Н .М. ГЕРСЕВ АН ОВА
ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО МЕТОДАМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
КОЭФФИЦИЕНТОВ БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ
И ПОПЕРЕЧНОГО РАСШИРЕНИЯ
ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

МОС К ВА - 1978

В Р еком ендаци ях изложены методы определен ия бокового давлен ия и поперечного расширения глини сты х грунтов в стабил омет рах типа Б с площадью штампа, равной площади образц а. Конструкция стабил омет ра позволяет передавать независимо друг от друга вертикальное и боковое давления измерять боковое давление, вертикальны е (продольны е) и объемные деформац ии. Поперечное расширение грунта вы числяют по количеству вы тесненн ой жидкости из гидравлической камеры в волюмо мет р на основе принятого положения, что поперечные деформации пропорциональны изменению уровня жидкости в волюмо мет ре.

Методы разработан ы применительно к глинистым грунтам от текучей до полутвердой консистенции.

Достоверность п редл оженны х методов подтверждена исследованиями бокового давления и поперечного расширения характерны х видов глинистых грунтов и некоторых материалов эталонов.

Рекомендац и и предназначены для инженерно-технических работников производственных и научно-исследовательских грунтовых лабораторий.

Рекомендации составлены в лаборатории методов исследования Н И И оснований старшим научным сотрудником Г.В. Сорокиной. В экспериментальных исследованиях принимали участие мл. научн. с отр. Н.П. Б етел ев и ст. т ехник Г.П. Шишкина.

1. Общие положения

1 .1 . Рекомендации предназначены для инж енерно- техни чески х работников п ро изводств енны х и научно- исследовательских грунтовых лабораторий, произ водящих исследование грунтов оснований гражданских и промышленных сооружений.

1 .2 . Рекомендации распространяю тся на определение коэффиц иентов бокового давления покоя ξ и поперечного расширения μ глинистых грунтов ненарушенного и нарушенного сложения от те кучей до полутвердой консистенц ии при определении бокового давления и поперечного расширения в стабил ометрах типа Б, при нормальных давлениях до 0 ,5 МПа.

Конструкция стаб ил ометра позволяет передавать на образец независимо друг от друга вертикальное и боковое давлени е и измерять боковое давление, продольны е (вертикальны е) и объемны е деформации.

1 .3 . Коэффициентом бокового давления покоя следует называть коэффициент бокового давления для грунта в стабилизированном состоянии при неизменн ом положении вертикальны х сечений образца и отсутствии касательных напряжений по ним.

1.4 . Коэффициент бокового давления покоя ξ грунта определяется из отношения бокового давления σ2 = σ3 к нормальному давлению σ1 :

ξ = σ21.                                                                         (1)

Нормальное давление следует з адавать исходя из условий работы грунта основания в интервале давлений, соответствующи х давлению, эквивалентному природному σэ или давлению, соответствующему структурной связности σстр*, и заданному прое ктному давлению.

*) Р уководство по определению прочности илов и зато рфо ванны х грунтов, М., Стройи здат, 1977 .

Боковое давление определяется из опыта в стаб ил омет ре с применением аэростатического маноме тра (капиллярная трубка). Боковое давление вычисляется по формуле:

σ 2 = σ 0 ( L 0 / Li - 1 ),                                                              (2 )

где σ 2   - давление в капилляр е, равное боковому давлению в образце, в МПа;

σ 0    - атмосферное давление в МП а;

L 0    - дли н а столбика воздуха до опы та при атм осферном давлении;

Li     - длина столбика возду х а после сжатия в конц е опы та.

1.5 . Коэффициент поперечн ого расширения μ определяется из отношения приращения относительной поперечной деформации lr = lθ к приращени ю относительной вертикальной деформации lz при постоянной нор м альной нагрузке σz и при условии допущения равномерного расширения образца по высоте:

μ = lr /lz .                                                               ( 3)

Нормальное давление в опыте должно быть больше σ стр и меньше разрушающего. Вертикальные деформации грунта измеряются по перемещению штампа. Поперечное расширение lr = lθ рекомендуется измерять по количеству в ы тесненной жидкости из гидравлической камеры в волю мо метр и, принимая, что поперечные деформации пропорциональны изменению уровня жидкости ∆ h в вол ю мометре, вычислять по форм уле:

                                                  (4)

где f - площадь трубки вол ю мо мет ра;

h - изменение положения мениска в волюмометре;

R 0 - радиус образца до опыта;

H - высота образца до опыта.

1.6 . Коэ ффициенты бокового давления и поперечного расширения с вязаны между собой зависимостями:

ξ = μ /( 1 - μ );                                                            ( 5 )

μ = ξ /( 1 + ξ ).                                                            ( 6 )

Следует иметь в виду, что эта зависимость с праведлива для случая, когда главны е деформации l 2 = l 3 = 0. Для случая осеси ммет ри чн ой деформации, когда l 2 = l 3

                                                     ( 7 )

2. Требования к аппаратуре и подготовке образцов глинистых грунтов для определения бокового давления и поперечного расширения в стабилометре

Подготовка образцов

2 .1 . Для определен ия бокового давления и поп ереч ного рас ширения глини стых грунтов ненарушенного сложения образ цы должны отбираться из скважин с уровня зачищенного забоя грунтоносами, желательно обу ри вающи ми , обеспечиваю щими ненарушенное сложение и сох ранение природной влажности образцов, или из откры ты х выработок в виде монолита размером 20×20×20 см, а для ил ов, сохраняю щих форму только в жесткой таре, м етодом режущего кольца по ГОСТ 5182 -78*). Диаметр образцов должен быть не менее 70 м м при высоте не менее двух диаметров.

*) Грунты. Метод лабораторного определения об ъ емного вес а, М., Издательство стандартов, 1978 .

2 .2 . Для определения бокового давления и поперечного расширения грунтов нарушенного сложения рекомендуется готовить образцы трамбованием глинистого грунта пластичной консистенции в цил индре диаметром 55 мм и высотой 130 мм. Для обеспечения наибольшей однородности образцов рекомендуетс я готовить грунт заданной плотности в лотке размером 150 ×150×150 мм одновременно для четы рех образцов диаметром 55 мм. В лоток следует закладывать грунт текучей или теку чепл асти чн ой консистенции и доводить его до заданной плотности по методике, изложенной в Руководстве**.

** ) См. ссылку на 1 стр.

2.3 . Для определения бокового давления и поперечного расширения в стабилометре образцы грунтов должны иметь форму правильных цилиндров. Рекоменд уется применять образцы диаметром 55 м м и высотой 120 - 130 мм в зависимости от ожидаемой осадки грунта под вертикальной нагрузкой.

2 .4 . Для получения образцов в виде правильных цилиндров из глинистых грунтов рекомендуется применять прибор, снабженный заменяемой мн ого зубой полой фрезой. Описание прибора дано в п рил. 1. Мо нолит грунта помещают на стол прибора, закрепляют через жесткие стенки в тисках и с помощью механизма подъ ема стола подводят к основанию полой фрезы. Затем включают электродвигатель в электросеть. Фреза начинает вращаться, врезается в монолит и вы буривает образец. Когда верхняя пл оскость фрезы совместится с поверхностью мо нолита, стол с монолитом постепенно опускают механизмом до упора. Электродвигатель вы ключают из электросети. Фрезу с образцом отвинчивают от верхней крышки, и образец вы давливают штампо м сниз у вверх . Цилиндрические образцы допускается вы резать тонкостенным металлическим стаканом с тонким режущим краем.

2.5 . Дл я каждого образца исследуемого грунта должна быть определена плотность γ (ГОСТ 5182-78 ) и влажность (ГОСТ 5180-75)*) до и после опыта.

* ) Грунты. Метод лабораторного определения влажности. М., Издательство стандартов, 1975 .

2 .6 . Дл я каждого исследуемого на боковое давление и поперечное расширение грунта должны быть определены: влажность на г ранице текучести WL и на границе рас к аты вания WP (ГОС Т 5183-77)**), удельный вес γr (ГОСТ 5181 -78)***) и структурная связность методом расплющи вани я. («Инструкция по определению структурной связности пластичных глинистых грунтов». М., М аш ст ройи здат, 1950 ).

** ) Грунты. Метод лабораторного определения границ текучести и раскатывания. М., Издательство стандартов, 1977 .

*** ) Г рунты . Метод лабораторного определения удельного веса, М., Издательство стандартов, 1978 .

А п паратура

2 .7 . Дл я определения бокового давления в глинистых грунтах м ожет быть использован стабил омет р типа Б (рис. 1) с площадью образца, равной площади штока, любой конструкции, допускающей испытание образцов с отношением высоты к диаметру от 2 до 3 , измерение бокового давления без возможности поперечных деформаций образца. Стабилометр должен быть снабжен нагрузочны м устройством рычажного типа, обеспечивающим плавность приложения нагрузки и постоянство вертикального давления на образец в течение опы та.

Д л я замера объемных деформаций при определении поперечных расш ирений стабилометр должен иметь волю мо мет р 1, соединенный с гидравлической камерой и клапан (кран) 2 перекрытия соединительной трубки (рис. 2). Мо жет быть также использована приставка для замера объемных деформаций, соединенная с прибором (рис. 3), разработанн ая в институте.

Приставка состоит из во люмом ет ра или измерительной трубки 1 для замера объемных деформац ий, бачка 2 для заполнения водой рабочей камеры и долив а воды в во лю мо мет р. Эта система соединяется с ресивером для передачи и поддержания бокового давления при необходимости с оздания заданного напряженного состояния. Устройство для измерения объемн ых деформаций оборудовано вентилями. Вентиль 6 перекрывает доступ воды в измерительное устройство из рабочей камеры; 5 и 4 отключают резервный бачок 2 и мерную трубку 1 , и вентиль 3 служит для слива воды из измерительной трубки.

2 .8 . Боко вое давление в образце при приложении вертикальной нагрузки следует измерять аэростатическим манометром.

Прибор должен обеспечивать максимальное боковое давление не менее 0 ,4 МП а, измеряемое по шкале манометра с точностью 0,001 МП а.

2 .9 . Резиновая оболочка 10 (см. рис. 1) отделяющая образец грунта от гидравлической камеры 6 , заполненной водой, должна соответствовать диаметру образца и быть на 6 - 7 см длинн ее корпуса камеры. Прочность резины должна обеспечивать испы тание грунта в стабил ометре при нормальных нагрузках до 0 ,5 МПа.

Перед оп ы том следует определять по формуле боковое давление σр на образец от растянутой резины:

σр = (D/d - 1)2bE/D,                                                          (8)

D - внутре н ний диаметр резиновой оболочки до рас тяжения;

d - диаметр образца;

b - толщина стенки резиновой оболочки;

E - модуль упругости резины при растяжении *).

Рекомендуетс я толщина резиновой оболочки от 0,5 до 1 мм.

Примечание *) . Прозрачная резина изделий, изготовляемых Б аковским резиновым заводом по ГОСТ 4645-49 , имеет Е-0,9 МПа и сопротивление разрыву 15 МПа при восьмикратном удлин ении.

2 .10 . Осевая нагрузка на образец должна передаваться методом принудительного наг ру жени я через жесткий штамп. Для передачи осевой нагрузки рекомендуется пользоваться рычажными прессами типа пресса системы В.М . В есел овского, описание которого дано в прил. 2.

2.11 . Осевую деформацию образца грунта следуе т определять по перемещению штампа, а измерение осевой деформации производить самописцем или индикатором часового типа (мессу ра) с точностью до 0 ,01 мм. Индикаторы должны иметь паспорт, подтверждающий точность из м ерен ий и прохождение государственной поверки.

Рис. 1 Модернизированны й стабиломет р Цилю рик а:

1 - днище; 2 - перфорированное основание; 3 - канал, 4 - трубка для удаления воды из образца; 5 - к орпус камеры ; 6 - гидравлическая кам ера; 7 - рабочая к аме ра; 8 - патрубок, соединяю щий аэростатический манометр 9 с гидравлической камерой; 10 - резиновая оболочка; 11 - выступы сте нки корпуса кам еры; 12 - металли ческий фланец; 13 - штамп; 14 - стяжны е болты; 15 - трубка для заполнения гидравлической камеры водой; 16 - отверстия под стяжны е болты

Рис. 2 Модернизировавши й стабиломет р Медков а:

1 - волюмомет р; 2 - кл апан (к ран) перек рытия т ру бки волюмомет ра; 3 - ме ссу ры

Рис. 3 Приставка для замера объемны х деформаций, соединенная с модерниз ированны м стабил омет ро м М едк ова

2 .12 . При передаче осевой нагрузки на образец посредством пресса следует провести его тарировку и определить коэффициент трения f 1 по формул е:

f 1 = N ' / Q ,                                                                       ( 9 )

где f 1 - ко э ффициент трения рычажного пресса;

N ' - усилие, передаваемое на шток рычажным прессом;

Q - задавае м ая нагрузка.

2 .13 . Стабил омет р н еобходимо перед работой о прессовать. Для оп рессовки стабил омет р собирают в соответствии с п. 2.15., заполн яют гидравлическую камеру дистиллированной, прокипяченной водой в соответствии с пп . 2.16; 2.17. В рабочую камеру помещают металлическую болванку, равную размеру образца, задают гидростатическ ое давление до 0,5 МП а. Под давлением камеру выдерживают 24 часа. Если падени я давления за это время не происходит, прибор можно и спользовать для испытания грунтов.

Стабилометр следует также п ро тари ро вать с металлической болванкой для установления поправок на деформации.

2 .14 . Определение бокового давления и поперечного рас ширения грун тов должно производиться в помещении с конди ционером для поддержания постоянной температуры.

Испытания могут также производиться в термокамере. Кратковременн ы е испытания допускается проводить в камере из терм оизоляционного материала (с м. прил . 3).

Подготовка прибора к определению бокового давления и поперечного расширения г рун тов

2.15 . Перед определением бокового давления или поперечного расширения грунтов все части стабил омет ра тщательно протирают. Стабилометр собирают в следую щей последовательности. Внутрь корпуса камеры 5 пропускают резиновую оболочку 10 и натяги вают ее на выступы корпус а камеры (см. рис. 1 ). Резиновую оболочку загибают на в н ешнюю сторону корпуса и закрепляют резиновыми уплотнителями круглого сечения в желобках. Корпус камеры ставят на днище 1 , а на верхний торец корпуса помещают круглый ме таллический фланец 12 , с отверстиями под стяжные болты. Ве рхний фланец с днищем соединяют стяжными болтами 14 . Дл я лучшей герметизации камеры между торцами корпуса, днищем и верхни м фланцем проклады вают резиновые уплотняющи е кольца круг лого сечения.

2 .16 . Проверяют камеру стабил ом ет ра на абсолютную герм етичность. Для этого в рабочую камеру наливают воду на 1 - 2 см выше вых одящей в камеру резиновой оболочки - диафрагмы, а в гидравлическую камеру вдувают воздух. Если в рабочей камере появляются пузырьки воздуха, то резиновую диафрагму следует заменить. Если воздух не проходит через диафрагму, то стабил омет р погружается в сосуд с водой так, чтобы вода покрыла все соединен ия, включая соединения верхнего прижимного кольца с верхним фланцем корпуса прибора. По выходу пузы рьков воздуха устанавливается место негерметичности прибора. Негерметичность устраняется.

2 .17 . Аэростатический манометр стабилометра должен быть перед работой п ро тари ро ван по воде при вертикальных нагрузках до 0 ,4 - 0 ,5 МПа.

Коэффи ц иент бокового давления воды в неподвижном состоянии должен быть равен единице. Рабочую камеру через трубку 4 (с м. р ис. 1) заполняют прокипяченной дистиллированной водой.

Для этого на трубку 4 надевают резиновый шланг с воронкой на конце, который приподнимают выше камеры. После заполнения камеры водой перекрывают ее резиновой прокладкой и зажимают верхним фланцем. Проверяют отсутствие воздуха в камере. При наклонном положении камеры снимают резиновый шланг и закрывают трубку 4 . Через трубку 15 заполняют гидравлическую камеру дистиллированной прокипяченной водой до момента, когда вода начнет стекать из отверстия трубки 8 , затем проверяют в камере отсутствие пузырьков воздуха. Закрывают клапан трубки 15 ; вставляют в отверстие трубки 8 аэростатический манометр и закрывают его сверху резиновой прокладкой, прижимаемой винтом. После этого несколь ко раз переворачивают (кантуют) стабилометр для того, чтобы убедиться в отсутствии пузырьков воздуха в гидравлической камере. Если пузырьки воздуха есть, стабилометр ставят наклонно так, чтобы входное отверстие для манометра было несколько выше. При этом пузырьки воздуха собираются у входа в отверстие патрубка манометра. Удаляют пузы рьки воздуха и трубку дополняют дистиллированной прокипяченной водой при помощи резиновой груши или пипетки. Укрепляют в приборе манометр и операцию по проверке отсутствия пузырьков воздуха повторяют. Если пузырьки воздуха отсутствуют, прибор тарируют по воде при нагрузках 0,01; 0,02 ; 0 ,03 ; 0 ,05 ; 0 ,075 ; 0 ,1 ; 0 ,15 ; 0 ,2 ; 0 ,3 ; 0 ,4 МПа. Каждую ступень нагрузки выдерживают до 1 часа. Записывают показания манометра. Вычисляют боковое давление воды по формуле п. 1.4, строят график за в исимо сти бокового давления от вертик ал ьного. Определяют средний к оэффициент бокового давления и его отклонение от единицы. Погрешность в определен ии ξ должна не превышать 2 - 3 % (п рил. 4).

2 .18 . Для определения бокового давления и поперечного расши рения глинистых грунтов образ ец в виде цилиндра, вы резанны й в соответствии с п. 2.1 или подготовленный в соответствии с п . 2.2 после определения плотности по ГОСТ 5182-78 , помещают в стабилом ет р, собранный в соответствии с п. 2.15 .

П ри определении бокового давления и поперечного р асширения водонасыщ енны х грунтов через резиновый с воронкой шланг, надетый на трубку 4 , заливают воду так, чтобы она вытеснила воздух из днища и выступила на поверх ность перфорированного штампа 2 . Затем, надев на трубку 15 резиновы й шл анг с резиновой грушей, отсасы вают воздух из гидравлической кам еры, при этом резиновая оболочка выгибается в сторону стенок корпус а камеры . Цилиндр с образцом, покры ты й по торцам бу мажны ми фильтрами, помещают на верхний фланец над рабочей кам ерой и постепенн о образец из стакана вы давливают в камеру. После того как образец погрузится на 1 - 2 см ниже верхнего края резиновой оболочки, постепенно впускают воздух в гидравлическую камеру, чтобы резиновая оболочка начала принимать свое первоначальное положение. Трение образца о рез иновую оболочку обеспечит плавное продвижение образца сверху вниз. Вновь отсасы вают воздух и проверяют достижение образцом нижнего штампа прибора и его установку строго по центру рабочей камеры ст абил омет ра.

2 .19 . Ги дравлическую камеру стабилометра заполняют прокипяченной дистиллированной водой в соответствии с п. 2.17. Устанавливают в отверстие трубки 8 аэростатический манометр. На верхнюю плоскость образца кладут штамп.

3. Метод определения коэффициента бокового давления глинистых грунтов

Определение бокового давления глинистых грунтов

3 .1 . Образец грунта, установленный в стабил омет р, помещают п од пресс и передают на него нагрузку ступенями.

П ервая ступень нагрузки должна бы ть равной ~ σ стр. или σ э , т.е . тому давлению, которы м образец был обжат в природе, в соответствии с п. 1.4.

Каждая по сл едующ ая ступен ь нагрузки оп ределяетс я состоян ием грунта.

Для грунтов текучей и те ку чепл асти чн ой консистенции первая ступень нагрузки - 0 ,01 МП а, а затем 0 ,025 ; 0 ,05 ; 0 ,075 ; 0 ,1 ; 0 ,15 МПа, для грунтов пластичной консистенции первая ступень нагрузки - 0 ,025 МПа и далее 0 ,05 ; 0 ,1 ; 0 ,15 ; 0 ,20 ; 0 ,30 ; 0 ,40 МПа, для грунтов полутвердой консистенции от 0,1 и далее через 0,1 МПа до 0,5 МПа.

Каждая ступень нагрузки должна быть выдержана до условной стабилизации деформации, равной 0 ,01 мм за 12 час.

3 .2 . Записывают показание аэростатического манометра и показания мессу р до приложения вертикальной нагрузки.

3.3 . Осевую деформацию грунта по мессу ре рекомендуется записывать через 1 , 2 , 5 , 10 , 15 , 30 , 60 мин. и далее через 1 час в течение дня, а затем 2 раза в сутки.

3 .4 . После приложения вертикальной нагрузки показания аэростатического манометра рекомендуется записывать параллельно с осевой деформацией.

3.5 . Одновременно с показаниями аэростатического манометра следует измерять температуру воздуха и воды.

3.6 . Результаты наблю дений за деформацией образца и показания аэростатического манометра записывают в журнал (п рил. 5).

3.7 . Опыт продолжается до условной стабилизации осевых деформаций и до стабилизации показаний аэростатического манометра.

Обработка результатов определения бокового давления глинистых грунтов

3 .8 . На основании показаний аэростатического манометра вычисляют боковое давление по формуле 2 п. 1.4.

Обработку результатов опыта проводят одновременно с наблюдениями.

3.9 . Строят графики зависимости изменения коэффициента бокового давления под постоянной нагрузкой от времени.

За коэффициент бокового давления покоя принимают коэффициент бокового давления, полученный для образца в стабилизированном состоянии.

3.10 . Строят графики зависимости коэффициента бокового давления покоя от нормального напряжения на образец.

3 .11 . Вычисляют изменение во времени коэффициента пористости грунта по д постоянной нагрузкой и в зависимости от нормальной нагрузки по формуле:

                                                    ( 10 )

где e 0   - начальный коэффициент пористости при вертикальном давлении, равном нулю;

h / h     - относительная деформац ия грунта.

3 .12 . Результаты определения коэ ффициента бокового давления покоя предс тавляются в табличной форме в зависи мости от нормальной нагрузки, коэффициента пористости и консистенции.

При условии полного в о дон асыщ ени я для кажд ого коэффициента пористости e п может быть вычислена влажность из формулы:

                                                         ( 11 )

                                                     ( 12 )

Пример оформления результатов определения коэфф и циента бокового давления приведен в п рил. 6.

4. Метод определения коэффициента поперечного расширения глинистых грунтов

Определения поперечного расширения глинистых грунтов

4 .1 . Стабил ометр, снабженный волю мометро м (см. р ис. 2), подготовленный к работе в соответствии с пп . 2.15; 2.16, с заложенным в него в соответствии с п. 2.18 образцом, с заполненной водой гидравлической камерой по п. 2.17, помещают на столик пресса (п рил. 2) и центрируют образец.

Устанавливают месс у ры и начальный уровень воды в волю мом етре.

Записывают в журнал ( п рил. 7) начальные показания по мессу рам и начальное показание по шкале волю мо метра. Во лю мометр должен быть п ро тариро ван в соответствии с п рил. 8.

4 .2 . Кл адут на подвеску пресса груз, соответствующий заданной вертикальной нагрузке. Величина нормального давления на образец должна быть в интервале между величиной структурной прочности σстр. грунта и величиной разрушающей нагрузки σразр.

4 .3 . Записывают в журнал (прил. 7) п оказания мессу р и уровень жидкости в волюмометре сразу после приложения нагрузки в течение 5 мин через 1 мин, затем через 10 , 15 , 30 , 60 мин и далее через 1 час в течение первого дня, в последующие сутки в начале и в конце рабочего дня. Опыт продолж ают до условной стабилизации деформации грунта.

Обработка результатов опыта

4 .4 . По показаниям м ессу р, с учетом поправок на деформацию прибора при каждой заданной нагрузке, вычисляют относительную среднюю продольную (вертикальную) деформацию грунта в стабил ометре lz ( п рил. 7).

4 .5 . По формуле 4 п. 1.5 вы числяют относительную поперечную деформацию грунта в стабил омет ре lr (см . п рил. 7).

В формуле 4 площадь в олюмо мет ра f и об ъ ем образца U = 2 πR 0 2 H величин ы - постоянные.

Величиной lz при относительной деформации менее 4 % можно пренебречь, тогда

f /(2U) = K,

а

lr = K h 0 .

Дл я определения величины f в олю мо мет р стабил омет ра тарируют (п рил. 8), после чего определяют к он станту прибора K .

4 .6 . Нах одят коэффициент поперечной деформации образца по формуле 4 для каждого задан ного значения σz . Пример оформления результатов определения к оэффициента поперечного расширения приведен в п рил . 9.

Приложение 1

Прибор для подготовки образцов из глинистых грунтов и торфа для испытания в стабилометре и кручением

Прибор (рис. 4) предназначен для подготовки из монолитов образцов в виде сплошного или полого цилиндра в лаборатория х, исследующих грунты в строительны х целях. Прибор имеет сл едующие параметры: высота станины 1660 мм, длина 830 мм, ширина 840 мм, масса 302 кг. Диаметр заменяемой мн огозубой полой фрезы для вы буривания сплошного цилиндра 100 мм (92 ; 55 ; 38 мм), высота 200 мм (180 ; 130 ; 76 мм). Диаметр заменяемого д ву хп еро вого сверла с однозаходны м отводящим стружку шнеком для подготовки полого цилиндра 51 мм (29 ; 20 мм), высота 200 мм (76 мм).

Мощ н ость электродвигателя типа АОЛ 22-4 дл я вращения режущих инструментов 0 ,4 к вт, скорость вращения 1500 об/мин, скорость вращения шпинделя 30 об/мин. Ход стола подачи монолита 300 мм. Максимально допустимые размеры обрабатываемого монолита 200 × 200 × 200 мм.

Прибор состоит из станины, эле к тродвигателя, механизма подъема стола, системы блоков и платформы для у равновеши вающи х стол; грузов, тисков для закрепления монолитов, сменных режущих инструментов - двухперового сверла для вы буривания центральной части образцов и многозубой полой фрезы для обу ри вани я образца грунта. Мн ого зубая полая фреза снабжена системой спиральных канавок по высоте, внутренний диаметр фрезы по зубьям меньше диаметра ее полой части.

Прибор исключает нарушение структуры грунта при вырезывании и ускоряет процесс их подготовки к исследованию в 5 - 10 раз по сравнению с ручным вырезы ванием образцов.

Прибо р разработан НИИОС П совместно с ЭК Б ЦНИИ СК, изготовлен на экспериментальном заводе ЦНИИСК Госстроя СССР и успешно применяется в лабораториях. Чертежи прибора могут быть получены в НИИОСП по адресу: 109389 , Москва, Ж -389 , 2 -я Институтская ул., д. 6 .

Рис. 4 Прибор для подготовки образц ов из глинистых грунтов и торфа для испытания в стабил ом етре и кручением

1 - электродвигатель; 2 - станина; 3 - двухперо вое сверло для выбуривания ц ентральной части образца; 4 - мн огозубая полая фреза; 5 - тиски для закрепления монолитов; 6 - механизм подъема стола; 7 - платформа для уравновешивающих стол грузов; 8, 9 - системы блоков

Приложение 2

Рычажный пресс системы В.М. Веселовского

Пресс (рис. 5) рекомендуется для передачи осевой нагрузки на образец грунта, испытываемый в камере трехосного прибора. Пресс имеет четыре рабочих места, т.е. одновременно возможно вести испытания в четырех камерах трехосного прибора.

Давление на шток трехосного прибора передается через плунжер посредством двойных рычагов. Общее отношение плеч рычагов равно 1 :20 .

Рис. 5 Рычажный пресс системы В.М. Веселовского:

1 - рычаг верхний; 2 - стойка столика; 3 - плунжер; 4 - верхняя стяжка; 5 - крышка столика; 6 - стойка рычагов, 7 - ры чаг нижний; 8 - подвес ка; 9 - ниж няя стяжка; 10 -балка

Приложение 3

Упрощенная камера для поддержания постоянной температуры при определении бокового давления и поперечного расширения грунтов.

Камера с внутренними размерами 200×280×550 мм вы полнена из термоизоляционного материала пенопласта толщиной 40 мм с окном из органического стекла для наблю дений за показаниями измерительных приборов (рис. 6). Камера расс читана для проведения испы тан ия в стабил омет ре типа Б (модернизированная система Цилю рик а или Медк ова с аэростатически м манометром при передаче нагрузки с помощью ры чажного пресса).

Поддержан и е постоянной температуры обеспечивается пропуском воды с заданной температурой по трубкам, расположенным у задней стенки камеры .

Рис . 6 Камера и з термо изоляционн ого матери ала

Приложение 4

Тарировка аэростатического манометра стабилометра по воде.

Условия о пы та следующие. В рабочую камеру с прессованного стабилометра заливается дистилли рованная прокипяченная вода. Камера перекрывается резиновой диафрагмой, на которую через штамп передается ступенями вертикальное давление. После приложения вертикальной нагрузки и выдержки ее в течение 1 часа записывают показания аэростатического манометра и вычисляют боковое давление по формуле 2.

График зависимости бокового давления от вертикального приведен на рис . 7. Коэффициент бокового давления вода должен быть равен единице. При определении б окового давлени я аэростатическим манометром погрешность измерений составляет до 3 %.

Рис. 7 Зависимость бокового давления σ2 в воде от вертикального давления σ1:

(Тарировка аэростатического манометра стабилометра типа Б по вод е)


Приложение 5

Журнал определения коэффициента бокового давления грунта в стабилометре

Фо рм а 1

Система и номер прибора: Стаби л ом етр типа Б, № 3;

Лаборатор ий номер образца: 192

Номенклатурный вид грунта: глинистый ил

Сложение грунта: ненарушенное

Условие испытания: без возможности бокового расширения

Длина капиллярной трубки манометра, мм: 186

Диаметр образца d , см: 5 ,55

Вы сота образца H , см: 13,2

Площадь образца F , см2: 23,8

Объе м образца U , см3: 314,2

Масса образца, г: 527 ,8

Объе мный вес γ, г/см3: 1 ,68

Влажность грунта W , доли единицы : 0 ,517

Дата

Суточное время, ч

Время от начала опыта

Температура , °С

Вертикальное давление σ 1 , МПа

Вертикальн ы е деформации образ ца H , мм

Относительная вертикальная деформация образца ∆ H / H

Показание манометра, мм

L 0

Li

Боковое давление σ 2 = σ 3 , МП а

Коэ ф фициент бокового давления покоя ξ

возду х а

возду х а

1

2

средняя

29/ VI

11

1'

21

22

0 ,0185

0 ,27

0 ,20

0 ,235

0 ,0018

35

174

151

0 ,0151

12

1 ч

21

22

0 ,0185

0 ,70

0 ,45

0 ,575

0 ,0044

33

174

153

0 ,0137

18

7 ч

21

22

0 ,0185

1 ,38

1 ,23

1 ,305

0 ,010

30

174

156

0 ,0115

18/ VII

10

20 сут

21

22

0 ,0185

6 ,02

6 ,05

6,035

0 ,0457

30

174

156

0 ,0115

0 ,621

19/ VII

10

21 сут

21

22

0 ,0185

6 ,035

6 ,070

6 ,052

0 ,0458

30

174

156

0 ,0115

21/ VII

12

1'

21

22

0 ,025

6 ,985

7,015

7 ,000

0 ,0531

47

174

139

0 ,025

21/ VII

18

6 ч

21

22

0 ,025

7 ,265

7 ,205

7 ,235

0 ,0548

37

174

149

0 ,0167

25/ VII

12

4 сут

21

21 ,5

0 ,025

7 ,805

7 ,615

7 ,710

0 ,0584

35

174

151

0 ,0152

0 ,608

26/ VII

12

5 сут

21

21 ,5

0 ,025

7 ,805

7 ,615

7,710

0 ,0584

35

174

151

0 ,0152

Исп ы тание провел:

Приложение 6

Результаты определения коэффициента бокового давления покоя глинистых грунтов

Форма 2

Лабораторный номер обра з ца: 192

Номенклатурн ы й вид грунта: глин ис тый ил

Геологиче с кий индекс: Gm

Место отбора грунта: объект К

Наименова н ие и № выработки: ск в. 5.

Глубина отбора грунта, м: 2 - 2 ,3 .

Система прибора: стаб ил ом ет р типа Б.

Условия проведения испытания: без возможности бокового расшире ни я.

Характеристи к а образцов грун та до и спытания

П л астичнос ть, доли единицы

Вл ажн ость W , доли единицы

Объемный вес γ, г/с м2

Удельн ы й вес γ r , г/см

К оэффициент пори стости e

Степень влажности G

Показатель консистенции JL

Структурная связность 1 - β

WL

WP

JP

0 ,51

0 ,23

0 ,28

0 ,517

1 ,68

2 ,65

1,393

0 ,98

1 ,02

0,322

Примеча н ие .

* J P - чи с ло пластичности

Результаты исп ы тан ия

Вертикальное давление, σ 1 , МПа

От н осительны е деформации, ∆ H / H

Коэффици ент порис тости e п

Боковое д а влен ие σ 2 = σ 3

МПа

К оэффициент боковог о давлени я покоя ξ 0

0 ,00

0 ,00

1 ,393

0 ,00

0 ,0185

0 ,0458

1 ,284

0 ,0115

0 ,621

0 ,025

0 ,0572

1 ,256

0 ,0152

0 ,608

0 ,050

0 ,1535

1 ,026

0 ,0318

0 ,636

Среднее 0 ,622

Рис. 8 График зависимости бокового давления и относительной деформации от вертикального давления

Руководитель лаборатории:

И спытание провел:

Приложение 7

Журнал определения коэффициента поперечного расширения глинистых грунтов в стабилометре путем измерения объемных деформаций

Форма 3

Система и номер прибора: стаб ил омет р типа Б, № 4

Лабораторный номер образ ц а: 192

Номенклатурны й вид грунта: ил

Сложение грунта: ненарушенное

Условия испытани я: свободное расширение

Среднее приращение объема жидкости в вол юмом ет ре при перемещении мениска на 1 мм: 0 ,05741

Длина капиллярной трубки манометра:

Диаметр образца d , см : 5 ,55

Высота образца H , см: 13 ,2

Площадь образца F , см2 : 23 ,8

Объем образца U , см3: 314 ,2

Масса образца, г: 525

Объемный вес γ , г/см3: 1,67

Влажность грунт а, доли единицы : 0,498

Дата

Суточное время, ч

Время от начала опыта, сут

Температура, градусы, °С

Вертикальная нагрузка

Показание по мессурам, мм

Тарировочная поправка

Средняя деформация ∆ H

Относительная деформация ∆ H / H

Отсчет по волюмометру, мм

воздуха

воды

на рычаг H

σ 1 , МПа

1

2

средняя

11/ VII

10

5

21

22

2,37

0,02

16,28

16,55

16,41

-

16,41

0,1242

461

12/ VII

10

8

21

22

2,37

0,02

17,29

17,55

17,42

17,42

0,1319

466

13/ VII

10

7

21

22

2,37

0,02

17,78

17,96

17,87

-

17,87

0,1353

468

14/ VII

10

8

21

22

2,37

0,02

18,028

18,158

18,093

-

18,093

0,1370

469


Приложение 8

Тарировка волюмометра стабилометра

Волюмом ет р заполняют из бюретки водой при температуре 20 °. Записывают в форму 4 начальные и конечные показания по шкале бюретки и по шкале волюмометра. Эту операцию повторяют 8 - 10 раз. Затем вычисляют среднее приращение объема жидкости при перемещ ении мениска в волюмом етре на 1 мм.

Форма 4

№ опыта

Отсчеты по бюретке, см 2

Положение мениска в волюмометре

υ /∆ h

начальн ы й

конечный

υ

h нач.

h конеч.

h

1

1 ,8

4 ,1

2 ,3

14

53

39

0,0589

2

1 ,3

5 ,3

4 ,0

9

78

69

0 ,0580

3

1 ,4

4 ,5

3 ,1

15

70

55

0 ,05637

4

1 ,9

4 ,7

2 ,8

16

65

49

0 ,0572

5

4 ,7

7 ,9

3 ,2

21

76

55

0 ,0582

6

2 ,2

4 ,4

2 ,2

27

66

39

0 ,0564

7

4 ,4

6 ,8

2 ,4

25

68

43

0 ,0559

8

0 ,6

3 ,1

2 ,5

12

56

44

0 ,0569

9

2 ,5

5 ,2

2 ,7

20

67

47

0 ,0575

10

1 ,7

4 ,6

2 ,9

24

74

50

0 ,058

11

1 ,3

4 ,9

3 ,6

13

75

62

0 ,0581

Среднее 0 ,05741


Приложение 9

Обработка результатов определения поперечного расширения глинистых грунтов

Форма 5

Наименование и № в ыработки: ск в. 5 .

Глубина отбора грунта м : 2 - 2 ,3 .

Система прибора: стаб ил оме тр типа Б.

Условия проведе н ия испытания: свободное боковое расширение.

П л ощадь волюмо метра f , равная 0,05741 см2

Лабораторн ы й номер образца: 192

Но м енк латурный вид грунта: глинистый ил

Геологический индекс: Qm

Место отбора грунта: об ъ ект К

П л астичнос ть, доли единицы

Вл ажн ость W , доли единицы

Объемный вес γ, г/с м3

Удельн ы й вес γ r , г/см3

К оэффициент пори стости e

Степень влажности G

Показатель консистенции JL

Структурная связность 1 - β

WL

WP

JP

0 ,51

0 ,23

0 ,28

0 ,498

1 ,67

2 ,65

1,376

0 ,95

0 ,95

0 ,322

Результаты вычисления ко э ффициента поперечного расширения

Вертикальное давление σ z , МПа

Диаметр образца d , с м

Площадь образца F , см2

Высота образца H , см

Объем образца U ×2, с м3

Деформация образца ∆ H , см

Относительная деформация ∆ H / H = lz

f /2U

h

Поперечная деформация lr = K h

Коэффициент поперечного расширения μ = lr / lz

0 ,02

5 ,55

23 ,75

11 ,8

560 ,5

1 ,641

0 ,1242

0 ,000117

461

0 ,0539

0 ,434

0 ,02

5 ,55

23 ,75

11 ,8

560,5

1,742

0 ,1319

0 ,000118

466

0 ,0550

0 ,417

0 ,02

5 ,55

23 ,75

11 ,8

560 ,5

1 ,787

0 ,1353

0,0001184

468

0 ,0554

0 ,409

0 ,02

5 ,55

23 ,75

11 ,8

560 ,5

1 ,809

0,1370

0 ,000119

469

0 ,0558

0 ,407

Руководитель лаборатории:

Обработку провел :

Приложение 10

Соотношение между некоторыми единицами физических величин в метрической системе и системе СИ

Величина

Единица

Соотношение единиц

метрическая система

СИ

наименование

обозначение

Сила, нагрузка, вес

кгс

Ньютон

Н

1 кгс = 9 ,8 Н ≈ 10 Н

Поверхностная нагрузка

кгс /м2

Ньютон на квадратный метр

Н/ м2

1 кгс/м2 ≈ 10 Н/ м2

Давление

кг с/см2

П аск аль

Па

1 к гс/см2 = 9,8·104 Па ≈ 0 ,1 МП а

Механическое напряжение

кг с/см2

Паскаль

Па

1 кг с/см2 = 9 ,8 ·104 Па ≈ 0 ,1 МП а


СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения . 1

2. Требования к аппаратуре и подготовке образцов глинистых грунтов для определения бокового давления и поперечного расширения в стабилометре . 2

3. Метод определения коэффициента бокового давления глинистых грунтов . 8

4. Метод определения коэффициента поперечного расширения глинистых грунтов . 9

Приложение 1 Прибор для подготовки образцов из глинистых грунтов и торфа для испытания в стабилометре и кручением .. 10

Приложение 2 Рычажный пресс системы В.М. Веселовского . 11

Приложение 3 Упрощенная камера для поддержания постоянной температуры при определении бокового давления и поперечного расширения грунтов. 12

Приложение 4 Тарировка аэростатического манометра стабилометра по воде. 13

Приложение 5 Журнал определения коэффициента бокового давления грунта в стабилометре . 14

Приложение 6 Результаты определения коэффициента бокового давления покоя глинистых грунтов . 14

Приложение 7 Журнал определения коэффициента поперечного расширения глинистых грунтов в стабилометре путем измерения объемных деформаций . 16

Приложение 8 Тарировка волюмометра стабилометра . 17

Приложение 9 Обработка результатов определения поперечного расширения глинистых грунтов . 18

Приложение 10 Соотношение между некоторыми единицами физических величин в метрической системе и системе СИ .. 18

Еще документы скачать бесплатно

Интересное

Гост 10704 91 Гост 15150 Гост 2590 2006 Гост 8240 97 Гост 9 602 2005 Гост бетон Инструкция по переключениям в электроустановках Момент затяжки болтов НП 001 97 Пожарный гидрант гост 8220 85 Сварные швы гост Сортамент Двутавров Сортамент труб стальных квадратных гост Условные обозначения Швеллер сортамент