Испытания грунтов на срез

Компания ООО «ГеоЭкоСтройАнализ» профессионально осуществляет весь комплекс исследований грунтов, в который входят и испытания грунтов на срез. Такие исследования проводятся как в лабораторных, так и в полевых условиях.

Испытания крупнообломочных, песчаных и глинистых грунтов в условиях полевых исследований производятся в горных выработках, чтобы получить полную информацию о грунтах на территории, где планируется провести строительные работы.

Существующий стандарт, описывающий данную методику, не относится к глинистым текучим, текучепластичным, набухающим, просадочным, глинистым, песчаным заторфованным, торфам, засоленным грунтам, мерзлым, а также не связаны с испытаниями в скважинах.

При испытаниях грунтов на срез определяются с такими прочностными характеристиками грунтов, как угол внутреннего трения и удельное сцепление.

При проведении испытания срезают целик грунта вдоль плоскости, которая зафиксирована относительно горной выработки. Испытание заключается в том, что постепенно возрастает касательная нагрузка и одновременно передается на целик грунта нормальная нагрузка на плоскость среза.

При проведении испытаний на срез целика грунта применяются следующие методы:

При использовании метода консолидированного среза определяют характеристики следующих типов грунтов в стабилизированном состоянии:

— песчаных и крупнообломочных;

— глинистых, показатель консистенции которых равен 0,75.

Применение метода неконсолидированного среза позволяет определить характеристики глинистых водонасыщенных грунтов, находящихся в нестабилизированном состоянии, степень влажности которых составляет 0,8, а показатель консистенции 0,5.

При испытаниях на срез можно работать со следующими видами грунтов:

— природного сложения и природной влажностью;

— природного сложения, которые замачивают, пока не добиваются полного водонасыщения;

— намывных и насыпных грунтов, обладающих заданной влажностью или замачиваемых до полного водонасыщения;

— грунтов, у которых подготовлена плоскость среза с использованием способа плашек или способа повторного среза.

Для проведения опытов используются горные выработки (котлованы, штреки, шурфы).

Для проходки выработок используются способы, при которых соблюдается сохранение природного состояния грунтов забоя выработки. На той отметке, где проходят испытания грунта, из выработок отбираются образцы, так называемые монолиты, которые передаются в лабораторию для определения физических характеристик: влажности, удельного веса, объемного веса, влажности на границах текучести и раскатывания, зернового (гранулометрического) состава, объемного веса скелета, коэффициента пористости, степени влажности, числа пластичности и показателя консистенции.

Если в грунте нельзя вырезать целик в ненарушенном состоянии или происходит выдавливание грунта во время испытаний в зазоре между поверхностью выработки и кольцом, то их испытание с помощью перечисленных методов невозможно.

Такие прочностные характеристики, как угол внутреннего трения и удельное сцепление, устанавливают в соответствии с величинами сопротивления грунтов срезу, который расположен в одном инженерно-геологическом элементе (слое).

Величина сопротивления грунта определяется, как величина касательного напряжения. Для определения величины сопротивления грунта необходимо взять три различных значения в однородном по составу и строению грунте, используя для опыта одну и ту же выработку и одну глубину.

Для создания нормальной и касательной нагрузки применяются домкраты или тарированные грузы. Деформацию целика грунта определяют в качестве среднего арифметического показания двух приборов, предназначенных для фиксации:

— смещения противоположных сторон кольца;

— осадки противоположных сторон штампа.

Во время испытания должна быть обеспечена передача нормальной нагрузки на штамп и надежное закрепление приборов.

Источник

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 апреля 2020 г. N 129-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 августа 2020 г. N 483-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 20276.4-2020 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2021 г.

4 ВЗАМЕН ГОСТ 20276-2012 в части метода среза целиков грунта

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге «Межгосударственные стандарты»

1 Область применения

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты и устанавливает требования к методу испытания на срез в горных выработках при исследованиях грунтов для строительства.

Стандарт не распространяется на грунты всех видов в мерзлом состоянии, а также при проведении испытаний в скважинах.

2 Нормативные ссылки

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 12248 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 20522 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 30416 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

ГОСТ 30672 Грунты. Полевые испытания. Общие положения

3 Термины и определения

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 25100, ГОСТ 30416, ГОСТ 30672, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 природное сложение грунтов: Сложение грунта, при котором сохраняется состояние грунта, сформированное в процессе образования и геологической истории данного грунта.

3.2 сопротивление грунта срезу : Сопротивление смещению целика грунта по отношению к поверхности выработки под действием постепенно возрастающей касательной нагрузки, характеризуемое величиной срезающего касательного напряжения, при котором происходит срез (разрушение грунта).

3.3 целик грунта: Часть грунта ненарушенного (природного) сложения цилиндрической формы, вырезанная (обнаженная по боковой поверхности) в массиве и соединяющаяся с ним по плоскости основания.

3.4 метод консолидированного среза: Испытание на срез грунта, предварительно уплотненного нормальной нагрузкой, проводимое в условиях дренирования путем повышения срезающей (касательной) нагрузки с такой скоростью (медленное испытание), при которой обеспечивается практически полная консолидация грунта.

3.5 метод неконсолидированного среза: Испытания на срез грунта (без предварительного уплотнения), проводимое в условиях практического отсутствия дренирования, путем приложения нормальной и срезающей (касательной) нагрузок с такой скоростью (быстрое испытание), при которой обеспечивается практическая неизменность начального состояния грунта.

3.6 предварительное уплотнение грунта: Уплотнение заданной вертикальной нагрузкой грунта до практически полной консолидации, предшествующее испытанию на срез.

3.7 стабилизированное состояние грунта: Состояние грунта, характеризуемое окончанием деформаций уплотнения под определенной нагрузкой и отсутствием избыточного давления в поровой воде.

3.8 нестабилизированное состояние грунта: Состояние грунта, характеризуемое незавершенностью деформаций уплотнения под определенной нагрузкой и наличием избыточного давления в поровой воде.

3.9 угол внутреннего трения : Показатель трения в грунте, определяемый углом наклона прямой зависимости сопротивления срезу от вертикальной нагрузки к оси абсцисс.

3.11 ступень давления: Величина приращения давления (нагрузки), передаваемого на целик грунта при испытаниях.

3.12 нормальное давление на грунт p : Давление на грунт, приложенное перпендикулярно плоскости среза.

3.13 условная стабилизация деформации: Приращение величины деформации во времени, характеризующее практическое затухание деформаций при определенной нагрузке.

4 Общие положения

4.2 Характеристики определяют по результатам среза целика или крупногабаритного монолита грунта, отделенного по боковой поверхности от массива в выработке (расчистке, котловане, шурфе, штреке и т.п.) по фиксированной плоскости касательной нагрузкой при одновременном нагружении целика грунта нагрузкой, нормальной к плоскости среза, а также по испытаниям на срез по подготовленной плоскости (способ «плашек») и повторного среза.

4.3 Допускаются испытания крупногабаритного монолита, отделенного от массива, в крупногабаритной срезной установке по типу лабораторного срезного прибора по ГОСТ 12248.

В крупногабаритной срезной установке при определении показателей прочностных свойств крупнообломочных грунтов допускаются испытания грунтов нарушенного сложения с заданной плотностью и влажностью.

4.4 Сопротивление грунта срезу определяют как предельное среднее касательное напряжение, при котором целик грунта срезается по фиксированной плоскости при заданном нормальном давлении. Для определения и c необходимо провести не менее трех испытаний целиков грунта при различных значениях нормального давления при испытании однородного грунта в одной выработке и на одной глубине.

4.5 Испытания необходимо выполнять для следующих состояний грунта:

— природного сложения и природной влажности;

— насыпных и намывных грунтов независимо от влажности;

— крупнообломочных грунтов нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности;

— грунтов, имеющих в исследуемом массиве плоскость скольжения и трещиноватости;

— по специально подготовленным поверхностям среза (способ «плашек») и методом повторного среза.

4.6 Испытания проводят по следующим схемам:

4.7 Проходка выработок должна проводиться способами, при которых сохраняется природное состояние грунтов забоя выработки. Из выработок на отметке испытания грунта на срез должны быть отобраны образцы (монолиты) и в лабораторных условиях определены физические характеристики грунта.

4.9 Сопротивление грунта срезу следует определить как касательное напряжение

Величину следует определять не менее чем при трех различных значениях p для однородного по строению и составу грунта при испытании его в одной и той же выработке и на одной глубине.

4.10 Сопротивление грунта срезу следует определять при испытании методом:

4.11 Нормальную и касательную нагрузки следует создавать с помощью домкратов или тарированными грузами.

4.12 Деформации целика грунта следует определять как среднее арифметическое показаний двух приборов, фиксирующих:

5 Оборудование и приборы

5 Оборудование и приборы

5.1 В состав установки для испытания целика грунта методом среза должны входить:

— жесткие штампы с размерами, соответствующими внутреннему диаметру кольца;

— механизм для вертикального нагружения целика грунта;

— механизм для создания срезающей нагрузки с анкерным устройством;

— устройства для измерения деформаций целика грунта и прикладываемой нагрузки.

5.2 Конструкции установок должны обеспечивать возможность:

— передачи нормальной нагрузки центрально на штамп по оси целика грунта;

— передачи касательной нагрузки в плоскости, перпендикулярной к приложению нормальной нагрузки; при этом касательная нагрузка должна быть приложена в плоскости среза или выше ее на расстоянии не более 30 мм;

— передачи нормальной и касательной нагрузок ступенями или в виде непрерывно возрастающей нагрузки с постоянной скоростью;

— тарировки измерительных приборов и установления поправок на преодоление трения при перемещении кольца (целика) относительно неподвижной части установки.

5.3 Необходимо предварительно провести тарировку домкратов, а насосные станции гидравлических домкратов со шлангами высокого давления проверить на герметичность.

Значения нормальной и касательной нагрузок на целик грунта следует измерять с точностью 0,01 МПа.

5.4 Приборы (прогибомеры, индикаторы и др.) для измерения деформаций сжатия и среза целика грунта с погрешностью не менее 0,1 мм должны быть надежно закреплены на металлической реперной системе.

6 Подготовка к испытанию

6 Подготовка к испытанию

6.1 На отметке испытания в выработке вырезают целик грунта с помощью кольца в следующем порядке:

— кольцо смазывают с внутренней стороны тонким слоем вазелина или консистентной смазки;

— кольцо устанавливают на выровненную и зачищенную горизонтальную поверхность грунта в заранее намеченное положение и постепенно, не допуская перекосов, вдавливают кольцо вручную или с помощью домкрата, обрезая грунт вокруг кольца;

В нижней части целика между краем кольца и поверхностью грунта в основании выработки оставляют зазор размером 1-2 см, но не менее 1/2 максимального размера включений, по которому должна пройти плоскость среза при испытании. Этот зазор должен быть восстановлен в случае его нарушения при подготовке к срезу грунта.

При отборе крупногабаритных монолитов целик грунта отделяется от массива, для чего в его нижней части между торцом и поверхностью выработки должен быть оставлен зазор высотой 1-2 см, по которому следует провести подрезку и отделение монолита от массива грунта. Затем поверхность отрыва выравнивается, а кольцо с грунтом доставляется к установке для испытаний, причем во избежание вывала грунта ее торцы закрывают специальными крышками.

6.2 После вырезания целика грунта на кольцо устанавливают штамп и монтируют устройство для передачи нормальной и касательной нагрузок и реперную систему с приборами (прогибомерами, индикаторами) для измерения деформаций сжатия и среза целика грунта.

6.3 После монтажа установки и измерительной системы записывают начальные показания приборов (или устанавливают приборы на нулевые деления).

7 Проведение испытания по схеме консолидированно-дренированного (медленного) среза

7 Проведение испытания по схеме консолидированно-дренированного (медленного) среза

Нормальные давления передают на целик грунта последовательно ступенями; значения давлений и их ступеней указаны в таблице 1.

пески гравелистые, крупные и средней крупности плотные;

Пески гравелистые, крупные и средней крупности

пески мелкие плотные и средней плотности;

супеси и суглинки с 0,5;

Пески гравелистые, крупные, средней крупности и мелкие рыхлые;

пески пылеватые независимо от плотности;

глинистые грунты с 0,5

Органо-минеральные и органические грунты

7.2 Каждую ступень давления при предварительном уплотнении необходимо выдерживать не менее:

Конечную ступень выдерживают до условной стабилизации деформации сжатия целика грунта.

За критерий условной стабилизации деформации сжатия принимают приращение осадки целика, не превышающее 0,1 мм за время, указанное в таблице 2.

Время условной стабилизации деформации, мин

Пески гравелистые, крупные независимо от влажности; средней крупности и мелкие с коэффициентом водонасыщения 0,5

Пески средней крупности и мелкие с коэффициентом водонасыщения 0,5 1,0; пылеватые с 0,5; глинистые грунты с 0,25

Пески пылеватые с коэффициентом водонасыщения 0,5 1,0;

глинистые грунты с 0,25 1,0

Органо-минеральные и органические грунты

7.3 В процессе предварительного уплотнения целиков грунта при дальнейшем испытании необходимо записывать в журнале испытаний значения деформации сжатия целиков.

Отсчеты по приборам на каждой ступени нагружения следует производить:

— при испытаниях глинистых грунтов – на промежуточных ступенях давления через 10 мин и на конечной ступени через каждые 15 мин в течение первого часа и 30 мин в течение второго часа и далее через 1 ч до условной стабилизации деформации грунта.

7.4 После предварительного уплотнения грунта и восстановления зазора проводят срез целика грунта при ступенчатом или плавном увеличении касательной нагрузки.

При передаче касательной нагрузки ступенями их значения не должны превышать 10% значения нормальной нагрузки, при которой проводят срез. На каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформации среза через каждые 2 мин до ее условной стабилизации.

За критерий условной стабилизации среза принимают приращение перемещения кольца в плоскости среза, не превышающее 0,1 мм за время, указанное в таблице 2.

При непрерывно возрастающей касательной нагрузке скорость среза должна быть постоянной и соответствовать указанной в таблице 3. Деформации среза фиксируют не реже чем через 2 мин.

Источник

Консолидация грунта: определение, свойства грунта, формула и правила расчета с примерами

Учет консолидации грунтов является важным фактором в проектировании промышленных, гидротехнических, транспортных и гражданских сооружений, так как неправильный расчет грунтовых оснований может привести к разрушению технических объектов. Явление консолидации связано с многофазностью структуры грунта. Теории, описывающие этот процесс и другие реологические свойства, являются базовыми концепциями инженерного прогнозирования.

Общее понятие

Грунты, служащие самыми распространенными строительными материалами для сооружения оснований, по своим свойствам не относятся ни к одному из традиционных фазовых состояний веществ (твердое, жидкое, газообразное), так как состоят из множества отдельных частиц. Их прочностные и другие физико-механические свойства зависят от совокупного взаимодействия этих элементов и изменяются в широком диапазоне.

Вам будет интересно: Условия перпендикулярности двух прямых и прямой и плоскости

Определение консолидации грунтов связано с явлением их сжимаемости под действием нагрузки. Это происходит в основном за счет сближения твердых частиц друг к другу. Одновременно фильтруется вода, содержащаяся в порах грунта. Данное явление связано с тем, что в разных точках пласта поровое давление отличается. Вода стремится мигрировать в менее нагруженные зоны. Одновременно с этим происходит перестройка компоновки грунта. Процесс изменения расхода влаги с достаточной точностью описывается законом Дарси.

Вам будет интересно: Система Тейлора, ее проблемы и достоинства

Основными задачами, для решения которых предназначена теория консолидации грунтов, являются расчет величины осадки грунта под воздействием нагрузки и времени, за которое она произойдет.

История развития теории

Консолидация (уплотнение) грунтового слоя протекает в условиях неустановившейся фильтрации. Впервые уравнение, описывающее этот процесс при переменной пористости и проницаемости, было предложено русским ученым-гидравликом Н. Н. Павловским. Решение частной одномерной задачи в 1925 г. сделал австрийский геолог Карл Терцаги.

В 30-е гг. советским грунтоведом Н. М. Герсевановым была разработана система уравнений в неполном виде для решения пространственной задачи. Дальнейшее развитие теория фильтрационной консолидации грунтов получила в трудах российского ученого В. А. Флорина. Его идеи и расчеты легли в основу современной механики грунтов.

Трехкомпонентная модель, предложенная Флориным, была в последующем использована в трудах Ю. К. Зарецкого, Л. В. Горелика, М. Ю. Абелева, П. Л. Иванова и других ученых. Разработанные ими методики применяют при проектировании гидротехнических сооружений, нефтяных установок на шельфе и других объектов на «слабых» грунтах.

Разновидности

Вам будет интересно: Взаимное расположение прямых в пространстве. Взаимное расположение точки и прямой

Различают следующие типы консолидации грунтов:

Явление консолидации отличается от простого сжатия тем, что во втором случае не происходит изменения объема воды. Схематично разница между этими двумя процессами представлена на рисунке ниже.

Основные допущения

Решение задач фильтрационной консолидации грунта основано на следующих допущениях:

Данная теория применяется для определения скорости развития осадки в водонасыщенных грунтах. Когда она приближается к предельным значениям, то возникает аварийная ситуация, строительное сооружение разрушается. При меньших значениях деформирование конструкции компенсируется за счет ползучести материала и стыков.

Какие свойства грунта влияют на скорость консолидации?

Вам будет интересно: Пополняем словарный запас: неказистый — это.

Основными характеристиками грунта, влияющими на скорость осадки, являются:

Существует несколько расчетных моделей с различными допущениями, позволяющими упростить определение необходимых показателей. Наиболее распространенной теорией является фильтрационная, согласно которой грунт полностью насыщен водой (основные ее допущения указаны выше). Такая модель находит применение для расчета слабых глинистых грунтов, уплотняемых на большой площади.

Точность расчета и прогноза зависит от того, насколько близкими к реальности удается получить свойства грунтов. На консолидацию грунта влияют и такие труднопредсказуемые изменения, как утечки из водоподводящих или отводящих коммуникаций, изменение дренажа на прилегающей территории и другие процессы. Пример расчета по определению фильтрационной консолидации грунтов рассмотрен далее.

Особенности песчаных и глинистых грунтов

В песчаных грунтах с высокой водонасыщенностью отжатие воды из пор протекает быстрее (соответственно выше коэффициент консолидации грунта), так как промежутки между твердыми частицами являются достаточно большими. Сдвиговые деформации в песчаных и обломочных породах возникают в результате взаимного смещения частиц и разрушения контактов между ними.

В глинах объемная деформация вызывает плотную переупаковку частиц, окруженных жидкостной оболочкой. Скорость консолидации определяется в основном типом структурных связей и величиной нагрузки. Наличие водноколлоидных связей обусловливает упругость глинистых грунтов – их способность к восстановлению после устранения нагрузки. Упрочнение после уплотнения связано с тем, что происходит возобновление этих связей, если внутреннее напряжение не превышало структурную прочность. Так как поры в глинистых грунтах значительно меньше, то консолидация происходит медленнее.

Наиболее сложными для прогнозирования являются структурно-неустойчивые грунты, у которых деформация происходит под влиянием дополнительных внешних факторов – оттаивания мерзлых почв, разложения органики в торфах и заторфованных грунтах, обводнения лесса, роста засоленности. Так, у торфа фильтрационная консолидация затухает быстро, а осадка продолжается в течение длительного периода времени.

Основное уравнение консолидации

Расчет консолидации грунта производится по следующему основному уравнению:

где n’ – содержание жидкости в единице объема грунта;

t – текущий период времени;

s – поверхностная пористость;

p – избыточное давление в поровой воде, появляющееся за счет консолидации;

p1 – начальное давление до процесса консолидации;

μ – коэффициент растворимости газа;

e – коэффициент пористости;

x и z – координаты для решения плоской задачи (для элементарного объема грунта dx×dz×1);

kx, kz– коэффициенты фильтрации через левую и правую грань элементарного кубического объема;

H – величина напора;

i0 – начальный градиент напора.

Для большинства типов грунтов процесс напорной фильтрации воды хорошо описывается зависимостью Дарси-Герсеванова, которую можно получить из основного уравнения. Оно имеет вид:

где m – отношение площади сечения скелета грунта к общей площади;

us – средняя относительная скорость движения жидкости в порах;

vs – движение скелета грунта.

Модель объемных сил

В модели объемных сил, предложенной Флориным, учитывается взаимодействие фаз грунта (пузырьков газа, жидкой фазы, твердых частиц). При этом подразумевается, что касательные напряжения воспринимаются только скелетом грунта. Нормальные усилия передаются всем фазам. Уравнение консолидации с учетом линейной ползучести имеет вид:

где а0, а1 – деформация, мгновенно возникающая в момент прикладывания нагрузки;

β – коэффициент объемной сжимаемости газа;

ɣ и ɣ1 – параметры ползучести;

Ɵ* – сумма напряжений в скелете грунта, которые возникли бы, если бы вода не препятствовала изменению размера пор.

Коэффициент фильтрационной консолидации грунта вычисляется по формуле:

В инженерной практике строительных сооружений применяют разные виды расчетов по сложности. Основное уравнение консолидации приводится к определенному виду в зависимости от условий и поставленных задач.

Упрощенный расчет

Главными параметрами, описывающими напряженное состояние грунта, являются:

Вам будет интересно: «Соразмерно» — это и «в рамках», и «гармонично»

Основной целью расчетов по теории фильтрационной консолидации является определение величины осадки грунта под воздействием сплошной нагрузки и времени, в течение которого она происходит. Для этого используются два метода вычислений – линейные и нелинейные (для ответственных сооружений).

Коэффициент фильтрации, участвующий в расчетах, представляет собой скорость фильтрации воды в грунте при гидравлическом градиенте (уклоне). Его определяют одним из 3 способов – полевым испытанием (откачкой или наливом), в лабораторных условиях, косвенным методом (по данным механических анализов и пористости).

Примеры

Пример расчета по определению фильтрационной консолидации грунтов приведен ниже.

Расчет без учета анизотропии. Полную осадку вычисляют по формуле:

s = hmvp = 400∙0,015 х 3 = 18 см.

Удельный вес воды равен 0,001 кгс/см3. Учитывая, что 1 см/с ≈ 3 х 107 см/год, получим коэффициент консолидации:

Сv = (1∙10-8∙3∙107)/(0,015∙0,001) = 20 000 см2/год.

Тогда время консолидации грунта равно:

t = 4∙4002∙0,49/(3,142∙20 000) = 1,59 лет.

где 0,49 – постоянный множитель (выбирается по справочным данным и в зависимости от степени консолидации).

Влияние анизотропии

При сооружении объектов на макропористых лессовых грунтах в расчеты вводят поправочный коэффициент на анизотропию, так как изотропный способ решения дает заниженные показатели скорости консолидации.

Коэффициент анизотропии рассчитывают по формуле:

где nf – степень фильтрационной анизотропии.

Этот параметр вводится в числитель формулы для расчета коэффициента консолидации. Полученное значение позволяет принять решение о проведении дополнительных защитных и предупредительных мероприятий по укреплению фундамента сооружений:

Лабораторные испытания

Коэффициент консолидации определяют расчетным путем при проведении испытаний образцов грунта. Для этого применяются специальные приборы – одометры. Дренирование жидкости производится в горизонтальном, вертикальном и радиальном направлении. Принципиальная схема одометра показана на рисунке ниже.

В нижнюю часть камеры горизонтального одометра устанавливается образец грунта, в центре которого вырезают отверстие. В него вставляют цилиндр из пористого твердого материала, через который подают воду. На нижней обойме камеры и в основании закрепляются датчики порового давления. Водонасыщение производится в течение суток.

На образец прикладывают осевую вертикальную нагрузку. При этом производится запись показаний датчиков давления, силы и перемещения. На основе полученных данных строят компрессионные кривые. Как показывают исследования, коэффициент консолидации грунта намного больше при давлении, значение которого меньше напряжений уплотнения, а фильтрация выше в радиальном направлении.

У ненарушенных структур грунта компрессионная кривая имеет начальный участок с малым углом наклона. Для таких образцов также характерно резкое снижение коэффициента порового давления. Эти свойства используются для анализа нарушения структуры грунта. Степень консолидации, вычисляемая при лабораторных испытаниях, показывает, какая часть деформации (в процентах или долях единицы) имеет место за определенный промежуток времени.

Точку начала первичной консолидации получают на экспериментальных кривых, проведя на графике прямую, которая совпадает с начальным участком. Ее пересечение с осью ординат дает искомое значение.

Источник