Коэффициент давления грунта в состоянии покоя

Давление грунта в состоянии покоя

3. При горизонтальной поверхности и горизонтальных слоях грунтов, равномерно распределенной нагрузкеgна поверхности грунта интенсивность давления на жесткую несмещаемую в горизонтальном направлении вертикальную расчетную плоскость при отсутствии трения грунта по этой плоскости определяется по формуле

, (12)

где р_y -см. формулу (3) ;

l_oh -коэффициент бокового давлении грунта в состоянии покоя.

, (13)

здесь n — коэффициент поперечной деформации грунта, принимаемый при отсутствии опытных данных по СНиП 2.02.02.85.

4.В общем случае давление грунта на жесткую подпорную стену допускается определять как активное, принимая удельное сцепление грунта равным нулю и условное значение угла внутреннего трения по формуле

. (14)

Давление грунта на внутренние стены ячеек (оболочек) (черт. 2)

Черт. 2.Схема к расчету давления грунта на внутренние стены ячеек (оболочек)

1 -ячейка; 2 -грунт засыпки; 3 -грунт основания

5.При равномерно распределенной нагрузкеqна уровне верха ячейки горизонтальная и верти­кальная составляющие интенсивности давления грунта на глубинеуопределяются по формулам:

; (15)

, (16)

где р_у — вертикальное давление на глубинеу:

,(17)

здесь ; (18)

g -удельный вес грунта внутри ячейки на глубинеу;

у_i -высотаi-го слоя грунта над поверх­ностью слоя, в пределах которого определяетсяр_ah;

р_у,i -вертикальное давление на поверх­ности слоя, в пределах которого определяетсяр_ah(для верхнего пер­вого слоя приу £ у₁р_у,i =q; для второго приу>у_iвычис­ляется по формуле (17),принимаяy = y₁ иp_y,i=q и т. д);

А иu — соответственно площадь и периметр ячейки (для квадратных и круглых ячеекA/u = d/4,для параллельных стенА/и = d/2 (d -расстояние между стенами ячейки или диаметр круглой ячейки);

l_ah -коэффициент горизонтальной состав­ляющей давления грунта, определяе­мый по формуле (4) .Для жестких, не расширяющихся в горизонталь­ном направлении ячеек расчет ведется на условное значение угла внутреннего трения, определенное по формуле (14).Угол тренияj_sдопускается принимать постоянным в пределах высоты слоя грунта: приE_f³4E_cили при наличии у ячейки днища j_s = 2/3j,приЕ_f Е_cj_s = 2/3j,еслиу £у_cr, иj_s = -1/3j,еслиу >у_cr;Е_fиЕ_c — соответственно модули деформации грунта основания и внутри ячейки;y_cr -глубина, на которой осадка грунта внутри ячейки равна осадке ячейки, т. е. отсутствует вертикаль­ное смещение грунта относительно расчетной поверхности (как пра­вило,у_crопределяется путем после­довательных приближений).

Пассивное давление (черт. 3)

Черт. 3. Схема к расчету пассивного давления грунта

6.При плоской поверхности грунта, равномерно распределенной нагрузкеq на поверхности грунта и слоях грунта, параллельных поверхности, гори­зонтальнаяр_phи вертикальнаяр_pvсоставляющие пассивного давления грунта на единицу высоты расчетной плоскости определяются по формулам:

; (19)

, (20)

где p_y,j ис— см. п.1;

l_phj иl_phc — коэффициенты горизонтальной составляющей пассивного давления грунта;

e — угол наклона расчетной плоскости к вертикали, принимаемый со знаком»минус» при наклоне от грунта;

j_s— угол трения грунта по расчетной плоскости, принимаемый равным по абсолютной величине от 0 доj — при определенииl_phj по табл. 1 или формуле (21) и от 0 до 2/3j — при определенииl_phj по формуле (22) .

При r = 0 и учете криволинейных поверхностей выпораl_phj следует определять по табл. 1 или при j ³15°- по формуле

. (21)

При r£jиe£7°, учете плоских поверх­ностей выпора — по формуле

, (22)

где (23)

Коэффициент l_phcопределяется по формуле

, (24)

ГоризонтальнаяЕ_phи вертикальнаяЕ_рvсостав­ляющие пассивного давления грунта определяются суммированием эпюр интенсивности давления грунта по высоте.

Коэффициенты l_phj при e, град, равном

Давление грунта на ограждающую поверхность

Все это значительно осложняет задачу определения давления грунта. Существуют теории определения давления грунта, использующие предпосылки, позволяющие с разной степенью точности выполнять решения задачи. Отметим, что решение этой задачи выполняется в плоской постановке.

Теория Кулона, предложенная в 1776 г., основывается на рассмотрении предельного равновесия призмы грунта, Ограниченной прямолинейными плоскостями обрушения (выпирания). Более строгое решение о предельном равновесии показывает, что действительное очертание этих поверхностей скольжения является криволинейным. Однако величины активного давления грунта на вертикальные или близкие к вертикальным, жесткие, гладкие и шероховатые стенки, определенные по Кулону и по точной методике,различаются между собой на 2—3 % что, несомненно, можно считать удовлетворительным результатом с инженерной точки зрения. Пассивное давление грунта весьма существенно зависит от трения грунта о стенку, которое в реальных условиях всегда имеет место. Учет трения грунта о стенку с использованием зависимостей, вытекающих из теории Кулона, дает при φ = 15—20° существенную погрешность в сторону преувеличения по сравнению с имеющимся решением. Более точные результаты дает теория, предложенная СВ. Соколовским, построенная на основе общей теории предельного напряженного состояния сыпучей среды. Существуют различные интерпретации этой теории, в том числе и хорошо известная графическая трактовка С.С. Галушкевича.

В большинстве инженерных расчетов используются результаты, полученные на основании теории Кулона; в тех случаях, когда результаты следует уточнить, используются поправочные коэффициенты, вводимые на основании точных решений и экспериментальных данных. Различают следующие виды бокового давления грунта:

• давление покоя (E а ), называемое также естественным (натуральное), действующее в том случае, когда стена (ограждающая поверхность) неподвижна или относительные перемещения грунта и конструкции малы ( рис. 10.7 );
• активное давление ( E а ) возникающее при значительных перемещениях конструкции в направлении давления и образования плоскостей скольжения в грунте, соответствующих его предельному равновесию ( рис. 10.8 ). АБС — основание призмы обрушения, высота призмы — 1 м;
• пассивное давление ( Е р ), появляющееся при значительных перемещениях конструкции в направлении, противоположном направлению давления и сопровождающееся началом «выпора грунта» ( рис. 10.9 ). АБС— основание призмы выпирания, высота призмы —1м;
• дополнительное реактивное давление ( Е r ), которое образуется при движении конструкции в сторону грунта (в направлении, противоположном давлению), но не вызывает «выпора грунта».

Рис. 10.7. Схема к понятию давления покоя

Рис. 10.8. Схема к понятию активного давления

Рис. 10.9. Схема к понятию пассивного давления

Наибольшей из этих нагрузок (для одного и того же сооружения) является пассивное давление, наименьшей — активное.

Соотношение между рассмотренными силами выглядит так:

Изменение давления грунта в зависимости от перемещения стены и представлено на рис. 10.10 .

Рис. 10.10. Схема изменения давления грунта на подпорную стенку в зависимости от ее перемещения

Активное давление грунта вводится в качестве внешней нагрузки в расчетах на устойчивость сооружений на сдвиг и прочность гибких конструкций.
Пассивное давление учитывается как предельная реактивная сила при устойчивости и прочности сооружений, для которых горизонтальные перемещения являются допустимыми.

Боковое давление грунта в состоянии покоя принимают во внимание в том случае, когда устанавливают прочность уголковых и контрфорсных подпорных стен, массивных стен камер шлюзов, доков и т.п.

Для расчета подпорной стенки необходимо знать полное давление на любой участок, считая от поверхности земли. Рассматривая бесконечно длинную стенку с одинаковыми условиями по ее длине, приводим задачу к плоской. В этом случае рассматривается подпорная стенка протяженностью 1 м. Давление грунта, приходящееся на единицу высоты стенки шириной 1 м, называется интенсивностью давления, которая считается распределенной по высоте стенки по линейному закону.

1. Общие положения

1 . 1 . Рекомендации предназначе ны для инж енерно — тех ни чес ки х работников п р о изводст в е нны х и научно — исследовательских грунтовых лабораторий, прои з водящих исследование грунтов оснований гражданских и промышленных сооружений.

1 . 2 . Рекомендации распространя ю тся на определение коэффи ц иентов бокового давления покоя ξ и поперечного расширения μ глинистых грунтов ненарушенного и нарушенного сложения от т е кучей до полутвердой консистен ц ии при определении бокового давления и поперечного расширения в стаб ил ометрах типа Б, при нормальных давлениях до 0 , 5 МПа.

Конструкция стаб ил ометра позволяет передавать на образец независимо друг от друга вертикальное и боковое давлен и е и измерять боковое давление, продольн ы е (вертикальн ы е) и объемн ы е деформации.

1 . 3 . Коэффициентом бокового давления покоя следует называть коэффициент бокового давления для грунта в стабилизированном состоянии при неизмен н ом положении вертикальн ы х сечений образца и отсутствии касательных напряжений по ним.

Нормальное давление следует з адавать исходя из условий работы грунта основания в интервале давлений, соответствующ и х давлению, эквивалентному природному σ_э или давлению, соответствующему структурной связности σ_стр*, и заданному про е ктному давлению.

* ) Р уководство по определению прочности илов и за то рф о ва нны х грунтов, М ., Стр ойи здат, 1977 .

Боковое давление определяется из опыта в стаб ил оме т ре с применением аэростатического маном е тра (капиллярная трубка ). Боковое давление вычисляется по формуле:

где σ ₂ — давление в капилляр е, равное боковому давлению в образце, в МПа;

σ ₀ — атмосферное давление в МП а;

L ₀ — дли н а столбика воздуха до оп ы та при ат м осферном давлен ии;

L_i — длина столбика возду х а после сжатия в кон ц е оп ы та.

1.5 . Коэффициент попереч н ого расширения μ определяется из отношения приращения относительной поперечной деформации l_r = l_θ к приращени ю относительной вертикальной деформации l_z при постоянной нор м альной нагрузке σ_z и при условии допущения равномерного расширения образца по высоте:

Нормальное давление в опыте должно быть больше σ _стр и меньше разрушающего. Вертикальные деформации грунта измеряются по перемещению штампа. Поперечное расширение l_r = l_θ рекомендуется измерять по количеству в ы тесненной жидкости из гидравлической камер ы в во лю м о метр и, принимая, что поперечные деформации пропорциональн ы изменению уровня жидкости ∆ h в вол ю мометр е, вычислять по фор м уле:

где f — площадь трубки вол ю м о ме т ра;

∆ h — изменение положения мениска в волюмометре;

R ₀ — радиус образца до опыта;

H — высота образца до опыта.

1.6 . Ко э ффициенты бокового давления и поперечного расширения с вязан ы между собой зависимостями:

Следует иметь в виду, что эта зависимость с праведлива для случая, когда главн ы е деформации l ₂ = l ₃ = 0. Для случая осес и мме т р и ч н ой деформации, когда l ₂ = l ₃

2. Требования к аппаратуре и подготовке образцов глинистых грунтов для определения бокового давления и поперечного расширения в стабилометре

Подготовка образцов

* ) Грунты. Метод лабораторного определения об ъ емного ве с а, М ., Издательство стандартов, 1978 .

** ) См. ссылку на 1 стр.

2.3 . Для определения бокового давления и поперечного расширения в стабилометре образцы грунтов должны иметь форму правильных цилиндров. Рекоме нд уется применять образцы диаметро м 55 м м и высотой 120 — 130 мм в зависимости от ожидаемой осадки грунта под вертикальной нагрузкой.

2 . 4 . Для получения образцов в виде правильных цилиндров из глинистых грунтов рекомендуется применять прибор, снабженный заменяемой м н о го зубой полой фрезой. Описание прибора дано в п р ил. 1. М о нолит грунта помещают на стол прибора, закрепляют через жесткие стенки в тисках и с помощью механизма под ъ ема стола подводят к основанию полой фрезы. Затем включают электродвигатель в электросеть. Фреза начинает вращаться, врезается в монолит и в ы буривает образец . Когда верхняя п л оскость фрез ы совместится с поверхностью м о нолита, стол с монолитом постепенно опускают механизмом до упора. Электродвигатель в ы ключают и з электросети. Фрезу с образцом отвинчивают от верхней крышки, и образец в ы давливают штамп о м сни з у ввер х . Цилиндрические образц ы допускается в ы резать тонкостенным металлическим стаканом с тонким режущим краем.

2.5 . Д л я каждого образца исследуемого грунта должна быть определена плотность γ (ГОСТ 5182-78 ) и влажность (ГОСТ 5180-75)* ) до и после опыта.

* ) Грунты. Метод лабораторного определения влажности. М ., Издательство стандартов, 1975 .

2 . 6 . Д л я каждого исследуемого на боковое давление и поперечное расширение грунта должн ы быть определены: влажность на г ранице текучести W_L и на границе рас к а ты ва ния W_P (ГОС Т 5183-77)** ) , удельный вес γ_r (ГОСТ 5181 — 78)*** ) и структурная связность методом рас плющи ва ни я. («Инструкция по определению структурной связности пластичных глинистых грунтов». М ., М а ш с т р ойи здат, 1950 ).

** ) Грунты. Метод лабораторного определения границ текучести и раскатывания. М ., Издательство стандартов, 1977 .

*** ) Г р унты . Метод лабораторного определения удельного веса, М ., Издательство стандартов, 1978 .

А п паратура

2 . 7 . Д л я определения бокового давления в глинистых грунтах м ожет быть использован стаб ил оме т р типа Б (рис . 1) с площадью образца, равной площади штока, любой конструкции, допускающей испытание образцов с отношением высоты к диаметру от 2 до 3 , измерение бокового давления без возможности поперечных деформаций образца. Стабилометр должен быть снабжен нагрузочн ы м устройством рычажного типа, обеспечивающим плавность приложения нагрузки и постоянство вертикального давления на образец в течение оп ы та.

Д л я замера объемных деформаций при определении поперечных рас ш ирений стабилометр должен иметь во лю м о ме т р 1, соединенный с гидравлической камерой и клапан (кран) 2 перекрытия соединительной трубки (рис. 2 ). М о жет быть также использована приставка для замера объемных деформаций, соединенная с прибором (рис. 3), разработа нн а я в институте.

Приставка состоит из во люмом е т ра или измерительной трубки 1 для замера объемных деформа ц ий, бачка 2 для заполнения водой рабочей камеры и дол ив а воды в в о л ю м о ме т р. Эта система соединяется с ресивером для передачи и поддержания бокового давления при необходимости с оздания заданного напряженного состояния. Устройство для измерения объем н ых деформаций оборудовано вентилями. Вентиль 6 перекрывает доступ воды в измерительное устройство из рабочей камер ы; 5 и 4 отключают резервный бачок 2 и мерную трубку 1 , и вентиль 3 служит для слива воды из измерительной трубки.

2 . 8 . Бок о вое давление в образце при приложении вертикальной нагрузки следует измерять аэростатическим манометром.

Прибор должен обеспечивать максимальное боковое давление не менее 0 , 4 МП а, измеряемое по шкале манометра с точностью 0,001 МП а.

2 . 9 . Резиновая оболочка 10 (см. рис. 1) отделяющая образец грунт а от гидравлической камеры 6 , заполненной водой, должна соответствовать диаметру образца и быть на 6 — 7 см длинн ее корпуса камеры. Прочность резин ы должна обеспечивать исп ы тание грунта в стаб ил ометре при нормальных нагрузках до 0 , 5 МПа.

Перед оп ы том следует определять по формуле боковое давление σ_р на образец от растянутой резины :

σ_р = (D/d — 1)2bE/D, (8)

D — внутре н ний диаметр резиновой оболочки до ра с тяжения;

d — диаметр образца;

b — толщина стенки резиновой оболочки;

E — модуль упругости резины при растяжении * ) .

Рекомендуетс я толщина резиновой оболочки от 0,5 до 1 мм.

Примечание * ) . Прозрачная резина изделий, изготовляемых Б аковским резиновым заводом по ГОСТ 4645-49 , имеет Е -0,9 МПа и сопротивление разрыву 15 МПа при восьмикратном удли н ении.

2 . 10 . Осевая нагрузка на образец должна передаваться методом принудительного на г р у же ни я через жесткий штамп. Для передачи осевой нагрузки рекомендуется пользоваться рычажными прессами типа пресса системы В.М . В есе л овского, описание которого дано в пр ил. 2 .

2.11 . Осевую деформацию образца грунта следу е т определять по перемещению штампа, а измерение осевой деформации производить самописцем или индикатором часового типа (месс у ра) с точностью до 0 , 01 мм. Индикаторы должны иметь паспорт, подтверждающий точность из м ере н ий и прохождение государственной поверки.

Рис. 1 Модернизированн ы й стабило мет р Цилю р ик а:

1 — днище; 2 — перфорированное основание; 3 — канал, 4 — трубка для удаления воды из образца; 5 — к орпус камер ы ; 6 — гидравлическая ка м ера; 7 — рабочая к ам е ра; 8 — патрубок, соединя ю щий аэростатический манометр 9 с гидравлической камеро й; 10 — резиновая оболочка; 11 — выступы сте нки корпуса ка м еры; 12 — метал ли ческий фланец; 13 — штамп; 14 — стяжн ы е болты; 15 — трубка для заполнения гидравлической камер ы водой; 16 — отверстия под стяжн ы е болты

Рис. 2 Модернизировав ши й стаб иломет р Медков а:

1 — волюмомет р; 2 — к л апан ( к ран) пер ек р ытия т р у б ки волюмомет ра ; 3 — ме с су р ы

Рис. 3 Приставка для замера объем ны х деформаций, соединенная с модерни з ированн ы м стаб ил оме т р о м М е дк ова

2 . 12 . При передаче осевой нагрузки на образец посредством пресса следует провести его тарировку и определить коэффициент трения f ₁ по формул е:

f ₁ = N ‘ / Q , ( 9 )

где f ₁ — ко э ффициент трения рычажного пресса;

N ‘ — усилие, передаваемое на шток рычажным прессом;

Q — задавае м ая нагрузка.

2 . 13 . Стаб ил оме т р н еобходимо перед работой о прессовать. Для о п рессов ки стаби л оме т р собирают в соответствии с п . 2.15 ., запол н яют гидравлическую камеру дистиллированной, прокипяченной водой в соответствии с пп . 2.16; 2.17. В рабочую камеру помещают металлическую болванку, равную размеру образца, задают гидростатичес к ое давление до 0,5 МП а. Под давлением камеру выдерживают 24 часа. Если паден и я давления за это время не происходит, прибор можно и спользовать для испытания грунтов.

Стабилометр следует также п р о тар и р о вать с металлической болванкой для установления поправок на деформации.

2 . 14 . Определение бокового давления и поперечного ра с ширения гр ун тов должно производиться в помещении с конд и ционером для поддержания постоянной температуры.

Испытания могут также производиться в термокамере. Кратковременн ы е испытания допускается проводить в камер е из тер м оизоляционного материала (с м . прил . 3).

Подготовка прибора к определению бокового давления и поперечного расширения г р ун тов

2.15 . Перед определением боковог о давления ил и поперечного расширения грунтов все части стаб ил оме т ра тщательно протирают. Стабилометр собирают в следу ю щей последовательности. Внутрь корпуса камеры 5 пропускают резиновую оболочку 10 и натяг и вают ее на выступы корпу с а камеры (см. рис. 1 ). Резиновую оболочку загибают на в н ешнюю сторону корпуса и закрепляют резиновым и уплотнителями круглого сечения в желобках. Корпус камеры ставят на днище 1 , а на верхний торец корпуса помещают круглый м е таллический фланец 12 , с отверстиями под стяжные болты. В е рхний фланец с днищем соединяют стяжным и болтами 14 . Дл я лучшей герметизации камеры между торцами корпуса, днищем и верхн и м фланцем проклад ы вают резиновые уплотняю щи е кольца кру г лого сечения.

2 . 16 . Проверяют камеру стаб ил о м е т ра на абсолютную гер м етичность. Для этого в рабочую камеру наливают воду на 1 — 2 см выше в ых одящей в камеру резиновой оболочки — диафрагмы, а в гидравлическую камеру вдувают воздух. Если в рабочей камере появляются пузырьки воздуха, то резиновую диафрагму следует заменить. Если воздух не проходит через диафрагму, то стаб ил оме т р погружается в сосуд с водо й так, чтобы вода покрыла все соедине н ия, включая соединения верхнего прижимного кольца с верхним фланцем корпуса прибора. По выходу пуз ы рьков воздуха устанавливается место негерметичности прибора. Негерметичность устраняется.

Коэффи ц иент бокового давления воды в неподвижном состоянии должен быть равен единице. Рабочую камеру через трубку 4 (с м . р ис . 1) заполняют прокипяченной дистиллированной водой.

Для этого на трубку 4 надевают резиновый шланг с воронкой на конце, который приподнимают выше камеры. После заполнения камеры водой перекрывают ее резиновой прокладкой и зажимают верхним фланцем. Проверяют отсутствие воздуха в камере. При наклонном положении камеры снимают резиновый шланг и закрывают трубку 4 . Через трубку 15 заполняют гидравлическую камеру дистиллированной прокипяченной водой до момента, когда вода начнет стекать из отверстия трубки 8 , затем проверяют в камере отсутствие пузырьков воздуха . Закрывают клапан трубки 15 ; вставляют в отверстие трубки 8 аэростатический манометр и закрывают его сверху резиновой прокладкой, прижимаемой винтом. После этого нескол ь ко раз переворачивают (кантуют) стабилометр для того, чтобы убедиться в отсутствии пузырьков воздуха в гидравлической камере. Если пузырьки воздуха ест ь, стабилометр ставят наклонно так, чтобы входное отверстие для манометра было несколько выше. При этом пузырьки воздуха собираются у входа в отверстие патрубка манометра. Удаляют пузы рь ки воздуха и трубку дополняют дистиллированной прокипяченной водой при помощи резиновой груши или пипетки. Укрепляют в приборе манометр и операцию по проверке отсутствия пузырьков воздуха повторяют. Если пузырьки воздуха отсутствую т, прибор тарируют по воде при нагрузках 0,01; 0,02 ; 0 , 03 ; 0 , 05 ; 0 , 075 ; 0 , 1 ; 0 , 15 ; 0 , 2 ; 0 , 3 ; 0 , 4 МПа. Каждую ступень нагрузки выдерживают до 1 часа. Записывают показания манометра. Вычисляют боковое давление воды по формуле п . 1.4 , строят график за в ис имо с ти бокового давления от верти к а л ьного. Определяют средний к оэффициент бокового давления и его отклонение от единиц ы. Погрешность в определе н ии ξ должна не превышать 2 — 3 % ( п р ил. 4 ).

2 . 18 . Для определения бокового давления и поперечного расш и рени я глинисты х грунтов обра з ец в виде цилиндра, в ы резанн ы й в соответствии с п . 2.1 или подготовленный в соответствии с п . 2.2 после определения плотности по ГОСТ 5182-78 , помещают в стаб илом е т р, собранный в соответствии с п . 2.15 .

П ри определении бокового давления и поперечного р асширения водонас ыщ е нны х грунтов чере з резиновый с воронкой шлан г, надетый на трубку 4 , заливают воду так, чтоб ы она вытеснила возду х из днища и выступила на повер х ность перфорированного штампа 2 . Затем, надев на трубку 15 резинов ы й шл а нг с резиновой грушей, отсас ы вают воздух из гидравлической ка м еры, при этом резиновая оболочка выгибается в сторону стенок корпу с а камер ы . Цилиндр с образцом, покр ы т ы й по торцам б у ма жны м и фильтрами, помещают на верхний фланец над рабочей ка м ерой и постепен н о образец из стакана в ы давливают в камеру. После того как образец погрузится на 1 — 2 см ниже верхнего края резиновой оболочки, постепенно впускают воздух в гидравлическую камеру, чтобы резиновая оболочка начала принимать свое первоначальное положение. Трение образца о ре з иновую оболочку обеспечит плавное продвижение образца сверху вниз. Вновь отсас ы вают воздух и проверяют достижение образцо м нижнего штампа прибора и его установку строго по центру рабочей камеры с т аб ил оме т ра.

2 . 19 . Г и дравлическую камеру стабилометра заполняют прокипяченной дистиллированной водой в соответствии с п . 2.17. Устанавливают в отверстие трубки 8 аэростатический манометр. На верхнюю плоскость образца кладут штамп.

3. Метод определения коэффициента бокового давления глинистых грунтов

Определение бокового давления глинистых грунтов

3 . 1 . Образец грунта, установленный в стаб ил оме т р, помещают п од пресс и передают на него нагрузку ступенями.

П ервая ступень нагрузки должна б ы ть равной ~ σ _стр. или σ _э , т .е . тому давлению, котор ы м образец был обжат в природе, в соответствии с п . 1.4.

Каждая по сл е дующ ая ступе н ь нагрузки о п ределяет с я состоя н ием грунта.

Для грунтов текучей и те ку че пл ас ти ч н ой консистенции первая ступень нагрузки — 0 , 01 МП а, а затем 0 , 025 ; 0 , 05 ; 0 , 075 ; 0 , 1 ; 0 , 15 МПа, для грунтов пластичной консистенции первая ступень нагрузки — 0 , 025 МПа и далее 0 , 05 ; 0 , 1 ; 0 , 15 ; 0 , 20 ; 0 , 30 ; 0 , 40 МПа , для грунтов полутвердой консистенции от 0,1 и далее через 0,1 МПа до 0,5 МПа.

Каждая ступень нагрузки должна быть выдержана до условной стабилизации деформации, равной 0 , 01 мм за 12 час.

3 . 2 . Записывают показание аэростатического манометра и показания месс у р до приложения вертикальной нагрузки.

3.3 . Осевую деформацию грунта по месс у ре рекомендуется записывать через 1 , 2 , 5 , 10 , 15 , 30 , 60 мин. и далее через 1 час в течение дня, а затем 2 раза в сутки.

3 . 4 . После приложения вертикальной нагрузки показания аэростатического манометра рекомендуется записывать параллельно с осевой деформацией.

3.5 . Одновременно с показаниями аэростатического манометра следует измерять температуру воздуха и воды.

3.6 . Результат ы набл ю дений за деформацией образца и показания аэростатического манометра записывают в журнал ( п р ил. 5).

3.7 . Опыт продолжается до условной стабилизации осевых деформаций и до стабилизации показаний аэростатического манометра.

Обработка результатов определения бокового давления глинистых грунтов

3 . 8 . На основании показаний аэростатического манометра вычисляют боковое давление по формуле 2 п . 1.4.

Обработку результатов опыта проводят одновременно с наблюдениями.

3.9 . Строят графики зависимости изменения коэффициента бокового давления под постоянной нагрузкой от времени.

За коэффициент бокового давления покоя принимают коэффициент бокового давления, полученный для образца в стабилизированном состоянии.

3.10 . Строят графики зависимости коэффициента бокового давления покоя от нормального напряжения на образец.

3 . 11 . Вычисляют изменение во времени коэффициента пористости грунта п о д постоянной нагрузкой и в зависимости от нормальной нагрузки по формуле:

где e ₀ — начальный коэффициент пористости при вертикальном давлении, равном нулю;

∆ h / h — относительная деформа ц ия грунта.

3 . 12 . Результаты определения ко э ффициента бокового давления покоя пред с тавляются в табличной форме в завис и мости от нормальной нагрузки, коэффициента пористости и консистенции.

При условии полного в о до н ас ыщ е ни я для ка жд ого коэффициента пористости e _п может быть вычислена влажность из формулы:

Пример оформления результатов определения коэфф и циента бокового давления приведен в п р ил. 6.

4. Метод определения коэффициента поперечного расширения глинистых грунтов

Определения поперечного расширения глинистых грунтов

4 . 1 . Стаб ил ометр, снабженный вол ю мометр о м (см . р ис . 2 ), подготовленный к работе в соответствии с п п . 2.15; 2.16, с заложенным в него в соответствии с п . 2.18 образцом, с заполненной водой гидравлической камерой по п . 2.17, помещают на столик пресса ( п р ил. 2) и центрируют образец.

Устанавливают месс у ры и начальный уровень воды в вол ю мо м етре.

Записывают в журнал ( п р ил. 7) начальные показания по месс у ра м и начальное показание по шкале вол ю м о метра. Во л ю мометр должен быть п р о тарир о ва н в соответствии с п р ил. 8.

4 . 2 . К л адут на подвеску пресса груз, соответствующий заданной вертикальной нагрузке. Величина нормального давления на образец должна быть в интервале между величиной структурной прочности σ_стр. грунта и величиной разрушающей нагрузки σ_разр.

4 . 3 . Записывают в журнал (прил. 7) п оказания месс у р и уровень жидкости в волюмометре сразу после приложения нагрузки в течение 5 мин через 1 мин, затем через 10 , 15 , 30 , 60 мин и далее через 1 час в течение первого дня, в последующие сутки в начале и в конце рабочего дня. Опыт продол ж ают до условной стабилизации деформации грунта.

Обработка результатов опыта

4 . 4 . По показаниям м есс у р, с учето м поправок на деформацию прибора при каждой заданной нагрузке, вычисляют относительную среднюю продольную (вертикальную) деформацию грунта в стаб ил ометр е l_z ( п р ил. 7).

4 . 5 . По формуле 4 п . 1.5 в ы числяют относительную поперечную деформацию грунта в стаб ил оме т ре l_r (см . п рил . 7 ).

В формуле 4 площадь в олюмо ме т ра f и об ъ ем образца U = 2 πR ₀ 2 H величин ы — постоянные.

Величиной l_z при относительной деформации менее 4 % можно пренебречь, тогда

f /(2U) = K,

Дл я определения величин ы f в олю м о ме т р стаб ил оме т ра тарируют ( п р ил. 8 ), после чего определяют к о н станту прибора K .

4 . 6 . На х одят коэффициент поперечной деформации образца по формуле 4 для каждого зада н ного значения σ_z . Пример оформления результатов определения к оэффициента поперечного расширения приведен в п р ил . 9.

Приложение 1

Прибор для подготовки образцов из глинистых грунтов и торфа для испытания в стабилометре и кручением

Прибор (рис. 4) предназначен для подготовки из монолитов образцов в виде сплошного или полого цилиндра в лаборатория х, исследующих грунты в строительн ы х целях. Прибор имеет сл е дующие параметры: высота станин ы 1660 мм, длина 830 мм, ширина 840 мм, масса 302 кг. Диаметр заменяемой м н огозубой полой фрезы для в ы буривания сплошного цилиндра 100 мм ( 92 ; 55 ; 38 мм ), высота 200 мм ( 180 ; 130 ; 76 мм). Диаметр заменяемого д в у х п ер о в ого сверла с однозахо дны м отводящим стружку шнеком для подготовки полого цилиндра 51 мм ( 29 ; 20 мм), высота 200 мм ( 76 мм).

Мощ н ость электродвигателя типа АО Л 22-4 д л я вращения режущих инструментов 0 , 4 к вт, скорость вращения 1500 об/мин, скорость вращения шпинделя 30 об/мин. Ход стола подачи монолита 300 мм. Максимально допустимые размеры обрабатываемого монолита 200 × 200 × 200 мм.

Прибор состоит из станины, эле к тродвигателя, механизма подъема стола, системы блоков и платформы для у равнове ши ва ющи х стол ; грузов, тисков для закрепления монолитов, сменных режущих инструментов — двухперового сверла для в ы буривания центральной части образцов и многозубой полой фрезы для об у р и ва ни я образца грунта. Мн о го зубая полая фреза снабжена системой спиральных канавок по высоте, внутренний диаметр фрезы по зубьям меньше диаметра ее полой части.

Прибор исключает нарушение структуры грунта при вырезывании и ускоряет процесс их подготовки к исследованию в 5 — 10 раз по сравнению с ручным вырез ы ванием образцов.

Прибо р разработан НИИОС П совместно с Э К Б ЦНИИ СК, изготовлен на экспериментальном заводе ЦНИИСК Госстроя СССР и успешно применяется в лабораториях. Чертежи прибора могут быть получены в НИИОСП по адресу: 109389 , Москва, Ж — 389 , 2 -я Институтская ул ., д. 6 .

Рис. 4 Прибор для подготовки образ ц ов из глинистых грунтов и торфа для испытания в стаб ил о м етре и кручением

1 — электродвигатель; 2 — станина; 3 — двухпер о вое сверло для выбуривания ц ентральной части образца; 4 — мн огозубая полая фреза; 5 — тиски для закрепления монолитов; 6 — механизм подъема стола; 7 — платформа для уравновешивающих стол грузов; 8, 9 — системы блоков

Приложение 2

Рычажный пресс системы В.М. Веселовского

Пресс (рис. 5) рекомендуется для передачи осевой нагрузки на образец грунта, испытываемый в камере трехосного прибора. Пресс имеет четыре рабочих места, т.е. одновременно возможно вести испытания в четырех камерах трехосного прибора.

Давление на шток трехосного прибора передается через плунжер посредством двойных рычагов. Общее отношение плеч рычагов равно 1 : 20 .

Рис. 5 Рычажный пресс системы В.М. Веселовского:

1 — рычаг верхний; 2 — стойка столика; 3 — плунжер; 4 — верхняя стяжка; 5 — крышка столика; 6 — стойка рычаго в, 7 — р ы ча г нижний; 8 — подве с ка; 9 — ни ж няя стяжка; 10 -балка

Приложение 3

Упрощенная камера для поддержания постоянной температуры при определении бокового давления и поперечного расширения грунтов.

Камера с внутренними размерами 200×280×550 мм в ы полнена из термоизоляционного материала пенопласта толщиной 40 мм с окном из органического стекла для набл ю дений за показаниями измерительн ых приборов (рис . 6 ). Камера рас с читана для проведения исп ы та н ия в стаб ил оме т ре типа Б (модернизированная система Цилю р ик а или Ме дк ова с аэростатическ и м манометром при передаче нагрузки с помощью р ы чажного пресса) .

Поддержан и е постоянной температуры обеспечивается пропуском вод ы с заданной температурой по трубкам, расположенным у задней стенки камер ы .

Рис . 6 Камера и з тер мо из оляционн о го матер и ала

Приложение 4

Тарировка аэростатического манометра стабилометра по воде.

Условия о пы та следующие. В рабочу ю камеру с прессованного стабилометра заливается дистилл и рованная прокипяченная вода. Камера перекрывается резиновой диафрагмой, на которую через штамп передается ступенями вертикальное давление. После приложения вертикальной нагрузки и выдержки ее в течение 1 часа записывают показания аэростатического манометра и вычисляют боковое давление по формуле 2.

График зависимости бокового давления от вертикального приведен на рис . 7. Коэффициент бокового давления вода должен быть равен единице. При определении б окового давлен и я аэростатическим манометром погрешность измерений составляет до 3 %.

Рис. 7 Зависимость бокового давления σ₂ в воде от вертикального давления σ ₁:

(Тарировка аэростатического манометра стабилометра типа Б по вод е)

Приложение 5

Журнал определения коэффициента бокового давления грунта в стабилометре

Система и номер прибора: Стаби л о м етр типа Б, № 3;

Лаборатор ий номер образца: 192

Номенклатурный вид грунта: глинистый ил

Сложение грунта: ненарушенное

Условие испытания: без возможности бокового расширения

Длина капиллярной трубки манометра, мм: 186

Диаметр образца d , см: 5 , 55

Вы сота образца H , см: 13,2

Площадь образца F , с м 2 : 23,8

Объе м образца U , см 3 : 314,2

Масса образца, г: 527 , 8

Объе мный вес γ , г/см 3 : 1 , 68

Влажность грунта W , доли едини цы : 0 , 517

Суточное время, ч

Время от начала опыта

Вертикальное давление σ ₁ , МПа

Вертикальн ы е деформации обра з ца H , мм

Относительная вертикальная деформация образца ∆ H / H

Показание манометра, мм

Боковое давление σ ₂ = σ ₃ , МП а

Коэ ф фициент бокового давления покоя ξ

КОЭФФИЦИЕНТ БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТ БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ (распора) отношение величины бокового давления на грунт к вертикальному, вызывающему это боковое давление (коэффициент пропорциональности между вертикальным и горизонтальным напряжением). К. б. д. изменяется в следующих пределах: для песков~0,3, для суглинков — 0,5, для глин — 0,7.

Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии. — М.: Гостоптехиздат . Составитель: А. А. Маккавеев, редактор О. К. Ланге . 1961 .

• КОЭФФИЦИЕНТ РАСПОРА
• КОЭФФИЦИЕНТ БОКОВОГО РАСШИРЕНИЯ

Смотреть что такое «КОЭФФИЦИЕНТ БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ» в других словарях:

• коэффициент бокового давления — Характеристика деформативности грунта в поперечном направлении при продольном сжатии в условиях невозможности бокового расширения [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительство в целом EN… … Справочник технического переводчика
• КОЭФФИЦИЕНТ БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ (РАСПОРА) — показывает, какая часть вертикальной нагрузки передается через п. в сторону. Численно он равен отношению бокового давления п. к вызвавшей его вертикальной нагрузке. Величина его равна: для песков 0,3 0,4; для суглинков около 0,5 0,7; для глин 0,7 … Геологическая энциклопедия
• коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя — K0 — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы K0 EN coefficient of earth pressure at rest … Справочник технического переводчика
• коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя на поверхности подпорного сооружения, наклоненной под углом b к горизонту — K0,b — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы K0,b EN coefficient of earth pressure at rest for a retained earth surface inclined at angle b … Справочник технического переводчика
• КОЭФФИЦИЕНТ БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ — характеристика деформативности грунта в поперечном направлении при продольном сжатии в условиях невозможности бокового расширения (Болгарский язык; Български) коефициент на странично налягане (Чешский язык; Čeština) součinitel zemního tlaku… … Строительный словарь
• КОЭФФИЦИЕНТ РАСПОРА — см. Коэффициент бокового давления. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия
• КОЭФФИЦИЕНТ ПУАССОНА — отношение относительного бокового расширения образца испытуемого грунта к относительной вертикальной деформации его под действием нагрузки при одноосном сжатии. Определяется обычно по формуле где £ коэффициент бокового давления грунта … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии
• КОЭФФИЦИЕНТ РАСПОРА — См. Коэффициент бокового давления … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии
• ГОСТ 12248-2010: Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости — Терминология ГОСТ 12248 2010: Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости оригинал документа: 3.6 бытовое давление s1g: Вертикальное эффективное напряжение в массиве грунта на данной глубине от веса… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
• среднее — 3.3 среднее (mean): Среднее значение для (выбранного) времени усреднения результатов измерений анемометром. Источник: ГОСТ Р ИСО 1 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации