ВИЗНАЧЕННЯ МІЦНОСТІ ПІЩАНИХ І ГЛИНИСТИХ ПОРІД МЕТОДОМ ОДНОПЛОЩИННОГО ЗРІЗУ

 

Випробування грунту методом одноплощинного зрізу проводять для визначення наступних характеристик міцності: опір грунту зрізу кута внутрішнього тертя , питомого зчеплення c для пісків (окрім гравелистих і крупних), глинистих і органо-мінеральних грунтів.

Опір зрізу характеризує міцність піщаних і глинистих порід, тобто їх здатність чинити опір руйнуванню. Руйнування виявляється в порушенні суцільності породи в результаті зрушення частини породи по одній або декількох поверхнях ковзання або уздовж зони ковзання (ослаблення). Руйнування породи настає тоді, коли дотичне напруження перевищує внутрішні сили опору.

У піщаних і інших рихлих уламкових породах внутрішніми силами опору зсуву (руйнуванню) є сили тертя, що виникають при зрушенні часток породи при взаємному переміщенні часток, що складають її. Оскільки тертя діє всередині породи, його прийнято називати внутрішнім тертям. У зв'язних (глинистих) породах внутрішніми силами крім тертя є також сили зчеплення, тобто сили структурних зв'язків. Зчеплення служить кількісним вираженням міцності структурних зв'язків, що діють в об'ємі породи по поверхнях ковзання або в межах зон ковзання.

Максимальний опір порід зсуву виявляється при гідростатичній рівновазі, тобто коли їх вологість і щільність відповідатимуть ущільнюючому навантаженню, що діє, і ущільнення досягне стабілізації. У зв'язку з цим значення показників опору порід зсуву (їх міцність) істотно залежать від режиму випробувань, і перш за все від способу підготовки, проведення і умов дренування порід.

Характеристики міцності визначають за результатами випробувань зразків грунту в одноплощинних зрізних приладах, з фіксованою площиною зрізу шляхом зсуву однієї частини зразка відносно іншої його частини дотичним навантаженням при одночасному вантаженні зразка навантаженням, нормальним до площини зрізу.

Для глинистих грунтів за спеціальним завданням може бути проведений повторний зріз зразка по фіксованій площині - зріз " плашка по плашці".

Не допускається випробовувати грунти, що видавлюються в процесі випробування в зазор між рухливою і нерухомою частинами зрізної коробки

Опір грунту зрізу визначають як граничне середнє дотичне напруження, при якому зразок грунту зрізається по фіксованій площині при заданому нормальному напруженні. Для визначення і необхідно провести не менше трьох випробувань при різних значеннях нормального напруження.

Випробування проводять за наступними схемами:

- консолідовано-дреноване випробування - для пісків і глинистих грунтів незалежно від їх ступеня вологості в стабілізованому стані;

- неконсолідовано-недреноване випробування - для водонасичених глинистих і органо-мінеральних грунтів в нестабілізованому стані і просадочних грунтів, приведених у водонасичений стан замочуванням без застосування навантаження.

Для випробувань використовують зразки грунту непорушеного складання з природною вологістю або у водонасиченому стані, або зразки порушеного складання із заданими значеннями щільності і вологості (в т.ч. при повному водонасиченні), або зразки, відібрані з ущільненого масиву, для штучно ущільнених грунтів.

При цьому зразки просадочних грунтів випробовують у водонасиченому стані, а які набухають - при природній вологості.

У необхідних випадках опір зрізу може визначатися:

– для просадочного грунту при природній вологості або при вологості на межі розкочування, якщо остання перевищує природну;

– для засоленого - на зразках заздалегідь вилуженого грунту після стабілізації суфозіонного осідання при заданому нормальному тиску;

– для грунтів, що набухають, - в умовах повного водонасичення після стабілізації вільного набухання або набухання (ущільнення) при заданому нормальному тиску;

для насипних грунтів - при їх максимальній, необхідній або такій, що досягається щільності.

Зразки повинні мати форму циліндра діаметром не менше 70 мм і висотою від 1/2 до 1/3 діаметру. Для однорідних глинистих грунтів (без включень) допускається при випробуваннях в польових лабораторіях зменшувати діаметр зразка до 56 мм.

 

Обладнання і матеріали

До складу установки для випробування грунту методом одноплощинного зрізу повинні входити:

- зрізна коробка, складається з рухливої і нерухомої частин і включає робоче кільце з вище вказаними внутрішніми розмірами, жорстких суцільного і перфорованого штампів;

- механізм для вертикального навантаження зразка;

- механізм створення дотичного навантаження;

- пристрою для виміру деформацій зразка і навантаження, що прикладається.

Для випробування зразка піщаних грунтів застосовують зрізну коробку з нижньою рухливою частиною.

Конструкція зрізного приладу, повинна забезпечувати початковий вертикальний тиск на зразок (від ваги штампу і вимірювальних приладів на нім) не більше 0, 025 МПа.

При таруванні зрізної коробки, відповідно до паспорта на прилад встановлюють поправки на подолання тертя рухливої частини зрізної коробки.

При необхідності попереднього ущільнення зразка можуть застосовуватися ущільнювачі, що дозволяють проводити ущільнення при заданому тиску і збереженні природної або заданої вологості, а також в умовах повного водонасичення.

До складу ущільнювача повинні входити слідуючи основні вузли:

- циліндрова обойма, в яку поміщається робоче кільце із зразком;

- жорсткий перфорований штамп;

- механізм для вертикального навантаження зразка;

- ванна для водонасичення зразка;

- гідроізолюючі елементи;

- пристрій для виміру вертикальних деформацій зразка.

 

Послідовність визначення

1. Зразок грунту виготовляють з урахуванням вимог ГОСТ 12248-96.

2 Виготовлений зразок зважують і залежно від схеми випробування і виду грунту приступають або до його попереднього ущільнення, або відразу до випробування на зріз.

3 Попереднє ущільнення зразка при консолідовано-дренованому випробуванні проводять безпосередньо в робочому кільці зрізного приладу, або в ущільнювачі.

4 При попередньому ущільненні в ущільнювачі робоче кільце з підготовленим зразком грунту слід помістити в обойму ущільнювача, а потім зібрану обойму встановити у ванну ущільнювача на перфорований вкладиш (заздалегідь торці зразка необхідно покрити вологим паперовим фільтром). Далі необхідно встановити на зразок перфорований штамп, виконати регулювання механізму навантаження, встановити прилади для виміру вертикальних деформацій грунту і записати їх початкові показання.

5 Для випробувань зразків грунту в умовах повного водонасичення необхідно заздалегідь замочити зразки, заповнивши ванну ущільнювача водою.

При випробуванні просадочних грунтів, що мають природну вологість менше необхідно дозволожувати зразки до вологості, рівної .

Зразкам грунтів, що набухають, призначеним для визначення опору зрізу в умовах повного водонасичення, після стабілізації деформацій набухання при заданому нормальному тиску необхідно передати до початку замочування тиск .

Час насичення зразків водою має бути не менше значень, вказаних в таблиці 7.1.

6. При проведенні випробувань на повторний зріз зразок грунту розрізають на дві частини гострим ножем або волосінню по площині першого зрізу, ретельно зарівнюють торцеві поверхні обох половин, з׳ єднують їх між собою і поміщають в робоче кільце зрізного приладу.