Лабораторна робота 5.

Компресійні випробування грунту.

Мета: визначити модуль загальної деформації зразка грунту Е та коефіцієнт стисливості m ₀грунту на основі компресійних випробувань грунту згідно ДСТУ БВ.2.1-4-96.та побудувати компресійну криву.

Необхідне обладнання: прилад компресійній настольніх КПр1, фільтрувальний папір, годинник, тарувальна болванка, ніж з прямим лезом, калькулятор.

1.Основні теоретичні відомості.

Стисливість грунту -це його здатність зменшуватися в об’ємі під дією зовнішньоготиску.Вона залежить від пористості, природи внутрішніх структурних зв’язків, зернового і мінералогічного складу та умов ущільнення.

Компресійне стиснення- це стиснення грунту без можливості його бічного розширення.

для цього зразок грунту вміщають в металеве тонкостінне різальне кільце, стінки якого виключають бічне розширення.Вертикальне стискання зразка зменшує його об’єм за ра-

хунок зменшення об’єму пор що супроводжується зменшенням висоти. Графік залежності

осіданнягрунту тобто коефіцієнта пористості е від вертикального тиску Р називають ком-

пресійної кривої. Кривизна даної кривої (Рис.5.1.) показує ступень стисливості, що кількі-

снохарактеризується коефіцієнтом стисливості (модулем) загальної деформації Е.Останні

параметр використовується для розрахунку деформації основи будь якої споруди.

Чим більше увігнута компресійна крива, тим вища стисливість.Грунти вважають малостис-ливими, якщо m₀< 0, 05 МПа^-1, середньостисливими, якщо 0, 05< m₀< 0, 5 МПа^-1 і сильно стисливими, якщоm> 0, 5 МПа^-1 (або Е< 6 МПа).

Для побудови кривої необхідно декілька точок, тому завантаження зразка виконують ступе-нями. Кожний ступінь тиску витримують у часі до виникнення стабілізацїі осідання грунту,

щоб його щільність вид повидала прикладеному тиску. Звичайно значення ступенів приймають по 0, 025-0, 10 МПа.Швидкість ущільнення (стабілізація осідання) залежить від глибини стисливої товщі, вологості і коефіцієнта фільтрації. Стабілізація осідання пісків відбувається порівняно швидко(за 4 години вона повинна не перевищувати 0, 01мм. для глин-16 годин, згідно ДСТУ). Це приводить до того, що компресійні випробування деяких грунтів тривають тижнями.

Рис.5.1 Компресійна крива.

В навчальних умовах час тримання навантаження на кожної ступені обмежують 3мя хв..

Таке спрощення у виробничих умовах різко спотворює значення Е тому що грунтнедоущіль-

нюетьсятобто у виробничих умовах спрощення не дозволяється.

Розрахунок осідання грунтується на законіГука, тому ділянку кривої в інтервалі тиску 0, 1-0, 2 МПа заміняють на пряму(див.Рис.5.1.) і потрібні деформаційні характеристики розрахо-

вують за формулами:

m_{0 =}(e₁– e₂)/(p₂-p₁); m_v =m₀/(1+e₁); E =β γ _c / m_v

Тут m_v - коефіцієнт відноснїі стисливості, е₁ і е₂ -коефіцієнті пористості грунту, що відповідають тиску р₁ =0, 1 і р₂ =0, 2 МПа; β - функція коефіцієнта Пуассона, що дорівнює: для пісків-0, 74; для супісків-0, 62; для суглинків- 0, 62; для глин-0, 9-0, 74 при І_L(показник те-

кучести)_, < 0; 0, 74-0, 53 при0 < = І_L 0, 25; 0, 53-0, 26 при 0, 25< І_L 1, 0; γ _c -коефіцієнт умов роботи, що враховує невідповідністьлабораторних і польових випробувань реальному значенню Е і для покривних, алювіальних, делювіальних, озерних і озерноалювіальних четвертиннихглинистих грунтів з консистенцією (водною властивістю)І_L=0, 75 та менше приймають рівним 2(для пісків з навчальною метою).

2. Прилад для компресійних випробувань.

Для проведення компресійних випробувань в лабораторних умовах використовують компресійний настольни прилад КПр1 загальній вид якого наведено на Рис.5.2.

Основними вузлами приладу е стіл (Б) на якому розташовані одометр (А) та важільно-тросова система його навантаження (В), яке виконується укладеними на підвіску гир різної маси. Деформація зразка грунту що заповнює робоче кільце одометра вимірюється приладами: індикаторами годинникового типу, штангенциркулями, мікрометрами, останні два можуть бути окрім звичайних ще і електронними та чисельними.

П р и н ц и п р о б о т и о д о м е т р а (Рис.5. 3).Металєво різальне кільце 4 заповнюється

зразком грунту 7 та встановлюється на дно 5.В кільце 4 вставляється штамп 2 до якого прик-

ладують зусилля р, від якого грунтосідае на величину S¹, яку вимірюють індикатором 1.але

він також вимірює і деформацію металевих частин одометра і вологих фільтрів S⁰. Останні враховуються при таруванні приладу.

Рис.5.2. Прилад КПр1.

1-гвінт опорній; 2-підвіска для вантажів; 3-траверса підвіски; 4-трос вантаження; 5-сектор: 6-трос тягові; 7-ніжне коромисло; 8-верхне коромисло; 9-індикатор; 10-штатів індикатора.

Рис.5.3. Принцип роботи одометра.

П р и н ц и п р о б о т и п р и л а д у.Зовнішня вертикальне навантаження у виді гир що поступово розташовують на підвіску 2 передається тросами 4 і 6 та стягувателемніжнього 7 та верхнього8 коромисел на штамп 6 (Рис.5.4.) одометра при допомозі його вертикальної упорної стійкі і шарика, яки центрує вертикальну силу.Корпус одометра раз’емній, верхня частина 5 загвінчувається в нижню в якій уставляється дно 1.Це дозволяє вставляти в одометр різальне кільце з зразком та виймати його після дослідження.В штампі е отвори з різьбою для кріплення деталей штатива 8. Розташованій в різальному кільці зразок під дією зусилля Р деформується на величину S, яка фіксується індикаторами 8-іх звичайно два тому що при випробуваннях можливий перекіс штампа і фіксується іхсередне показання.Дно й штамп мають отвори для відводу порової води, яка віджимається у процесі випробування. З циею метою по торцях кільця укладують фільтрувальний папір (з верху та низу зразка).