Випробування ґрунтів на компресію

 

Ця робота виконується з використанням компресійного приладу конструкції Літвінова, в якому ґрунт під дією ступінчасто зростаючого навантаження ущільнюється без можливості бокового розширення. На основі лабораторних випробувань ґрунтувизначають такі його характеристики деформованості; коефіцієнт стисливості , коефіцієнт відносної стисливості , коефіцієнт компресії _с, компресійний модуль деформації , штамповий модуль деформації - Е.

Необхідне обладнання: компресійний прилад конструкції Літвінова; важільна система з набором гир (механізм для вертикального навантажування); таровочний циліндр; індикатор годинникового типу; годинник і терези технічні з важками; фільтрувальний папір; ґрунтовий ніж; фарфорова чашка і сито з отворами 2 мм; скло; зразок ґрунту.

 

Компресійний прилад конструкції Літвінова

 

Прилад складається з одометра і опорної частини важільної конструкції. До складу одометра входить кільце, яке знаходиться між основою циліндра (з нижнім дренажним диском) та верхнім направляючим циліндром (з поршнем і верхнім дренажним диском), затискного пристрою та важільної системи.

Зразок ґрунту в кільці розміщується на основі приладу. В виїмці основи знаходиться нижній дренажний диск, який має вертикальні отвори для фільтрації води. Кільце приладу з однієї сторони має ріжучу кромку, а з другої - циліндричну виточку, яка призначається для сполучення кільця з нижньою частиною приладу.

Верхня частина приладу служить для встановлення поршня і забезпечення його вертикального переміщення при випробуванні ґрунту. В поршні є дренажний диск для фільтрації витискуваної води. Спеціальний гвинт дозволяє закріпити шток поршня для запобігання набухання ґрунту при насиченні водою.

Телескопічне важільне пристосування має розміри, які забезпечують передачу на шток поршня заданого навантаження. Зразки ґрунту циліндричної форми мають висоту 20 мм, площу поперечного перерізу 25 см² (діаметр 55,6 мм) і об’єм - 50 см³. Співвідношення пліч важеля - 1:25. Ціна поділки індикатора, що використовується для вимірювання вертикальних переміщень поршня - 0,01 мм.

До початку випробувань необхідно виконати тарування приладу, яке характеризує деформацію приладу та фільтрів під навантаженням.

Для випробувань використовують зразки ґрунту непорушеного складу з природною вологістю або в водонасиченому стані.

 

Хід роботи

 

1. Кільце приладу зважують на технічних терезах точністю до 0,01 г, вимірюють його висоту , діаметр , підраховують площу та об’єм.

2. Кільце встановлюють на рівну поверхню моноліту випробуваного ґрунту і навколо кільця підрізають ножем стовпчик ґрунту діаметром, який на 1–1,5 мм більший за внутрішній діаметр кільця. Злегка натискуючина кільце і не допускаючи його перекосу, заповнюють його ґрунтом.

3. Після того, як ґрунт заповнить кільце на висоту, більшу на 3-4 мм висоти кільця, відокремлюють ґрунт з кільцем від моноліту, обережно підрізаючи знизу на глибину 2-2,5 см. Частину ґрунту, що виступає, зрізають врівень з нижньою і верхньою поверхнями кільця. При цьому напрям ножа повинен бути від краю до середини, щоб не випадали крихти ґрунту. Одночасно відбирають проби для визначення вологості та щільності ґрунту.

4. До випробування ґрунту на компресію визначають питому вагу частинок ґрунту (), питому вагу ґрунту (), вологість (), та розраховують початковий коефіцієнт пористості .

5. Кільце з ґрунтом накривають фільтрувальним папером, зволоженим водою. Кільце установлюють на дно приладу.

6. На кільце розміщують верхню частину приладу. Верхню і нижню частину приладу з кільцем між ними з’єднують за допомогою трьох гвинтів. При цьому контролюють рівномірне закриття кільця верхньою частиною приладу, досягаючи його вертикального положення, щоб уникнути перекосу поршня, який знаходиться в верхній частині приладу.

7. Зібраний прилад розміщують на лабораторному столі і закріплюють за допомогою затискного пристрою.

8. Розсовують важіль на повну довжину і опускають його виріз на загострену частину штока поршня. На важіль встановлюють підвіс.

9. В проріз верхньої частини приладу встановлюють індикатор в робочому положенні з нульовими показаннями. Закріплюють індикатор за допомогою гвинта.

10. Урівноважують важіль. Відпускають гвинт, перешкоджаючий руху поршня.

11. Для побудови первинної вітки компресійної кривої, зразок ґрунту випробовують тиском від зовнішнього навантаження, який може приймати значення =50; 100; 150; 200.кПа. Силу, яку потрібно прикласти до підвісу важеля, розраховують за формулою:

(1.7)

де - тиск, діючий на зразок ґрунту, кПа; - площа зразкаа; - співвідношення плечей важеля.

Кожен ступінь навантаження підтримують протягом деякого часу, поки не буде досягнута умовна стабілізація осідання зразка ґрунту. В учбових цілях час прикладання навантаження приймають рівним 1-.2 хвилинам. Деформації зразку ґрунту, заміряні індикатором, записують в таблицю журналу спостережень (табл. 1.2).

 

Таблиця 1.2 -Журнал спостережень

Наванта- ження на важіль, Н	Тиск, кПа	Показання індикатора, мм	Осідання зразка, s, мм	Відносне осідання, s/h	Приріст коеф. порист., Δе=s(1+e0)/h	Коефіці-єнт пористо-сті ei=e0- Δеi
		0,00	0,00	0,000	0,000	=

 

12.Для побудови кривої декомпресії виконують розвантаження зразку, прицьому записують показання індикатора при ступінях тиску 150; 100; 50; 0 кПа.

13. Повторне випробування (крива рекомпресії) виконують, прикладаючи тиск 50; 100; 150; 200 кПа. Закінчують випробовування, прикладаючи навантаження 250 та 300 кПа. При кожному ступені тиску після умовної стабілізації деформацій зразка записують показники індикатора.

14. Виконується повне розвантаження приладу. Кільце звільняють від ґрунту та видимих слідів води. Всі частини приладу старанно протирають.

 

Обробка дослідних даних

 

1. Записані показання індикатора використовують для розрахунку осідання зразка, яке рівняється різниці показань індикатора (при =0) та (при ). Відносне осідання розраховують як відношення , приріст коефіцієнта пористості Δ і коефіцієнт пористості .

2. На основі даних табл. 1.2 виконують побудову компресійних кривих та (див. рис. 1.2), відкладаючи по осі абсцис тиск , а по осі ординат відповідні значення коефіцієнту пористості.

3. На графіках залежності та на заданому інтервалі навантажень ( ₁ і ₂) проводять січну, кут нахилу якої до осі абсцис характеризує стисливість ґрунту. Коефіцієнт стисливості ґрунту , відповідно до рис. 1.2.а, визначається як тангенс кута нахилу отриманої січної, а коефіцієнт компресії одержують аналогічно з рис. 1.2.б.

4. За одержаними значеннями , , роблять висновки про стисливість випробуваного ґрунту.

 

Контрольні запитання

 

1. Яким приладом користуються при виконанні лабораторної роботи? Його схема, складові частини.

2. Опишіть хід виконання лабораторної роботи.

3. Як визначається осідання зразку ґрунту за даними випробування?

4. Як розрахувати відносне осідання, приріст коефіцієнта пористості, поточне значення коефіцієнта пористості .

5. Назвіть показники стисливості ґрунту.

6. Геометричний зміст показників , _.

7. Фізичний зміст (розуміння) показника .

8. В яких розрахунках використовується модуль деформації?

9. Щовраховується коефіцієнтом ?

10. Фізичний зміст модуля деформації Е.

11. Яким чином деформації основ залежать від Е?