Способ определения деформационных характеристик грунтов Советский патент 1989 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к области инженерных изысканий для строительства, в частности к лабораторным и полевым методам определения физико- механических свойств грунта.

Целью изобретения является повышение производительности испытаний различных грунтов.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью нагрузочного устройства на грунт прикладывают первую ступень сжимающей нагрузки и в течение 1 ч через определенные интервалы времени, например, через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30 и 60 мин от начала приложения нагрузки по измерительным приборам снимают фактические значения осадки грунта, по которым выводят 1-е уравнение кривой осадки

грунта в зависимости от времени действия первой ступени нагрузки. Цо этому уравнению рассчитывают прогнозируемое значение осадки через определенное время, например через 0,5 ч, и продолжают вьщерживать грунт под первой ступенью нагрузки. Через 0,5 ч |С1Шмают значение фактическо осадю и сравнивают его с рассчитанным значением прогнозируемой осадю по 1-му уравнению. Если значения осадок совпадают с допустимой точностью, на грунт прикладывают вторую ступень нагрузки и по 1-у уравнению рассчитывают значение стабилизированной осади на первой ступени нагрузки.

Если прогнозируемое и фактическое значения осадок грунта пс соппадают, испыташ1я на первой ступени нагрузки продолжают. С учетом последнего фак-,

сл

о

ГС

а со

со

315

тического значения осадки 1-е уравнение корректируют и получают 2-е уравнение, по которому рассчитывают очередное прогнозируемое значение

осадки через 0,5 ч и сравнивают его фактическим значением осадки через этот промежуток времени.

Если фактическое и рассчитанное значения прогнозируемой осадки опять не совпадают, испытания продолжают, вьшодят очередное уравнение и вновь производят расчет и сравнение значений осадки, и,т.д. до тех пор, пока прогнозируемое и фактическое значе- ния осадок совпадут с допустимой точностью, т.е. до момента, когда будет установлена закономерность и выведено окончательное уравнение кривой осадки грунта в зависимости от времени действия первой ступени нагрузки. После этого прикладьшают вторую ступень и рассчитьшают значение стабилизированной осадки грунта на первой ступени нагрузки по окон- чательному уравнению осадки грунта на этой ступени.

Аналогичным образом испытьшают и определяют стабилизированную осадку грунта на всех ступенях сжимающей

нагрузки, а затем производят вычисление деформационньк характеристик, модуля деформации и коэффициента сжимаемости.

Пример конкретной реализации способа при компрессионных испытаниях твердой водонасыщенной глины с числом пластичности 21%, степенью водо- насыщения 0,98, влажностью 17%, плотностью 2,17 т/м .

В табл. 1 приведены результаты наблюдений за фактической осадкой образца грунта (осадка штампа) чере равные по величине интервалы осадки грунта по 0,005 мм и соответствующи этим интервалам времени действия нагрузки от начала ее приложения.

Выводят уравнение кривой осадки грунта по первой группе точек наблю дения, например 1-15. Для упрощения расчета ограничиваются четьфьмя последними точками этой группы 12-15 допускают, что по ошибке регрессии (более подходящим для данного пример

в качестве аппроксимирующей оказы-

вается функция

S ас, + а t (t).

(1)

где По и а - постоянивле;

- - логарифмическая производная от гамма-функ- 11ИИ.

Для вычисления постоянных используют метод средних. Преобразуют запись осадки к виду, удобному для дальнейшей работы. Для этого выводят новые безразмерные переменные

ty 10t, Sy S/0,005, (2) где ty и t - время действия ступени нагрузки от начала ее приложения, соответственно в безразмерных единицах и часах;10 - )ициент преобразова1 ия, 1 ч. ;

Sy и S - осадка штампа, соответственно в безразмерных единицах и мм; 0,005 - величина осадка штампа, принятая для удобства перевода мм в безразмерные единиц1 1, мм.

Переводят значения, указанные в табл. 1, в условные переменные единицы, получают значения, указанные в табл. 2.

В табл. 2 приведены результаты наблюдений за величиной и скоростью осадки штампа на компрессионном приборе в условных переменных.

Выписывают уклонения, рассчитанны по уравнению (1) для точек 12-15 из табл, 2.

ао + 2,918а, - 12j . а„ + 3,541а, - 13; + 3,961а, - 14:,

(3)

5« а + 4,290а, - 15. Составляют условие приближения функции (1) к фактическим данным ,, О, (S,, +с,, О,(4)

или с учетом (3)

J2ao + 6,459а 25;

l2ao + 8,251а 29.(5)

Разрешая систему (5), получают значения постоянных, и теперь аппроксимирующая функция имеет вид

5,291 + 2,232t(ty).

(6)

Подставляя в (3) значения постоянных, находят среднее уклонение 1/4(5;t-t-V n, + 5-v) 0,0117.

(7)Вычисляют скорость нарастания осадки

л.

(8)

.-11- 2i232 л ty tv

По ГОСТу осадка образца глины считается стабилизировавшейся, если скорость нарастания ее не превьппает 0,01 мм за 16 ч, или в переменных (2)

2/160 0,0125

Момент времени, соответствующий стабилизации осадки, получают из (8)

Т -2i232

iy 0,0125

178.

а стабилизированная осадка составляет

Sl 5,291 + 2,2324(Ту)

Jo - /ji.i л, л. л. I , Ац / - I о у .7

Сравнивают полученный результат с фактическими данными

16j,|::24 o. 100% -30 %.

24 ,0

Разница недопустимо велика.

Поэтому берут другую группу точек 13-16 и повторяют вычисления, затем следующую и т.д.

Результаты последовательных вычислений в сравнении с фактическими данными приведены в табл. 3.

Из табл. 3 следует, что по мере снижения значений среднего уклонения, вычисления стабилизированной осадки штампа приближаются к значе1шю, полученному в опыте. Таким образом, среднее уклонение (мера приближения) может служить индикатором точности вычисления полной стабилизированной осадки штампа.

Из результатов вычислений различных групп точек наблюдения (табл.3) следует, что при допустимой погреш- ности расчета величины ст абилизиро02699

ванной осадки штампа равной 10% проведение опыта на данной ступени нагрузки можно закончить после 19-й точки наблюдения, т.е. через 19 ч (табл. 1).

Так как фактическое время стабилизации осадки штампа составляет 57 ч, а при проведении данного спо10 соба 19 ч, получаем повышение производительности испытания в 3 раза.

Использование предлагаемого способа позволяет на каждой ступени сжимающей нагрузки значительно сокра15 тить время испытаний и повысить точность определения значения стабилизированной деформации и таким образом за счет учета свойств и состояния испытуемых грунтов повысить про20 изводительность и достоверность определения деформа1шонных характеристик и создать определенный технико- экономический эффект.

Формула изобретения

Способ определения деформационных характеристик грунтов, включаю- ступенчатое приложение сжимающей нагрузки и вьщержку ее на каждой из ступеней, определение стабилизированной осадки и расчет деформаци - онных характеристик, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повьше- ния производительности испытания различных грунтов, на каждой из ступеней в процессе приложения сжимающей нагрузки и вьщержки ее определяют фактическую осадку и по ней рассчитывают прогнозируемую осадку для данного вида грунта, а стабилизированную осадку определяют в момент совпадения фактической и прогнозируемой осадок.

Изобретение относится к инженерным изысканиям для строительства , в частности, к лабораторным и полевым методам определения физико-механических свойств грунтов. Целью изобретения является повышение производительности испытания различных грунтов. Способ определения деформационных характеристик грунтов включает ступенчатое приложение сжимающей нагрузки и выдержку ее на каждой ступени, определение в процессе приложения нагрузки фактической осадки грунта, расчет прогнозируемой осадки для данного вида грунта и определение стабилизированной осадки в момент совпадения фактической и прогнозируемой осадок. 3 табл.

т л л и ц а 1

Точки

10

11 12 13 14 15 16 17 18 19

Составитель Л.Тронина Редактор А.Шандор Техред л.Олийнык Корректор С.Черни

Заказ 5053/39

Тираж 589

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Таблица 2

Точка при стабилизировавшейся осадке штампа

Т а б л и

Ц а

Подписное