Способ испытания грунтов Советский патент 1988 года по МПК G01N33/24 G01N3/58 

Изобретение относится к области строительства и предназначено для определения порового давления, деформационных и прочностных характеристик грунтов при проведении испытаний образцов грунта в лабораторных условиях.

Цель изобретения - расширение диапазона исследований и повышение точности определения прочностных и деформационных характеристик грун- та за счет учета начального коэффициента порового давления.

На чертеже приведена схема устройства для реализации способа.

Устройство включает жесткую герметичную камеру 1 с втулкой 2, в которой имеется нагрузочный шток 3 для передачи внешнего давления Р через верхний перфорированный штапм 4 на испытываемый образец 5 грунта, заключенный в резиновую оболочку 6, нижний перфорированный штамп 7, через который внутрь образца 5 введена тонкая перфорированная игла 8, соединенная трубопроводом 9 с датчиком 10 для замера порового давления. Бо- ковое давление на образец 5 создается пневмогидравлической системой, включающей волюмометр, состоящий из стеклянной трубки 11 со шкалой 12, соединенный с камерой 1 трубопроводом 13, рессивер 1А с манометром 15, соединенный с волюмометром трубопроводом 16, компрессор 17, соединенный с рессивером 14 трубопроводом 18 с краном 19. Разделительный бачок 20 с водой 21 соединен трубопроводами 22 я 23 с кранами 24 и 25 с верхним 4 и нижним 7 перфорированными штампами. Давление в разделительном бачке 20 создается сжатым воздухом, поступающим по трубопроводу 26 с краном 27 от компрессора 28, и измеряется манометром 29. Индикатором 30 часового типа измеряется осевая деформация .

Способ осуществляют следующим образом.

В образец 5, отобранный из массива грунта и помещенный в камеру 1, через нижний перфорированный штамп 7 вводят тонкую перфорированную иглу 8 и соединяют с датчиком 10 замера порового о давления. Боковое давление .созданное сжатым воздухом, поступающим от компрессора 17 по трубопроводу 18 при открытом кране

19 в рессивер 14 и устанавливаемое по манометру 15, передается через жидкость в волюмометре по трубопро- воду 13 в камеру 1 на образец 5. Осевое давление Р на образец 5 передается через нагрузочный шток 3 и верхний штамп 4. Начальное поровое давление в образце создается жидкостью, поступающей по трубопроводам 23 и 24 при открытых кранах 24 и 25 из разделительного бачка 29, в котором давление на воду 21 создается сжатым воздухом, поступающим при откры- том кране 27 по трубопроводу 26 от компрессора 28, и устанавливается по манометру 29.

Осевое и боковое давления на образец грунта передают ступенями, величина которых для каждого вида грунта определяется в зависимости от принятой программы испытаний. Одновременно с приложением осевого и бокового давлений на жидкость в образце грунта равными ступенями передают давление, равное гидростатическому в месте отбора образца. Каждая ступень приложения нагрузки на образец и на жидкость в образце выдерживается из равенства давлений в датчике 10 замера порового давления и в разделительном бачке 20, что соответствует равномерному распределению порового давления по всему объему образца на данной ступени

нагрузки, а также до условной стабилизации объемной деформации образца грунта. За критерий условной стабилизации объемной деформации образца грунта принимают приращение относительной объемной деформации, не пре- вьш ающее 0,0003 для глины за 12 ч. После обжатия образца грунта всесторонним давлением,равным природному, и создания начального порового давления, равного природному гидростатическому, подачу жидкости в образец прекращают путем закрытия кранов 24 и 25. Затем ступенями, равными сту-- пеням предварительного всестороннего обжатия,«или ступенями,равными 10% от всестороннего давления в камере, к образцу прикладывают внешнее дополнительное давление,равное давле-

нию от сооружения путем изменения давления в камере посредством компрессора 17 и приложения нагрузки к штоку 3. Каждую ступень давления выдерживают до условной стабилизации

деформации, принятой по программе испытаний.

В процессе всего опыта осевые деформации образца определяют индикатором 30 часового типа, объемные деформации определяются при помощи волюмометра по объему вошедшей или вытесненной воды из камеры 1. По известным формулам определяют деформационные и прочностные характеристики грунта.Начальный коэффициент порового давления 6 определяют по формуле

Р

G -G

где

wG GOпоровое давление в образце при приложении дополнительной нагрузки, МПа; Uyy - начальное поровое давление равное гидростатическому давлению в месте отбора

образца МПа, определяемое по формуле Uyvo Hyji , где Н - высота столба жидкости от уровня грунтовых вод до точки отбора образца из массива грунта, м; УД- объемный вес воды, кН/м тотальное напряжение в образце при приложении дополнительной нагрузки, МПа;

тотальное напряжение, равное природному давлению в месте отбора образца грунта, МПа, определяемое по формуле GO U где Н - глубина отбора образца

грунта из массива, м; УОЬ объемный вес грунта, кН/м .

Пример. Был проведен опыт на образце ненарушенной структуры из монолита глинистого грунта, отобранного с глубины 30 м из района предполагаемого строительства проектируемой АЭС. Степень водонасьпцения глины 0,90. По приведенной технологии осуществлялся способ испытания грунта, при зтом величина предварительного обжатия образца равна 0,6 МПа, начальное поровое давление, создававшееся в образце, было 0,3 МПа давление к образцу прикладывалось ступенями по О,1 МПа, начальное поро0

5

0

5

0

5

0

0

5

вое давление в образце создавалось ступенями по 0,05 МПа, внешняя дополнительная нагрузка от возводимого сооружения составляла 0,3 Ша и прикладывалась к образцу ступенями по 0,05 МПа.

В таблице приведены результаты измерения порового давления по предложенному и известному способам.

Из таблицы видно, что при приложении дополнительной нагрузки 0,30 МПа поровое давление в образце, полученное по известному способу,осталось равным 0,30 МПа, а по предложенному способу увеличилось и составило 0,539 МПа, т.е., определяя поровое давление по известному и предложенному способам, получаем большую величину погрешности в определении изменения порового давления. В данном примере эта погрешность составила 40%, при этом величина погрешности зависит от величины приложения внешней дополнительной нагрузки.

По известному способу невозможно определение коэффициента порового давления . По предложенному способу коэффициент порового давления, опреЛ - lУf-I l ,

I CJ-G

деляемый по формуле

для каждой ступени приложения допол- нительной нагрузки был равен 0,8.

Сравнение результатов испытаний водо- насьш1енных глин различного состава, полученных по известному и предложенному способам, показало, что полученное изменение порового давления оказывает существенное влияние на деформационные и прочностные характеристики грунта. Полученные по известному способу деформационные характерис- 5 тики глин на 30% больше деформационных характеристик, полученных по предложенному способу.

Таким образом, предложенный способ испытания грунтов обеспечивает повышение точности определения деформационных и прочностных характеристик грунтов за счет измерения порового давления при приложении дополнительной нагрузки и учета начального коэффициента порового давления, что позволяет с большей достоверностью прогнозировать величину и время осадки возводимых на грунтах сооружений.

Формула изобретени

Способ испытания грунтов, включающий размещение образца грунта, отобранного из массива в стабило- метр, приложение к нему давления, равного природному, до стабилизации деформаций с одновременным приложением гидростатического давления на поровую воду путем подачи жидкости в образец грунта с его торцов, приложение дополнительного давления, равного давлению от сооружения, измерение деформаций образца грунта и определение его деформационных и прочностных характеристик, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона исследований и повышения точности определения

прочностных и деформационных характеристик грунта за счет учета начального коэффициента порового давления, подачу жидкости в образец грунта осуществляют с одновременным измерением порового давления до момента равенства его величине природного гидростатического, а приложение дополнительного давления производят при отсутствии дренирования поровой воды из образца грунта с одновременным измерением порового давления, после чего определяют начальный коэффициент порового давления по отношению изменения порового давления при приложении дополнительного давления к разности между дополнительным и природным давлениями.

Изобретение относится к области строительства и может использоваться для определения деформационных и прочностных характеристик грунта, перового давления и коэффициента порового давления в лабораторных условиях. Цель изобретения - расширение диапазона исследования и повышение точности определения прочностных и деформационных характеристик за счет учета начального коэффициента порового давления. Образец грунта, отобранного из массива, размещают в камере стабилометра, обжимают давлением, равным по величине природному, до стабилизации деформаций. Одновременно создают гидростатическое да.вление на поровую воду путем подачи жидкости в образец грунта с его торцов. При этом измеряют поро- вое давление в образце грунта до момента равенства его величине природного гидростатического давления. После чего подачу жидкости прекращают и прикладывают к образцу дополнительное давление, по величине равное давлению от сооружения, с одновременным измерением порового давления. По полученным данным определяют прочностные и деформационные характеристики грунта и начальный коэффициент порового давления по отношению изменения порового давления при приложении дополнительного давления к разности между дополнительным и природным давлениями. 1 ил., 1 табл. 9 (Л со со со

, ь-

0,10

0,2

0,30

0,40

0,50

0,60

0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

0,34

0,38

0,419

0,46

0,498

0,539

30

,

т So3ffyj( 27

Zf