М.11.16. Каким образом обычно проводятся опыты в приборе прямого среза и в стабилометре?

На приборе прямого среза (схема среза представлена на рис.М.11.16,а) обычно для получения у глинистых грунтов практически одного и того же значения коэффициента пористости все образцы-близнецы первоначально обжимаются при максимальном значении давления, а затем они все, кроме одного, разгружаются до величины того давления, при котором будет производиться его срез. При таком способе предварительного обжатия с последующей разгрузкой начальная пористость у всех образцов окажется практически одинаковой. Полученные величины нормального давления и соответствующие им значения максимальных касательных напряжений, действующие на площадке среза, подвергаются статистической обработке с целью получения нормативных величин удельного сцепления и угла внутреннего трения. Образцы песчаных грунтов также могут быть предварительно обжаты и доведены до необходимой пористости, соответствующей заданной. При сдвиге-срезе песчаного грунта необходимо обеспечить, чтобы песчинки не попадали бы между взаимосдвигающимися кольцами обоймы.

Рис.М.11.16. Лабораторноое определение характеристик прочности глинистого грунта: а - прибор прямого среза; б - прибор трехосного сжатия; 1 - грунт; 2 - резиновая оболочка; 3 - жидкость (вода); 4 - прозрачный цилиндр; 5 - давление от насоса, создающего всестороннее давление; 6 - шток для создания вертикального давления; 7 - плоскость среза или скола; 8 - фильтр; 9 - штамп

Таким же образом производится подготовка образцов для испытания в стабилометре (рис.М.11.16,б). Обжатие образцов в этом случае производится сначала при одном и том же всестороннем давлении, а затем для остальных образцов производится разное уменьшение всестороннего давления до величины, при которой намечается раздавливание образца вертикальным давлением. Обжатие производится до того времени, когда завершится процесс консолидации и порового давления не будет. Однако могут быть произведены и "быстрые" сдвиги-срезы, когда прочность обеспечивается практически одним лишь сцеплением.

М.11.17*. Какова схема прибора с независимым регулированием трех главных напряжений?

Этот прибор имеет кубическую форму. Образец грунта также представляет собой куб (рис.М.11.17), окруженный обоймой. Каждая из шести пластин, примыкающих к граням грунтового куба, имеет гидравлическую камеру, наполненную жидкостью, с резиновой диафрагмой. Давление жидкости в этих полностью одинаковых камерах измеряется манометрами. В противоположно расположенных камерах оно создается одинаковым. По понижению уровня жидкости в мерных трубках судят о вошедшем в камеру объеме жидкости, что позволяет рассчитать деформации образца в соответствующем направлении.

Рис.М.11.17. Прибор с независимым регулированием трех главных напряжений s 1³ s 2³ s 3: 1 - пластина-камера; 2 - трубка для подвода жидкости в камеру; 3 - резиновая диафрагма; 4 - манометр (все шесть пластин одинаковые, квадратные)

М.11.18*. Что такое параметр Лоде и в каких пределах он изменяется?

Параметр Лоде показывает "вид" напряженного состояния и выражается через главные напряжения или главные деформации. Для напряжений он определяется выражением

где обязательно должно выполняться условие s ₁³ s ₂³ s ₃. Для деформаций в этой формуле следует s заменить на e. При обычном условии стабилометра, когда s ₁>s₂ =s ₃, получим m _s = -1, для другого случая, иногда именуемого "растяжением", когда s ₁<s ₂=s₃, получим m_s = +1. Таким образом, параметр Лоде изменяется в пределах от -1 до +1.

Рис.М.11.18. Круги Мора для изобржения прространственного напряженного состояния

С помощью диаграммы Мора возможно представление пространственного напряженного состояния. Для этого изображаются три круга напряжений, как это показано на рис.М.11.18, которые касаются друг друга. Если s ₂=s ₃ или s ₂ =s ₁, то диаграмма представляется одним кругом. С помощью трех кругов возможно также представить и параметр Лоде. Для этого из точки касания кругов M ₂ очерчивается дуга M _2K с центром O ₁, равная -s ₂. Далее точка M ₁ соединяется с K; тангенс угла a = О₁M₁K численно равен параметру Лоде m _s. Если принять, что a - величина отрицательная при отсчете ее против часовой стрелки, то параметр m _s отрицательный, а если его отсчитывать по часовой стрелке, то он положительный. В последнем случае точка M ₂ будет правее точки O ₁ и точка K будет расположена выше O₁.

М.11.19. Какие методы определения характеристик прочности грунтов в полевых условиях вы знаете?

В полевых условиях в основном распространены следующие методы испытаний: 1) сдвиг штампа, прибетонированного к грунту; 2) срез целика, помещенного в обойму и нагруженного сверху нагрузкой; 3) испытание крыльчаткой; 4) зондирование с помощью конуса.

При сдвиге штампа он обычно прибетонируется к основанию и часть цементного раствора затекает в грунт, обеспечивая контактное сцепление. Сдвиг целика по существу воспроизводит срезной прибор. Нагрузка сверху и сдвигающие усилия создаются домкратами, упирающимися в вертикальный портал и в упорный массив. Об испытании крыльчаткой и зондированием см.также М.11.20 и М.3.20.