Штампові випробування ґрунтів

 

З метою знайомства з методикою проведення штампових випробувань і набуття навиків постановки досліду, обробки результатів дана лабораторна робота виконується в лабораторних умовах з застосуванням штампу менших розмірів, ніж ті, що використовуються в польових умовах. Крім того, це дозволяє майбутнім спеціалістам оцінити порядок найбільш важливої характеристики деформованості – модуля деформації Е.

Необхідне обладнання: жорсткий штамп 20 х 25 см (F = 250 см²), гвинтовий домкрат з динамометром, лоток з піском середньої щільності, прогиноміри (2 шт.), реперна система.

Підготовка основи і обладнання

 

В якості основи використовують пісок середньої щільності, який вкладають в лоток 170 х 120 х 100 см з пошаровим ущільненням. Штамп встановлюють на поверхні піску з виконанням умов щільного контакту штампу і основи, горизонтального положення. Перевіряють положення штампу відносно пристрою, що навантажує, щоб забезпечити центральне завантаження штампа під час проведення досліду. Прогиноміри для вимірювання осадок штампу закріплюють на реперній системі і з’єднують зі штампом стальним дротом, який не повинен проковзувати при обертанні барабану прогиноміру.

 

Хід роботи

 

1. Перед початком випробувань, перевіривши всі елементи системи, приступають до навантаження штампа ступенями навантаження. Розмір ступеню навантаження приймають рівним 25 кПа. За умовну стабілізацію осідання піщаного ґрунту приймають приріст осідання не більше 0,01 мм протягом 15 с.

2. Перед початком випробувань складають таблицю ступенів навантажень і відповідних їм показників динамометра (табл.. 1.7)

Таблиця 1.7 – Журнал спостережень

Прикладена на штамп сила	Середній тиск по підошві штампу, кПа	Показники прогиномірів, мм	Середня осадка штампа, мм	Примітка
Показання індикатора	N, Н	№ 1	№ 2

 

3. Завантаження штампу виконують 4-5 ступенями. В процесі випробувань показники прогиномірів заносять в журнал і розраховують осідання штампу, контролюючи умову >2 . При виконанні умови приступають до розвантажування штампу. Розвантаження виконують ступенями в два рази більшими, ніж ступені завантаження.

 

Обробка результатів досліду

 

Модуль деформації Е, МПа визначають за формулою (1.13) із графіка на рис. 1.11.

Викреслюють графік залежності . Визначають координати усередненої кривої.

Викреслюють схему досліду (розріз лотка і штампу).

 

Контрольні запитання

 

1. Визначте мету штампових випробувань ґрунтів.

2. Які підготовчі роботи виконуються для проведення штампових випробувань?

3. Назвіть методи завантаження і виміру їх переміщень.

4. Як визначити значення переміщень штампу і ?

5. Які відмінності штампу враховує коефіцієнт ?

6. Поясніть, чому результати штампових випробувань не можуть бути застосовані для визначення розрахункового опору ґрунту основи ?

7. В яких розрахунках використовується модуль деформації?

8. Як змінюється осадка основи в залежності від зміни Е?

 

 

 

ВИЗНАЧЕННЯ ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ГРУНТІВ

 

Класифікація ґрунтів

 

Міцність та експлуатаційна надійність споруд визначається умовами їх взаємодії з ґрунтами, що має важливе значення для інженера-будівельника при вивченні властивостей ґрунтів.

В залежності від зв’язків між частинками, ґрунти поділяються на два класи: скельні та нескельні.

Скельні – ґрунти з твердими (кристалічними та цементаційними) структурними зв’язками між зернами. Міцність зв’язків одного порядку, що й міцність самих зерен.

Нескельні – пухкі ґрунти без твердих структурних зв'язків.

Скельні та нескельні ґрунти поділяються нагрупи - за походженням (генетичне поділення першого порядку); на підгрупи - за умовами створення (генетичне поділення другого порядку); на типи - за петрографічним складом, гранулометричним складом та ступенем (мірою) неоднорідності, числом пластичності; на види - за структурою, текстурою, складом цементу, щільністю складення, наявністю включень, відносним вмістом та степенем розкладу органічних речовин, за способом перетворення ґрунтів та мірою ущільнення від власної ваги; на різновиди – за ступенем вологості та показником текучості.

Виділяють різновиди скельних ґрунтів за границею міцності на одновісний стиск в водонасиченому стані , за ступенем засоленості напівскельних ґрунтів, за ступенем розм’якшуваності в воді, який характеризується коефіцієнтом розм’якшуваності ,по ступеню розчинності в воді, а також, при необхідності, за температурою ґрунту і вмістом льоду.

Найбільш поширеними є нескельні ґрунти, складені а уламків гірських порід різних розмірів, форми та властивостей. В подальшому під терміном ”ґрунт” будемо розуміти пухкі, нескельні гірські породи. Міцність зв'язків між їх частинками істотно менша за міцність самих частинок, які складають ґрунт. Взаємне розташування частинок ґрунту зумовлює наявність простору поміж ними, який одержав назву - пори ґрунту. При цьому частина або весь об’єм пор може бути заповнений водою. Таким чином, ґрунт являє собою багатофазне середовище (в загальному випадку трьохфазне: мінеральні частинки, вода, повітря або гази).

Нескельні ґрунти поділяються на дві великі групи: осадові незцементовані і штучні.

Осадові незцементовані представлені 5 підгрупами: великоуламкові, піщані, пилуваті та глинисті (в межах цієї підгрупи виділяють лесові ґрунти та мули), біогенні і родинні.

До великоуламкових відносять ґрунти, що вміщують більше 50% (за масою) частинок, крупніших за 2 мм.

До піщаних відносять ґрунти, що вміщують менше 50% (за масою) частинок крупніше 2 мм і з малим вмістом глинистих частинок.

До пилуватих та глинистих відносять ґрунти, які вміщують в своєму складі таку кількість глинистих частинок, яка забезпечує в ґрунті наявність сил зв’язності.

Типи великоуламкових та піщаних ґрунтів, відповідно з ГОСТ 25100-82, визначають в залежності від гранулометричного складу цих ґрунтів (за розміром частинок, з яких утворився ґрунт). Для цього розраховують кількість частинок різних розмірів (гранулометричних фракцій) в відсотках від маси взятого для дослідження зразку ґрунту - так званої наважки.

Виділяють наступні типи великоуламкових ґрунтів за гранулометричним окладом:

- валунний ґрунт (якщопереважають неокатані частинки – глибовий) - більше 50% маси складають частинки крупніше 200 мм;

- гальковий ґрунт (при переважанні неокатаних частинок - щебенистий) - більше 50% маси складають частинки крупніше 10 мм;

- гравійний ґрунт (при переважанні неокатаних частинок – жорствяний) - більше 50% маси складають частинки крупніше 2 мм.

Піщані ґрунти за гранулометричним складом підрозділяють на: піски гравійні - більше 25% маси складають частинки крупніше 2мм; піски крупні - більше 50% маси складають частинки крупніше 0,5 мм; піски середньої крупності - більше 50% маси складають частинки крупніше 0,25 мм; піски дрібні – 75% маси складають частинки крупніше 0,1 мм; піски пилуваті - менше 75% маси складають частинки крупніше 0,1 мм.

Глинисті ґрунти підрозділяються на три типи в залежності від числа пластичності : супіски (0,01 ≤ ≤ 0,07), суглинки (0,07 < ≤ 0,17), глини ( > 0,17).

Лесовим називається пилувато-глинистий ґрунт, що вміщує за гранулометричним складом більше 50% пилуватих (розміром 0,05-0,005 мм) частинок, легко- та середньорозчинні солі і карбонати кальцію; однорідний, переважно макропористий; в маловологому стані здатний тримати вертикальний укіс. При зволоженні лесовий ґрунт легко розмокає і відбуваються великі переміщення, які отримали назву просідань.

Класифікація ґрунтів в межах кожного типу (розділення на види та різновиди) проводиться в залежності від таких показників, як ступінь вологості , коефіцієнт пористості , показник текучості та інші показники. Класифікаційні показники для основних типів ґрунтів приведені в розділі 3 цих методичних вказівок.

Широко застосовувані в практиці інженерно-геологічних вишукувань лабораторні випробування ґрунтів проводяться з метою визначення їх класифікаційних показників (тип, вид, різновид), а також характеристик деформованості та міцності, які використовуються в розрахунках основ споруд.