Уровни удельных давлений на образец и ступени их изменения

_3max =  _1max,

где  = 0,250,35.

В диапазоне значений напряжения ₃  _3max требуется испытать не менее 4-5 образцов-близнецов, для которых рекомендуется последовательно задавать в испытаниях следующие значения удельного бокового давления (при ₃  0,1 МПа) на этапе гидростатического нагружения:

₃ = (0,10,2); (0,20,3); (0,40,5); (0,60,8) _3max

и ₃ = _3max.

Рекомендуется применять следующие ступени изменения удельных давлений, задаваемых на образец:

а) на этапе гидростатического нагружения образца -

₁ = ₃ = 0,1 МПа при _3max  0,2 МПа,

и

₁ = ₃ = 0,2 МПа при _3max > 0,2 МПа;

1) для образцов из слабых частиц:

- ₁ = 0,1 МПа - в течение всего испытания (при ₁ = ₃  0,2 МПа на этапе гидростатического нагружения);

- ₁ = 0,2 МПа - до значения  = 0,9₁ разрушения (при ₁ = ₃ = (0,30,8) МПа на этапе гидростатического нагружения), а затем - ₁ = 0,1 МПа;

2) для образцов из прочных частиц:

- ₁ = 0,2 МПа - в течение всего испытания (при ₁ = ₃ = (0,20,8) МПа на этапе гидростатического нагружения);

- ₁ = 0,4 МПа - до значения  = 0,9₁ разрушения (при ₁ = ₃ > 0,8 МПа на этапе гидростатического нагружения) а затем - ₁ = 0,2 МПа.
Проведение испытаний
Испытания должны проводиться при строгом соблюдении правил технического обслуживания прибора, а также правил по технике безопасности при работе на приборе ПТС-300, изложенных выше (рис. 9.6).

Нагружение образца осевым давлением, ₁, осуществляется при включении насосной станции 23 нажатием кнопки "пуск" магнитного пускателя и при поступлении от станции масла в гидроаккумулятор 21 и под поршень домкрата. При этом воздушная подушка гидроаккумулятора сжимается и после отключения насосной станции поддерживает требуемую величину давления в гидроцилиндре домкрата.

Насосная станция работает до того момента, пока стрелка прогибомера не сдвигается с нулевого показания. Это начальное движение (отсчет) стрелки прогибомера не должно превышать 0,10 мм. При зафиксированном начале движения стрелки прогибомера начинается нагружение образца боковым давлением путем подачи сжатого воздуха от баллона 22 в дозатор 7 через кран 15. При этом давление из дозатора передается через жидкость камеры бокового давления на боковую поверхность образца.

На этапе гидростатического нагружения образца давления ₁ и ₃ необходимо повышать одновременно, манипулируя кнопкой магнитного пускателя, кранами 25 на пульте управления и краном 15 дозатора.

На втором этапе испытаний (девиаторном нагружении) осуществляется ступенчатое увеличение вертикального давления включением насосной станции. При этом величина бокового давления, фиксируемая по манометру на дозаторе, поддерживается за счет сброса давления из дозатора через воздухоспускную пробку 17.

Для более плавного нагружения образца каждой последующей ступенью высокого осевого давления рекомендуется снабжать насосную станцию дополнительным промежуточным гидроаккумулятором малой емкости (5 литров), рассчитанным на давление до 25 МПа. Подача масла от насосной станции в гидроаккумулятор должна вестись кнопкой магнитного пускателя при закрытом кране 25. Давление на манометре насосной станции не должно превышать 18 МПа. Передача давления на образец должна вестись быстрым плавным открытием и закрытием крана 25.

Сброс осевого давления ₁ осуществляется открытием крана 26 ("разгрузка цилиндра") при закрытом кране 25 ("нагрузка цилиндра") на пульте управления. При этом масло системы осевого давления поступает в маслобак насосной станции 25.

Сброс бокового давления ₃ осуществляется открытием воздухоспускной пробки 17.

При проведении испытаний необходимое дополнение в дозатор жидкости производится через отверстия воздухоспускных пробок при закрытых кранах 15, 16, 18. Слив жидкости из дозатора осуществляется через кран 18 при открытых отверстиях воздухоспускных пробок и закрытых кранах 15, 16.

Каждая ступень осевого давления выдерживается до условной стабилизации осевой деформации образца. Рекомендуется полагать, что деформация образца стабилизировалась, если она характеризуется приращением 0,3 мм за 10 минут, что составляет примерно 0,05% начальной высоты образца.

После осуществления каждой ступени нагружения производятся отсчеты по всем измерительным устройствам: манометрам, прогибомеру, дозатору. Все отсчеты и время их взятия регистрируются в журнале испытаний (см. табл. 9.1).

Каждое испытание проводится до возникновения в образце незатухающих деформаций сдвига e₁ при постоянном значении напряжений. Этот момент служит индикатором достижения состояния предельного равновесия.

По окончании опыта производится сброс осевого давления ₁ и бокового ₃. После осуществления сброса осевого и бокового давления все краны закрываются. Открывается крышка прибора и из рабочей камеры извлекается образец испытанного материала.

При необходимости слить жидкость из камеры бокового давления выполняются следующие операции: закрываются краны 15 и 16, а также кран 18 и воздухоспускная пробка 17 на дозаторе, бак 8 опускается в крайнее нижнее положение, открываются последовательно краны 19 и 20. Рабочая жидкость самотеком поступает из камеры бокового давления в бак 8.

Манипуляции с кранами надо производить плавно, без рывков, открывая их на пропуск малого количества жидкости. Краны должны быть отлажены так, чтобы открывались и закрывались без значительных усилий, и в то же время они должны обеспечить плотное закрытие.

Эти основные требования необходимо строго соблюдать при работе с высокими давлениями.

При первичной обработке данных эксперимента следует учитывать, что если наименьшее главное напряжение ₃ в точности равно давлению в боковой камере прибора, то наибольшее главное напряжение ₁ должно рассчитываться, исходя из данных об усилии, развиваемом гидродомкратом, и об изменении размеров и формы образца под нагрузкой.

Относительные деформации образца рассчитываются по результатам его испытания в приборе трехосного сжатия с помощью следующих выражений:

e₁ = H / H₀;

e₃ = V_бок / 2V₀; (16)

e_V = e₁ + 2e₃;

где H - измеряется прогибомером, см; V_бок - измеряется по дозатору, см³.

Деформации сжатия считаются положительными.

Расчетные значения большего главного напряжения определяются по выражению

где - осевое напряжение, определенное по начальной площади поперечного сечения образца S₀.

По результатам испытания серии образцов заданной плотности и зернового состава при различных уровнях напряжения на этапе гидростатического нагружения определяются параметры прочности по методике, изложенной в табл. 9.3.

n	1	3			t2	S2	t · S
1	0,14	0	0,07	0,07	0,00	0,00	0,00
2	1,46	0,2	0,63	0,83	0,40	0,69	0,52
3	2,44	0,4	1,02	1,42	1,04	2,02	1,45
4	4,07	0,8	1,63	2,43	2,67	5,93	3,98
5	5,98	1,2	2,39	3,59	5,72	12,89	8,58
6	9,53	2,0	3,765	5,76	14,18	33,24	21,71
6	-	-	9,51	14,11	24,01	54,76	36,24

 = arcsin (tg);  = 40°

б) Опыты на трехосное сжатие проводятся по схеме "раздавливания": на этапе гидростатики образец подвергается обжатию ₁ = ₂ = ₃, а на этапе девиаторного нагружения при заданной величине ₃ напряжение ₁ увеличивается до разрушения.

в) Во время испытания ведется журнал по форме, представленной в табл. 9.1.

г) Первичная обработка данных опыта ведется по форме, представленной в табл. 9.2.

д) Угол внутреннего трения  и сцепление c определяются по формулам (6), (7) и (8) с помощью табл. 9.3.

е) При необходимости по значениям угла внутреннего трения и сцепления на основании формулы (12) подсчитываются величины угла сдвига.

Приложение 10

2. Опытное уплотнение грунтов естественного залегания следует производить в зависимости от геологического строения грунтов на стройплощадке по указаниям проекта:

а) при однородном напластовании грунта - в одном месте;

б) при однородном напластовании грунта, но при значительном изменении влажности - в двух местах;

в) при разнородном напластовании грунтов - в двух местах.

3. Размеры участка для опытного уплотнения должны быть не менее трех диаметров трамбовки или двойной ширины рабочего органа трамбующей машины при уплотнении трамбованием, не менее 6х12 м при уплотнении укаткой и 10х10 м при виброуплотнении. Опытные котлованы трамбуют по одному котловану на каждый типоразмер используемой трамбовки.

4. При глубинном уплотнении просадочных грунтов грунтовыми сваями опытных участок уплотняется не менее, чем тремя смежными сваями, расположенными в плане в вершинах равностороннего треугольника на расстоянии согласно проекту.

5. Опытное уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием, в том числе с применением глубинных взрывов, осуществляется в опытном котловане глубиной 0,8 м, шириной, равной толщине слоя просадочного грунта, но не менее 20 м.

6. При уплотнении грунтов трамбовками через два удара трамбовки (прохода трамбующей машины) по забитым в грунт штырям нивелированием определяется понижение уплотняемой поверхности. Для контрольного определения толщины уплотненного слоя в центре уплотненной площади на глубину, равную двум диаметрам трамбовки (через 0,25 м по глубине), отрывается шурф для определения плотности и влажности грунта.

7. При устройстве грунтовых подушек опытное уплотнение производится при трех вариантах: числе проходов катка 6, 8 и 10 или ударах трамбовки (проходов трамбующей машины) по одному следу - 8, 10 и 12. Уплотнение производится для всех разновидностей применяемых грунтов не менее, чем при трех значениях из влажности, равных 1,2W_p; 1,0 W_p и 0,8 W_p (W_p - влажность на границе раскатывания).

8. После уплотнения грунта на опытном участке надлежит определить плотность и влажность уплотненного грунта на двух горизонтах, соответствующих верхней и нижней части уплотненного слоя по ГОСТ 22733-77.

9. Определение плотности сухого грунта следует производить методом режущих колец по ГОСТ 5180-84. Допускается производить контроль плотности экспресс-методами (зондированием по ГОСТ 19912-81 и ГОСТ 20069-81, радиоизотопным по ГОСТ 23061-78 и др.). При использовании экспресс-методов 5% общего числа измерений следует выполнять методом режущих колец.

10. Опытное трамбование котлованов в просадочных грунтах следует производить с замером понижения дна котлована после каждых двух ударов трамбовки. Нивелирование надлежит выполнять по верху трамбовки в двух диаметрально противоположных точках. Для контрольного определения размеров уплотненной зоны в центре котлована отрывается шурф на глубину, равную двум диаметрам или двойной ширине основания трамбовки с отбором проб грунта через каждые 0,25 м. На каждом горизонте пробы берутся в центре и со смещением на 0,25 м в сторону на расстоянии от края котлована, равном удвоенному размеру среднего сечения трамбовки.

11. При опытном трамбовании котлованом с расширением основания в просадочных грунтах фиксируется объем каждой порции и общее количество утрамбовываемого материала (щебня, гравия и т.п.), а также размеры в плане и глубина полученного расширения.

12. Для установления результатов опытного глубинного уплотнения грунтовыми сваями на строительной площадке следует отрывать контрольный шурф на глубину не менее 0,7 просадочной толщи и определять влажность и плотность грунта через каждые 0,5 м на глубину 3 м, а ниже - через каждый метр. Определяется плотность сухого грунта каждого слоя в двух точках в пределах каждой грунтовой сваи и в межсвайном пространстве.

13. Для наблюдения за просадкой уплотняемого грунта в процессе опытного замачивания и замачивания с глубинными взрывами следует установить на дне котлована и за его пределами по двум взаимно-перпендикулярным сторонам котлована поверхностные марки через 3 м на расстоянии, равном полуторной толщине слоя просадочного грунта, а в центре котлована - куст глубинных марок в пределах всей просадочной толщи через 3 м по глубине.

При выполнении опытного замачивания с применением энергии глубинных взрывов ВВ дополнительно следует осуществлять инструментальные замеры в целях уточнения радиуса зоны разрушения структуры грунта от одиночного заряда и равномерности осадки массива при взрыве смежных зарядов.

14. Опытное виброуплотнение водонасыщенных песчаных грунтов следует производить в пределах площадки, имеющей наиболее характерный гранулометрический состав грунта, без "рыхления" в семи точках, с "рыхлением" - в шести. Оценка гидровиброуплотнения производится по показателю плотности сухого грунта с отбором проб.