Характеристики грунта: деформация и прочность

0
509

Определение характеристик деформируемости грунта методом компрессионного сжатия дает представление о поведении объекта под воздействием возрастающей нагрузки. Подобные испытания необходимы для расчетов дальнейшей осадки возводимого сооружения в процессе эксплуатации. Ошибки на этом этапе могут привести к самым серьезным неприятностям.Прежде чем приступать к строительству, грунт нужно тщательно изучить

Лабораторные исследования

Прочность и деформируемость грунтов определяют в лабораторных условиях. По результатам исследований устанавливают следующие параметры:

  • прочность структуры;
  • коэффициент сжимаемости грунта;
  • модуль (размер) осадки;
  • модуль деформации грунта.

Для получения показаний образцы испытывают в специальных компрессионных или компрессионно-фильтрационных установках. Конструкция такого прибора должна обеспечивать необходимую нагрузку, постоянство давления на всех ступенях и центрированную передачу на штамп, подачу и отвод воды. Наибольшее распространение получили установки отечественного производства (ГидроПроект, Маслова, КППА и др.).Отечественные установки обеспечивают высокую точность исследований

Основные методы

Определение характеристик деформируемости грунта может проводиться одним из трех основных способов:

  • ступенчатое нагружение по ГОСТ 12248-2010;
  • CRS (неизменная скорость воздействия);
  • оценка стабилизации по показателям релаксации напряжений.

Недостатком первого метода является длительность процесса. Получение данных может потребовать от трех суток. Как правило, оценка затягивается на гораздо более продолжительный срок. Оперативно установить характеристики деформируемости грунтов можно с помощью CRS-тестов, которые уже давно стали стандартными в Норвегии, Швеции, Франции и США. Определить нужные данные в кратчайшие сроки готовы и приборы, замеряющие стабилизацию по релаксации напряжений.

Лабораторные результаты сравнивают с информацией, которую дали полевые методы определения деформируемости грунтов. При наличии существенных расхождений процесс исследования необходимо повторить.Исследования грунта проводят и на месте, и в лаборатории

Трехосное сжатие

Данный способ является главным при установлении прочностных параметров грунтов, используемых в качестве основания для строительных объектов. Это нормативное требование существует как в отечественной, так и зарубежной практике. Трехосное сжатие значительно эффективнее стандартных испытаний на компрессию и сдвиг.

Этот метод лабораторного определения прочности и деформируемости грунтов позволяет получить больше информации об изучаемом материале. В процессе тестирования можно замерять поровое давление и контролировать дренаж. Если при прямом срезе напряжение распределяется очень неравномерно, то здесь сохраняется приемлемый баланс. Прочность определяют по соотношению трех главных напряжений σ – σ 3. По итогам испытаний устанавливают:

  • удельное сцепление;
  • угол внутреннего трения;
  • сопротивляемость сдвигу;
  • модули деформации (обычной, объемной) и сдвига;
  • коэффициент поперечной деформации.

Чтобы определить, соответствует ли деформируемость грунтов по ГОСТ 12248-2010, используют специальные камеры (стабилометры). Эти устройства обеспечивают боковое расширение образца при осесимметричном статистическом нагружении. Есть возможность замерять объем воды, поступающей внутрь прибора, и удалять ее из грунта. Погрешность показаний не должна выходить за рамки 0,05-2,0% (в зависимости от конкретного параметра).Установка трехосного сжатия

В основе большинства современных испытаний лежит принцип линейной деформируемости грунтов. Установление прочности подразумевает окончательное разрушение пробы при определенной вертикальной нагрузке. Существует несколько основных схем:

  • НН (неконсолидированно-недренированное испытание);
  • КН (консолидированно-недренированное);
  • КД (консолидированно-дренированное).

Определение НН проводят для определения несущей способности глинистого грунта со степенью водонасыщения больше 0,85, являющегося будущей основой для быстровозводимых насыпных сооружений. Возможность ухода воды из образца ограничивается специальными полиэтиленовыми дисками. КН тестирование позволяет выявить характеристики деформируемости и прочности грунта в нестабильном состоянии. КД испытание предназначается для стабилизированных дисперсных материалов.

Ниже в таблице 1 приведены показания давлений консолидации и ее степень.

давленияПо результатам испытаний рассчитывают абсолютную Δh и относительную ε1 вертикальную деформацию грунта.

Относительная деформация:

ε1 = Δh / (h – Δhc)

где h – начальная высота образца,

Δhc – конечная высота образца после вертикальной деформации

Одноосное

Данный метод определения прочности подходит для полускальных и глинистых грунтов с показателем текучести с 0,25.

Формула для расчета предела прочности при одноосном сжатии, МПа:

Rc = 10 * ( F / Ao),

где F – вертикальная нагрузка до разрушения,

Ao – площадь образца грунта

Деформируемость грунтов – это понятие, исчисляемое множеством параметров. Выбор способа анализа определяется задачами, возлагаемыми на почву. Одноосное сжатие позволяет оперативно определить предел прочности и сопротивления сдвигу для глинистого или полускального грунта.

Пробы проверяют в установке, состоящей из пресса и измерителя вертикальной деформации. Усилие подается равномерно, с заданным увеличением. Удары и рывки недопустимы. Скорость работы пресса зависит от того, для каких расчетов используют характеристики деформируемости грунта. В среднем, процедура занимает не дольше 10 минут. Этого времени обычно достаточно, чтобы образец начал разрушаться.Стандартный прибор одноосного сжатия

Различают пять типов структуры грунта:

  • хрупкий (разрушение мгновенное);
  • хрупкопластичный, хрупковязкий (быстрое разрушение);
  • вязкопластичный, пластичный (плавная деформация).

К одноосному сжатию часто прибегают при изучении структурно-фазовой деформируемости грунтов, обладающих высокой прочностью. Пробы скальных или полускальных пород проверяют на сжатие, срез, растяжение и удар. Для такого анализа используют автоматические установки, оснащенные инденторами. Прибор должен обеспечивать серьезную нагрузку в непрерывном режиме. Различают сокращенную и полную программу исследований. В первом случае ограничиваются определением предела прочности. Полная программа дает максимально развернутую оценку.

Одно- и трехосное сжатие грунтов – не единственные методы определения прочностных характеристик. Подробнее об других методах вы найдете в разделах нашего сайта. Не нашли информацию? Позвоните по номеру, указанному на сайте. Наши менеджеры всегда готовы ответить на самые сложные технические вопросы.

Оставьте комментарий

Please enter your comment!
Please enter your name here