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 = σ₂/σ₁. (1)

Нормальное давление следует з адавать исходя из условий работы грунта основания в интервале давлений, соответствующи х давлению, эквивалентному природному σ_э или давлению, соответствующему структурной связности σ_стр*, 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 / L_i - 1 ), (2 )

где σ₂ - давление в капилляр е, равное боковому давлению в образце, в МПа;

σ₀ - атмосферное давление в МП а;

L₀ - дли н а столбика воздуха до опы та при атм осферном давлении;

L_i - 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 l_r = l_θ к приращени ю относительной вертикальной деформации l_z при постоянной нор м альной нагрузке σ_z и при условии допущения равномерного расширения образца по высоте:

μ = l_r /l_z . ( 3)

Нормальное давление в опыте должно быть больше σ_стр и меньше разрушающего. Вертикальные деформации грунта измеряются по перемещению штампа. Поперечное расширение l_r = l_θ 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;

R₀ - 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 l₂ = l₃ = 0. Для случая осеси ммет ри чн ой деформации, когда l₂ = l₃

( 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 W_L и на границе рас к аты вания W_P (ГОС Т 5183-77)**⁾, удельный вес γ_r (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 σ_р на образец от растянутой резины:

σ_р = (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 f₁ по формул е:

f₁ = N ' / Q , ( 9 )

где f₁ - 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 e₀ - 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 σ_стр. грунта и величиной разрушающей нагрузки σ_разр.

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 l_z ( п рил. 7).

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

В формуле 4 площадь в олюмо мет ра f и об ъ ем образца U = 2 πR₀² H величин ы - постоянные.

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

f /(2U) = K,

l_r = K ∆ h₀ .

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 σ_z . 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 σ₁ , МПа	Вертикальн ы е деформации образ ца H , мм			Относительная вертикальная деформация образца ∆ H / H	Показание манометра, мм	L₀	L_i	Боковое давление σ₂ = σ₃ , МП а	Коэ ф фициент бокового давления покоя ξ
Дата	Суточное время, ч	Время от начала опыта	возду х а	возду х а	Вертикальное давление σ₁ , МПа	1	2	средняя	Относительная вертикальная деформация образца ∆ H / H	Показание манометра, мм	L₀	L_i	Боковое давление σ₂ = σ₃ , МП а	Коэ ф фициент бокового давления покоя ξ
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	0 ,608

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: G_m

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 J_L	Структурная связность 1 - β
W_L	W_P	J_P	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 J_L	Структурная связность 1 - β
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, σ₁ , МПа	От н осительны е деформации, ∆ H / H	Коэффици ент порис тости e_п	Боковое д а влен ие σ₂ = σ₃ МПа	К оэффициент боковог о давлени я покоя ξ₀
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
Дата	Суточное время, ч	Время от начала опыта, сут	воздуха	воды	на рычаг H	σ₁ , МПа	1	2	средняя	Тарировочная поправка	Средняя деформация ∆ H	Относительная деформация ∆ H / H	Отсчет по волюмометру, мм
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, см²			Положение мениска в волюмометре			∆ υ /∆ h
№ опыта	начальн ы й	конечный	∆ υ	h_нач.	h_конеч.	∆ h	∆ υ /∆ 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: Q_m

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 J_L	Структурная связность 1 - β
W_L	W_P	J_P	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 J_L	Структурная связность 1 - β
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 = l_z	f /2U	∆h	Поперечная деформация l_r = K ∆ h	Коэффициент поперечного расширения μ = l_r / l_z
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
	метрическая система	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

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