Определение и обработка данных лабораторных испытаний глинистых и специфических грунтов

дипломная работа

2.2 Методика лабораторных определений свойств набухающих грунтов

Характеристики набухания грунта следует определять по относительной деформации: в условиях, исключающих возможность бокового расширения при насыщении грунта водой или химическим раствором. Испытание для определения характеристик набухания следует производить до прекращения поглощения образцом грунта воды (или раствора).

За показатели, характеризующие набухание грунта, принимаются свободное набухание (dо), набухание под нагрузкой (dн), давление набухания (rн), влажность грунта после набухания (Wн).

Образцы грунта природного сложения для испытаний свободного набухания, набухания под нагрузкой, давления набухания следует вырезать из одного монолита грунта; образцы грунта нарушенного сложения следует приготовлять с заданными величинами плотности и влажности.

Свободное набухание определяется испытанием одиночного образца грунта.

Набухание под нагрузкой и давление набухания определяется испытанием серии образцов-близнецов, вырезаемых из одного монолита грунта, путем обжатия их давления и последующего водонасыщения.

Величины ступеней давления и их количество должны быть определены заданием и программой исследований. При отсутствии таких данных испытания надлежит производить в диапазоне полуторакратных величин условных расчетных давлений на глинистые грунты, руководствуясь табл. 2 и 4 приложения 4 к главе СНиП II-15-74.

Образцы грунта при испытании на набухание следует заливать грунтовой водой, взятой с места отбора грунта, водной вытяжкой или водой питьевого качества. В случаях, определяемых программой исследований, допускается применение дистиллированной воды и искусственно приготовленных растворов заданного химического состава.

Монолиты грунтов для определения показателей набухания следует отбирать из открытых горных выработок: шурфов, котлованов, расчисток и пр., а отбор, транспортирование и хранение надлежит производить по ГОСТ12071-72.

Отбор образцов из скважин допускается производить при помощи грунтоносов, обеспечивающих сохранение природного сложения и влажности грунта.

Приборы для определения свободного набухания грунтов (ПНГ) должны включать следующие основные узлы и детали:

рабочее кольцо внутренним диаметром не менее 50 мм, высотой не менее 20 мм;

вкладыш, обеспечивающий высоту образца в кольце не менее 10 мм;

перфорированный верхний штамп;

перфорированный поддон;

ванночки для жидкости;

основания прибора и держателя индикатора;

индикатор часового типа с ценой деления шкалы 0,01 мм для измерения вертикальных деформаций образца грунта.

Конструкция ПНГ должна быть выполнена из материалов, стойких против коррозии, и обеспечивать:

неподвижность рабочего кольца при испытании;

подачу воды к образцу снизу и отвод ее;

величину вертикального давления от штампа, измерительного оборудования, расположенного на нем, и других неуравновешенных деталей не более 0,0006 МПа (0,006 кгс/см2).

Показатели набухания грунта под нагрузкой и давления набухания следует определять в компрессионных приборах, состоящих из следующих основных узлов и деталей:

рабочего кольца внутренним диаметром более 71 мм и высотой более 20 мм с соотношением высоты к диаметру 1:3,5;

цилиндрической обоймы;

перфорированного штампа;

поддона с емкостью для воды и перфорированного вкладыша под кольцо;

двух индикаторов с ценой деления шкалы 0,01 мм для измерения вертикальных деформаций образца грунта; допускается применение одного индикатора при условии установки его в центре штампа;

механизма вертикальной нагрузки на образец грунта.

Конструкция компрессионного прибора должна быть выполнена из материалов, стойких против коррозии, и обеспечивать:

подачу воды к образцу снизу и отвод ее;

центрированную передачу нагрузки на штамп (образец грунта);

передачу на образец грунта давления ступенями от 0,0125 МПа (0,125 кгс/см2);

постоянство давления на каждой ступени;

неподвижность рабочего кольца при испытаниях;

измерение вертикальных деформаций грунта с погрешностью 0,01 мм;

давление на образец, создаваемое штампом и закрепленным на нем измерительным оборудованием и другими неуравновешенными деталями, не более 0,0025 МПа (0,025 кгс/см2).

Прибор для проведения испытаний должен устанавливаться на жестком основании, исключающем вибрацию. Горизонтальность установки прибора проверяют по уровню. В помещении во время испытаний должна поддерживаться положительная температура.

Не допускается попадание прямых солнечных лучей на образцы грунта во время испытаний усадки.

Тарировку ПНГ и компрессионных приборов необходимо производить не реже одного раза в год для учета деформаций фильтров и собственных деформаций приборов (m) при определении деформаций грунта.

Для тарировки ПНГ в рабочее кольцо следует заложить два бумажных фильтра, установить индикатор и замочить фильтры. По индикатору зарегистрировать деформацию (m). Для данной партии фильтров тарировочную поправку принимают как среднее арифметическое значение деформаций трех пар фильтров.

При тарировке компрессионного прибора в рабочее кольцо следует заложить специальный металлический вкладыш, покрытый с двух сторон бумажными фильтрами, смоченными водой и нагружать его ступенями давления 0,05 МПа (0,5 кгс/см2), выдерживать их по 2 мин, до максимального давления на вкладыш 1 МПа (10 кгс/см2), замеряя по индикаторам деформации прибора. Тарировку производят при трехкратном нагружении прибора, каждый раз с заменой фильтров на новые.

По результатам тарировки компрессионного прибора следует составить таблицу величин деформаций (m) при различных давлениях.

Для прибора следует определять: высоту и диаметр рабочего кольца, толщину предметного стекла, покрытого тонким слоем парафина (с погрешностью ± 0,05 мм), их массу (с погрешностью ± 0,01 г) и удельное давление от штампа, расположенного на нем измерительного оборудования и неуравновешенных деталей, ± 0,0001 МПа (± 0,001 кгс/см2).

Образец грунта для испытания на набухание вырезают режущим кольцом в соответствии с требованиями ГОСТ 5182-78, при этом зазоры между грунтом и стенкой рабочего кольца не допускаются.

Для испытываемых грунтов должны быть определены плотность (объемный вес) по ГОСТ 5182-78, плотность минеральной части (удельный вес) по ГОСТ 5181-78, влажность по ГОСТ 5180-78, границы текучести и раскатывания по ГОСТ 5183-77 и гранулометрический состав по ГОСТ 12536-79. Результаты записывают в журнал испытаний.

Грунт в кольце следует покрыть с двух сторон фильтрами и поместить:

а) при определении свободного набухания - в ПНГ;

б) при определении набухания под нагрузкой и давления набухания - в компрессионные приборы.

В журнале испытаний следует записать начальные показания индикаторов (no).

В ПНГ следует налить жидкость и наблюдать за развитием деформаций во времени, записывая показания индикаторов в журнал испытаний.

Ступени давления при определении набухания грунта под нагрузкой и давления набухания должны быть: на первом компрессионном приборе - около 0,0025 МПа (0,025 кгс/см2), что соответствует давлению от массы штампа и смонтированного на нем измерительного оборудования; на втором - 0,025 МПа (0,25 кгс/см2); на третьем - 0,05 МПа (0,5 кгс/см2); на четвертом - 0,1 МПа (1 кгс/см2) и далее с интервалом 0,1 - 0,2 МПа (1 - 2 кгс/см2) на каждый прибор до необходимых пределов.

После нагружения образов грунта в компрессионных приборах их следует выдержать до условной стабилизации деформаций, после чего образцы надлежит замочить.

Как при свободном набухании, так и в компрессионных приборах после замачивания образцов следует регистрировать деформации через 5; 10; 30; 60 мин, далее через 2 ч в течение рабочего дня, а затем в начале и конце рабочего дня до достижения условной стабилизации деформаций.

В случае отсутствия набухания замачивание производят в течение трех суток.

За начало набухания следует считать относительную деформацию (d), превышающую 0,001.

За критерий условной стабилизации деформаций свободного набухания глинистых грунтов или деформаций набухания под нагрузкой при данной ступени давления в компрессионных приборах следует принимать деформацию не более 0,01 мм за 16 ч.

После завершения набухания образца грунта необходимо: слить воду (или раствор) из прибора; кольцо с влажным грунтом (без фильтров) взвесить и произвести контрольное измерение высоты образца грунта в кольце; грунт из кольца высушить в термостате при температуре (105 ± 2) °С. Все результаты измерений надлежит записать в соответствующий журнал испытаний.

На основании записей в журналах испытаний грунта в ПНГ или компрессионных приборах следует определить:

величину абсолютной деформации грунта (Dh) в мм, вычисленную как разность среднеарифметических значений конечных (ni) и начальных (no) показаний индикаторов за вычетом поправки на деформацию приборов и фильтров при набухании согласно п.3.2;

величину относительной деформации образца (d) с погрешностью 0,001 по формуле

. (3)

По величинам относительной деформации следует построить график зависимости относительных деформаций от вертикального давленияd=f(p). Точки графика, соответствующие ступеням давления, следует соединить лекальной кривой.

Величина давления набухания (рн) соответствует точке пересечения кривой с осью давления (р) или точке предполагаемого пересечения продолжения кривой графикаd=f(p) с осью давления (р).

По величинам объема и влажности на каждый момент времени следует построить график зависимости изменения объема образца от влажностиV=f(W).

За величину влажности на пределе усадки (Wy) следует принять влажность, соответствующую точке перегиба графикаV=f(W). Допускается нахождение точки перегиба путем восстановления перпендикуляра к графику из точки пересечения касательных к двум ветвям кривой, соответствующим первому и второму этапам сушки образца.

Данная информация распространяется на глинистые грунты природного и нарушенного сложения и устанавливает методы лабораторного определения их набухания и усадки. Но она не распространяется на глинистые грунты, содержащие крупнообломочные включения размерами зерен более 5 мм, и на глинистые грунты в мерзлом состоянии [10].

Делись добром ;)