Способ испытания грунта на компрессионную сжимаемость

(51) М. КлзЕ 02 рисоединением заявки23) Приоритет Государственныи комитет СССР ло делам изобретений и открытий) Опубликовано 07.12.81, Бюллетень45 ) Дата опубликования описания 07.12.81 . 53) УДК 624,131.37(088,8) Л, П. Загоруйко. сударственный научно-исследовательйий,- торский и проектный институт угольной пУкр Н И И проек 1 т(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА НА КОМПРЕССИОННУЮ СЖИМАЕМОСТЬ2 высота образца)е = (Р),Полученные этстики могут исобоснованно дляпод сооружениямприродного давлены на горизонталдают нагрузки покам 1. бомься осад инам ониощад к эт м спосо пользоват расчета и маш ния, если ьных пл нормалихарактеридостаточно ок грунтов и с учетом расположеках и переим площадИзобретение относится к области строительства и может быть использовано для получения исходных характеристик при оценке свойств и состояния грунтов, преимущественно насыпей, как основания сооружений и машин.Известен способ определения показателей сжимаемости грунтов путем компрессионного сжатия, включающий обжатие образца грунта через штамп в замкнутом кольце (обойме), препятствующем возникновению поперечных деформаций, в условиях невозможности бокового его расширения, При этом измеряются осадки грунта (ЬЙ), соответствующие разным нормальным давлениям (Р), и по результатам опытов строится компрессионная кривая, выраженная, например, зависимостью модуля осадка (ер - в в , где Й - начальнаяЬот нормального давления Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ исследования прочностных свойств грунтов путем перекашпвання образцов, при котором5 к образцу, помещенному в жесткую прямоугольную камеру, имеющую шарнирно сочлененные стенки, прикладывают сверхунормальное давление, уплотняющее грунт,а сбоку - горизонтальные усилия, перека 10 шивающие образец в одном направлении2,Такой способ преследует цель испытания грунтов на сдвиг, но при этом происходит также дополнительное компрессион 15 ное сжатие благодаря взаимному смещению элементарных горизонтальных слоевгру нта, способствующему переупаковкечастиц в более плотное сложение по всейтолще образца.20 Недостатком такого способа при использовании его для получения компрессионных характеристик является то, что призначительных угловых деформациях (перекашивание более ) нарушается однород 25 ное напряжение состояния всего образца.В условиях же ограниченного перекашивапия (менее 7) в образце происходят слишком малые взаимные горизонтальные смещения слоев, при этом не обеспечиваетсядостаточной переупа ковки частиц, в то30 35 40 45 50 55 60 65 время как, цапрцмср, в откосах цас 11 пс особенно э период нх срормцрованця) имеются 1 озможносте неограниченного взаимного смещения слоев (вниз цо опсосу) и большей переупаковки частиц,Для моделирования условий работы грунта в откосах насыпей необходимо создать условия, которые бы обеспечили горизонтальные дсформацп; в образце (взаимное смещение слоев по всей его высоте) в продолжение всего времени консолидации при определеи 1 ых величинах нормального давления.Целью изобретения является повышение точности испытаний грунтов путем моделирования уплотнения в условиях сложного напряженного состояния. Для достижения цели в способе испытания грунта, включающем размещение образца в замкнутой камере, имеющей шарнирно соединенные стенки, одновременное приложение на образец вертикальной и горизонтальной нагрузки, перекашивающей образец, измеренис нагрузок и деформаций грунта, горизонтальную нагрузку прикладывают многократно, изменяя се направление каждый раз на противоположное, до прекращения вертикальных деформаций.На фиг, 1 и 2 представлены схемы последовательного перекашивания образца влево и вправо соответственно; на фиг. 3 - график зависимости относительной осадки (модуля осадка - ер) от нормальных (Р) ц касательных (т) напряжений ер --(Р, т), полученный прп испытании лессовидцого суглинка нарушенной структуры предлагаемым способом в скашпвающем приборе,Способ реализуется следующим образом.Загружается цавеска грунта (образец) в скашивающий прибор при вертикальном положении стенок рабочей камеры и прикладывается через штамп первая ступень вертикальной нагрузки (например, Р, = = 10 кгс/см) . Давление выдерживается постоянным до стабилизации осадок без перекоса образца. Полученные значения относительной осадки ер (называемой мо. дулем осадки) и давления Р, определяют положение точки 1 на нижней обертывающсй кривой графика, представляющей обычпую компрсссионную кривую, получаемую известным способом.Прикладывается сдвигающая боковая нагрузка, достаточная для того, чтобы произошло медленное перекашивание образца в пределах до 7, при этом выдерживается постоянным вертикальное давление (Р,),Переносится боковая нагрузка па противоположную сторону образца и производ 1 ггся вначале его выравнивание, а затем - перекашцвацие в другую сторону в таких же пределах. Для обеспечения постоянной 5 10 15 20 25 скорости боковой деформации (скоса) цо ерс 1,отпеця Г 111 т 1 ГГ 11 Нзоцтяльцые цаг 1 эу кн рве;11 ЯНВЗОтея.Операции по изменению направления боковой нагрузки и противоположные перекашивания образца повторяются до тех пор, пока цс прекратятся вертикальныс деформации (осадка), а горизонтальные деформации станут незатухающими при постоянной боковой нагрузке, что означает таккз наступление окончательного сдвига аналогично тому, который происходит в известных сдвиговых приборах.Фиксирование горизонтальных нагрузок и соответствующих им осадок грунта производится при вертикальном положении стенок рабочей камеры, когда напряженное состояние ооразца наиболее однородное.Полученные значения относительных деформаций и соответствующие им сдвигающие напряжения (т, кгс/см 2) определяют полокения точек 2, 3, 4, 5 на графикс, используемых для построения кривых, равных касательным напряжениям (обозначенных пунктирными линиями). Лцалогичныс опыты повторяются и при других более высоких вертикальных нагрузках, и по результатам измерений строятся указанные графики (фиг. 3).Графики ер -- 1 (Р, т) содержат в себе данные двух известных прочностных характеристик: компрессионной кривой ер= =1(Р) (нижняя обертывающая на фиг. 3) и сдвиговой характеристики, называемой паспортом прочности, - т=1(Р), которая ожет быть построена в соответствии с данными верхней обертывающей кривой графика, Эти характеристики получаются обыНо разными способами, ца разных приборах. Поэтому предлагаемый способ позволяет сокращать объем лабораторных испытаний и повышает их точность. Проверкой установлено, что результаты расчетов осадок насыпных грунтов, например, под тяжелым шагающим экскаватором типа ЭШ/90 на отвалах, полученных с помощью известных компрессионных кривых ер=(Р), отличаются от фактических осадок в натуре и от результатов аналогичных расчетов по кривым ер =1 (Р, т), полученных предлагаемым способом, в 1,5 - 2 раза.Полученные способом компрессионные характеристики ер=1 (Р,т) позволяют более точно. прогнозировать осадки грунтов (особенно насыпных) в откосах, в основании машин и сооружений. Экономический эффект достигается за счет правильного выоора оборудования и технологии производства, а такхке за счет сокращения расходов ца мероприятия, обеспечивающие нормальные условия эксплуатации,887718 грузку прикладывают многократно, изменяя ее направление каждый раз на противоположное, до прекращения вертикальных деформаций.5 1. Маслов Н. Н. Основы механики грун 10 тов н инженерной геологии. М., Высшая школ а, 1968, с. 141. 2. Материалы Всесоюзного совещания по строительству на слабых водонасыщенных грунтах, Таллин, 1965, с, 226.Прсивши 1 аиае 5 лри 8 о й",.-ю. Ьла Ьей ааааа Г/ РР Ндукиднде Атер жке Д уь Фаг /оставитель В, ЛатушкинТехред А, Камышникова Корректор Л. Исае едактор Л. лова аказ 2506/15 Изд,694 НПО Поиск Государс твенного комитета СС 113035, Москва, Ж, РаТипография, пр, Сапунова,Формула изобретения Способ испытания грунта на компрессионную сжимаемость, включающий размещение образца в замкнутой камере, имеющей шарнирно соединенные стенки, одновременное приложение на образец вертикальной и горизонтальной нагрузки, перекашивающей образец, измерение нагрузок н деформаций грунта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности испытаний грунтов путем моделирования уплотнения в условиях сложного напряженного состояния, горизонтальную наИсточники информации,принятые во внимание при экспертизеТираж 694 Подписно по делам изобретений и открытийкая наб., д. 4/5