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 определега1я физико-механических свойств грунтов.

Целью изобретения является повышение производительности испытаний различных грунтов.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью нагрузочного устройства на грунт прикладывают первую ступень сжимающей нагрузки. Под действием приложенной ступени нагрузки происходит осадка грунта, за величиной которой наблюдают по измерительным приборам. Через каждые равные приращения осадки грунта (осадки штампа),

например Л5 0,005 мм регистрируют время действия ступени нагрузки от начала ее приложения. После того, как будут получены первые три после- довательньпс значения времени действия ступени нагрузки (t , t, и tj ) , определяют равенство отношений после- дyюнp x времен действия нагрузки от начала ее приложения к предыдущим.

или в общем виде (1)

Если это равенство места не имеет, через очередное приращение осадки грунта Д8 0,005 мм регистрируют следующее значение времени действия ступени нагрузки t и проверяют равенство

Z

Аналогичным об-я

разом регистрируют следующие три последовательности значения времени выдержки ступени нагрузки, .т.д. Как только будет установлено равенство

t-ntt

на испытьшаемый

грунт прикладывают вторую ступень нагрузки и рассчитывают значение стабилизированной осадки грунта на первой ступени нагрузки по уравнению вторичной консолидации грунтов, имеющему следующим вид/

1

+ а

In,

tn ч.

(2)

где ST величина стабилизировавшейся осадки грунта, мм; Т - время стабилизации осадки

грунта, ч.

По уравнению (2) можно рассчитывать величину осадки грунта для любого интервала времени от t до Т, т.е. при t пц первая точ-- ка наблюдений за величиной осадки грунта и соответствующий ей момент времени действия ступени нагрузки с начала ее приложения в последней (третьей) точке наблюдения, мм и ч, а - постоянная величина, вычисленная по данным наблюдений за осадкой грунта в моменты времени t ntt мм.

-п

-n+l

6 S

h-J..2) 1

(3)

Формулу (3) выводят следующим образом. Продифференцировав уравнение (2) получают

лз

&t

(4)

где л S h -I

приращение осадки грунта и соответствующее ему приращение времени действия ступени нагрузки At (ч), мм;

момент времени действия ступени нагрузки с начала ее приложения, ч. фор мула (4) для моментов времени и tt,

t Д8

tn-n, thti

- t,

Откуда находят среднее арифметическое значение-а (формула 3).

Т - время, в течение которого оса- ступени нагрузки стабидка грунта на лизируется, ч

tcT

т

1 - 1

,

(6)

где - время условной стабилиза- 1щи грунта, принимаемое в зависимости от вида испытуемого грунта в соответствии с действующими нормами,ч:

0,01 Л8 - максимальное приращение осадки грунта за время t, при которой согласно действующих норм осадка считается условно стабилизировавшейся, мм/ч.

Формулу (6) вьшодят из уравнения (2) следующем образом. Подставляют в уравнение (2) различные значения времени действия ступени нагрузки, получают

Т

Sr 5„, +

aln

Sr - tor S

t n t

t n« Вычитая второе уравнение из первого, получают.

Т

ST -S-r -toT aln

S -S

T

-t

-CT

откуда exp 35

-c-T

бо-- , я н40

бе

45

а тt

ла и

50

55

5)

i expT-(s7 )

т.е. получают формулу (6).

Аналогичным образом испытывают и определяют стабилизированную, осадку грунта на всех ступенях сжимаю1цей нагрузки, а затем производят вычисление деформационных характеристик: модуля деформации и коэффициента сжимаемости.

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

В табл. 1 приведены результаты наблюдений за фактической осадкой образца грунта (осадкой штампа) через равные приращения Л S 0,005 мм до ее стабилизации при сжимающей нагрузке 0,1 МПа и соответствующие им интервалы времени действия нагрузки с начала ее приложения.

Определяют момент времени t, с начала приложения ступени нагрузки после которого доля ползучести преобладает в процессе консолидации и осадка описывается уравне1шем вторичной консолидации (2).

Наступление такого момента определяется по условию (1).

Для начала возьмем за t t, 3,50 ч (таблица 1). Очередное приращение осадки штампа 45 0,005мм произошпо при t 5,35 ч, а еще очередное - при . 7,35 ч.

t-t-tf

1,37.

--

--- 1,53; t-f

-И4

Эти отношения равны между собой с погрешностью 10,45%. Чтобы установить допустима ли такая погрешность, рассчитывают стабилизированную осадку штампа.

По уравнению (3) находят постоянную для интервалов времени действия ступени нагрузки , t и , .

.ff 0,0111 мм.

По уравнению (6) вычисляют время стабилизации осадки штампа. Так как в данном случае испытывалась глина за условную стабилизацию принимают скорость осадки не превьш1ающую 0,01 мм за ttt 16 ч. Т 26,9 ч.

По уравнению (2) рассчитьшают стабилизированную осадку штампа

15 li-iy

In -- LIS

0,089 мм.

Фактическая стабилизировавшаяся осадка штампа в опыте составляет 0,120 мм. Погрешность расчета осадки по точкам наблюдения 13,14 и 15 составляет - 25,8%.

Такая погрешность расчета стабилизированной осадки штампа не допустима, поэтому продолжают аналогичные вычисления производить для следующих точек наблюдений 14; 15 и 16 и т.д.

В табл. 2 приведено сравнение расчетных значений осадки штампа с фактическими.

Учитывая то, что на данной ступени нагрузки при определении деформа2700

ционных характеристик грунта допустима погрешность расчета осадки в 10%, в данном примере ограничимся точками наблюдений 17, 18 и 19.

Из табл. 2 следует, что для получения такой точности расчета величины стабилизированной осадки штампа допускаемая погрешность равенства

отношений

t п

-

и должна

tn«-i

быть не более 0,5-0,8%.

Таким образом, в данном примере

после 19-й точки наблюдений, в которой 19ч, испытание грунта на данной ступени нагрузки можно прекратить. Так как фактическое время стабилизации осадки штампа составляет 57 ч, а при использовании предлагаемого способа 19 ч, получает повышение производительности в 3 раза.

Использование изобретения на кажДой ступени сжимающей нагрузки сократить время испытаний и повысить точность определения значения стабилизированной деформации за счет учета свойств и состояния испытуемых

грунтов и таким образом повысить производительность испьй-ания различных грунтов и достоверность определения деформагщонных характеристик.

Формула изобретения

Способ определения деформационных характеристик грунтов, включающий ступенчатое приложение сжимающей нагрузки и выдержку ее на каждой из ступеней, определение стабилизированной осадки и расчет деформационных характеристик, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности испытания различных грунтов, на каждой из ступеней в процессе приложения нагрузки через равные приращения осадки грунта регистрируют время действия нагрузки от начала ее приложения, а стабилизированную осадку определяют в момент равенства отношений последующих времен действия нагрузки от начала ее приложения к предьщущим.

т « в лиц а 1

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, регистрацию в процессе приложения нагрузки через равные приращения осадки, время действия нагрузки от начала ее приложения и определение стабилизированной осадки в момент равенства отношений последующих времен действия нагрузки от начала ее приложения к предыдущим. 2 табл.

Сравнение расчетных значений осадки штампа с фактическими

Таблица

1715 20

Т2,,20

0,48 0,0198 40,3

0,110

- 8,3