Определение характера развития деформаций грунтов во времени

В данной работе также сравнивается характер развития осадки песчаного и глинистого грунтов во времени.

Деформация образца песчаного грунта происходит очень быстро и завершается (стабилизируется) в течение нескольких минут.

В образце глинистого грунта деформации развиваются медленно и заканчиваются через несколько часов (около суток). 

Аналогично в природных условиях осадка зданий на песчаном основании завершается за период строительства, а в глинистых – продолжается несколько лет.

 

Ход работы

1. На основании данных таблицы 18, учитывая, что деформация образца D h ₁, мм, соответствует S,  мм, – осадке образца грунта, заносим данные в таблицу 20.

2. Строим графики зависимости S, мм, – осадки грунта от времени Т, мин.

 

Таблица 20

Результаты определения деформации грунта

 

Время от начала приложения данной ступени Т, мин	Нарастание деформации во времени, мм	Полная деформация (осадка), мм
Грунт первого варианта (глинистый)
1 мин
2 мин
3 мин
5 мин
10 мин
15 мин
16 мин
17 мин
18 мин
20 мин
25 мин
30 мин
31 мин
32 мин
33 мин
35 мин
40 мин
45 мин
Грунт второго варианта (песчаный)
1 мин
2 мин
3 мин
5 мин
10 мин
15 мин
16 мин
17 мин
18 мин
20 мин
25 мин
30 мин
31 мин
32 мин
33 мин
35 мин
40 мин
45 мин

 

 

 

Лабораторная работа № 8

 

Определение сопротивления грунта сдвигу

 

Основные положения

Сопротивление грунтов сдвигу является их важнейшим прочностным показателем. Оно необходимо для расчета устойчивости и прочности оснований, оценки устойчивости откосов, расчета давления грунтов на подпорные стенки и других инженерных расчетов.

Разрушение грунта основания под фундаментом сооружения наступает, если действующие здесь касательные напряжения превышают сопротивление грунта сдвигу. Разрушение проявляется в виде скольжения (сдвига) грунтовых агрегатов или отдельных частиц относительно друг друга.

Сопротивление грунта сдвигу обусловливается силами трения и сцепления (связности). И хотя четкого разделения сопротивления сдвигу на силы трения и сцепления не существует, прочностными (сдвиговыми) характеристиками грунта являются: удельное сцепление С, кПа, и угол внутреннего трения j, град.

Эти характеристики являются параметрами линейной зависимости t = f (p), которая была установлена в 1773 году Ш. Кулоном. Для песчаных грунтов эта зависимость выражается формулой

 

t = p tg j,                                                  (24)

 

где t – сопротивление грунта сдвигу (срезу), кПа; p – нормальное давление на грунт, кПа; tg j – коэффициент внутреннего трения; j – угол внутреннего трения, град.

Сопротивление песчаных грунтов сдвигу обусловлено силами трения, прямо пропорционально нормальному давлению. Силы сцепления в сыпучих грунтах незначительны и ими часто пренебрегают.

Графически указанная зависимость изображается прямой, проходящей через начало координат (рис. 8). В глинистых грунтах сопротивление сдвигу обусловлено силами трения и сцепления частиц грунта, т. е.

 

t = p · tg j + C,                                     (25)

 

где С – удельное сцепление грунта.

Графически указанная зависимость изображается прямой, отсекающей отрезок на оси ординат. Угол внутреннего трения является углом наклона этой прямой к оси абсцисс.

Сдвиговые характеристики С и j определяются экспериментальным путем в полевых или лабораторных условиях. Сопротивление сдвигу одного и того же грунта непостоянно и зависит от физического состояния грунта, от условий проведения испытаний. Для получения достоверных результатов испытания на сдвиг должны всегда проводиться в условиях, максимально приближенных к условиям работы грунта под сооружением или в самом сооружении.

 

Рис. 12. График зависимости сопротивления сдвигу от вертикального давления:
1– песчаный грунт, 2 – глинистый грунт

 

Стандартная методика лабораторного определения сопротивления сдвигу песчаных и глинистых грунтов устанавливается нормативными документами. Согласно этой методике t определяется испытанием образцов грунта на одноплоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью среза.

 

Определение сопротивления грунтов сдвигу производится методами:

· консолидированного (медленного) сдвига, при котором до приложения сдвигающего усилия образец уплотняют соответствующим вертикальным давлением. Испытание проводится в условиях свободного оттока воды (дренирования). Метод применяется для исследования грунтов в условиях уплотненного состояния и дает возможность оценить прочность основания построенного сооружения. Ступени вертикального давления – 0,1 МПа, 0,2 МПа, 0,3 МПа;

· неконсолидированного (быстрого) сдвига, при котором сдвигающее усилие прикладывается без предварительного уплотнения образца в условиях отсутствия дренирования. Метод применяется для исследования грунтов в условиях нестабилизированного состояния (для суглинков и глин при степени влажности S _r ³ 0,85 и показателе текучести J _L ³ 0,5). Ступени вертикального давления – 0,05 МПа, 0,10 МПа, 0,25 МПа.

Определение t необходимо производить не менее чем при трех различных величинах вертикального давления p на трех образцах грунта, вырезанных из одного однородного по строению и составу монолита или, в необходимых случаях, на образцах, подготовленных в лаборатории.