Определение показателей деформируемости грунта методом компрессии в одометре

бокового расширения.

Рис. 2.1. График развития осадки сооружения во
времени.

Деформация уплотнения происходит вследствие уменьшения объема пор грунта за счет более компактного размещения частиц при приложении сжимающих усилий, возникновения взаимных микро-сдвигов частиц, уменьшения толщины водно-коллоидных пленок и сопровождается отжатием воды из пор грунта.
Процесс уплотнения грунтов завершается не сразу после приложения нагрузки, а составляет некоторый отрезок времени, называемый временем стабилизации деформации.
Чем меньше размеры пор грунта, тем медленнее происходит стабилизация.

 На представленном графике видно, что за период возведения здания осадка сооружения на песчаном основании, практически стабилизировалась. Осадка же здания на глинистом грунте может продолжаться довольно длительно и после срока возведения сооружения (десятки лет).

е и напряжением . Зависимость называется компрессионной и устанавливается экспериментально в специальном приборе – одометре (компрессионном приборе).

Рис. 2.2. Компрессионные кривые.
1- грунта ненарушенной структуры;
2- грунта нарушенной структуры

Форма компрессионной кривой
определяется наличием или отсутствием
структурной прочности, обусловленной
связями между частицами грунта и
придающие скелету грунта способность
выдерживать некоторую нагрузку до начала
разрушения его каркаса.
При разрушении природной структуры
грунта происходит разрушение связей
между частицами скелета.

Даже если начальная плотность грунта нарушенной структуры будет такая же, как грунта ненарушенной структуры, то его уплотнение все равно начнется при самых малых нагрузках и сжимаемость будет значительно больше (кривая 2).

поперечного сечения образца
А= 60 cм2
- Высота образца h0=25 мм
Начальный коэффициент пористости
е0= (задается)
Отношение плеч рычага 1:10
Цена деления индикатора часового типа
ИЧ-10 - 0,01 мм

Рис. 2.3. Схема одометра.
1 – образец грунта;
2 – металлическое кольцо;
3 – днище прибора;
4 – перфорированные вкладыши для оттока
поровой воды;
5 – штамп для передачи вертикальной нагрузки;
6 – индикаторы часового типа для измерения
вертикальных перемещений (осадки).

Для испытаний грунт помещается в кольцо одометра.
Режим компрессионных испытаний,
то есть величина и количество ступеней давления определяется задачами расчетов по конкретному проекту.
В лабораторной работе приняты следующие ступени давлений:
50, 100, 200 кПа.
Осадка штампа фиксируется двумя индикаторами часового типа (правым и левым). Для устранения влияния перекоса на результаты опыта по двум отсчетам берется среднее арифметическое.

с держателями. 4. Бумажные фильтры.
5. Нож для подготовки образца грунта к испытаниям.

кольцо одометра.

1.

2.

отделяется от монолита с помощью ножа (прямой частью лезвия срезаются излишки грунта, выступающие из кольца сверху и снизу).

3.

4.

от остатков грунта для того, чтобы кольцо с грунтом поместилось в корпус прибора.

5.

6.

прибора. Предварительно на верхнюю и нижнюю поверхность грунта накладываются бумажные фильтры.

8.

7.

корпус прибора специальным ключом.

10. Устанавливается штамп для передачи вертикальной нагрузки.

на станину, имеющую рычажные устройства для создания вертикальной нагрузки, и закрепленными на нем с помощью держателей индикаторами часового типа, называется компрессионным прибором.
12.

11.

гири 30 н (3 кг) создает в образце грунта вертикальные сжимающие напряжения 50 кПа.

14. Выдерживание до условной стабилизации осадки. Измерение осадки штампа по показаниям индикаторов часового типа через 1, 2 и 4 мин. после начала нагружения.

гири 60 н (6 кг) создает в образце грунта вертикальные сжимающие напряжения 100 кПа.
16. Выдерживание до условной стабилизации осадки. Измерение осадки штампа по показаниям индикаторов часового типа через 1, 2 и 4 мин. после начала нагружения.

гири 120 н (12 кг) создает в образце грунта вертикальные сжимающие напряжения 200 кПа.

18. Выдерживание до условной стабилизации осадки. Измерение осадки штампа по показаниям индикаторов часового типа через 1, 2 и 4 мин. после начала нагружения.

воды из пор грунта.

20. Вода, отжатая при компрессионном сжатии образца грунта, впитывается бумажные фильтрами.

грунта уменьшилась высота образца грунта.

22. Образец грунта, освобожденный из кольца одометра после компрессионных испытаний.

времени при компрессионных испытаниях.

Обозначения:
t – время отсчета, считая от момента приложения очередной ступени нагрузки;
Si=Uсрi-Ucp(p=0) – среднее значение показания индикаторов в начале опыта;
если индикаторы выведены на “ноль” в начале опыта, то Ucp(p=0)=0, а Si=Ucp.

Рис. 2.4. График зависимости осадки от времени при компрессионном испытании.

стабилизированная осадка, соответствующая условному времени стабилизации 4 мин. (табл. 1).
е0 - начальный коэффициент пористости (задается преподавателем).
По результатам вычислений таблицы 2 строится компрессионная кривая - зависимость изменения коэффициента пористости от нормального напряжения.

линейной деформируемости. При небольших изменениях давлений (0,3-0,5 МПа) можно рассматривать грунты как линейно деформируемые тела, т.е. компрессионная кривая близка к секущей прямой:

Рис. 2.5. Компрессионная кривая.

же грунта в полевых условиях штампом. Для четвертичных супесей, суглинков и глин корректирующие коэффициенты m можно принять по табл. 2.1. При этом значение модуля необходимо определять в интервале давлений z = 100…200кПа

Таблица 2.1.

Показатели деформируемости определяются в соответствии с ГОСТ 5180-84. Показатели деформируемости грунта необходимо знать для расчета осадки фундаментов.
Изучение сжимаемости (деформируемости) грунтов позволяет установить закономерности и количественные показатели, необходимые для прогноза осадки зданий и сооружений.