Визначення просадкових характеристик лесових грунтів в лабораторних умовах. Метод «однієї кривої»

Характеристики просадочного грунту (відносну просадочність і початковий тиск просадочності) належить визначати по результатам випробувань зразків грунту непорушеної структури на компресійних приладах (одометрах) методами „ однієї кривої” або „двох кривих”.

Відносна просадочність грунту e_sl (індекси sl від англ. s oil l iquefaction - розжиження грунту) – визначається як відношення додаткового стиснення зразку грунту, яке відбулося в результаті замочування, до початкової висоти зразка:

(5.1)

де: h_n,p та h_sat,p - висота зразка грунту відповідно природної вологості (індекс n від англ. n atural - природній) та після повного водонасичення (індекс sat від англ. sat urated - насичений), стиснутого тиском Р, що дорівнює вертикальному тискові на конкретній глибині z від власної ваги грунту s_zg та навантаження від фундаменту s_zp (Р = s_zg + s_zp); h_n,g - висота зразку грунту природної вологості, стиснутого тиском Р_g, що дорівнює вертикальному тиску від власної ваги грунту Р_g = s_zg.

Критерій просадочності: вважається, що грунт відноситься до просадочних грунтів, коли e_sl ≥ 0,01 (1%).

Початковий тиск просадочності Р_sl (МПа) - тиск, при якому під час компресійних випробувань відносна просадочність ε_sl=0,01.

Відносну просадочність грунту e_sl по методу „однієї кривої” визначають шляхом випробовування на компресійному приладі зразка грунту непорушеної структури. Спочатку зразок досліджують при природній вологості W, після цього насичують зразок водою (не виймаючи з приладу) і вимірюють додаткову деформацію (просадку

Послідовність роботи.

1. Зразок грунту непорушеної структури, що відібраний з глибини z від поверхні грунту, в робочому кільці висотою h₀ = 25 мм розташовують в обоймі компресійного приладу (одометра).

2. За шкалою індикатора знімають відрахунок n_о до навантаження зразка (при тиску Р = 0).

3. Стискують зразок грунту тиском, що дорівнює тиску від власної ваги грунту на глибині z (Р = s_zg = gz), і після стабілізації деформацій знімають відлік n₁ по індикатору приладу.

4. Стискують зразок грунту тиском, що дорівнює Р = s_z = s_zg + s_zр і після стабілізації деформацій знімають відлік n₂ по індикатору приладу.

5. Замочують зразок грунту до повного насичення грунту водою при дії тиску Р і після повного проявлення просадочності грунту знімають відлік n₃ по індикатору приладу.

6. Результати відліків по індикатору та розрахунки заносять в таблицю 5.1. та зображують в вигляді графіку залежності деформації зразка від тиску Dh_і = ¦ (Р_і) (див. мал.5.1).

 

 

Мал. 5.1. Приблизний вигляд графік випробувань по методу „однієї кривої”.

 

Виз

Визначення просадкових характеристик лесових грунтів в лабораторних умовах. Метод «двох кривих»

Відносну просадочність грунту e_sl по методу „двох кривих” визначають шляхом паралельного випробовування на компресійних приладах двох зразків, відібраних із одного моноліту грунту. Перший зразок досліджується при природній вологості W, а другий - при вологості, що дорівнює вологості при повному водонасиченні зразка W_sat.). Випробування по методу „двох кривих” дозволяють знайти початковий просадочний тиск та відносну просадочність при різних величинах зовнішнього тиску.

 

 

Послідовність роботи.

1. Зразки грунту непорушеної структури, що відібрані з глибини z від поверхні грунту, в робочих кільцях висотою h₀ = 25 мм розташовують в обоймах компресійних приладів (одометрів).

2. По індикаторах знімають початкові відліки n₀ (для першого зразка) і k₀ (для другого зразка), які відповідають навантаженню Р = 0.

3. Другий зразок грунту в компресійному приладі замочують водою до повного водонасичення (S_r = 1).

4. Обидва зразки грунту в компресійних приладах навантажують окремими ступенями навантаження Р_і з кроком DР = 0,1 МПа. Після повної стабілізації деформацій зразків від навантаження Р_і (на кожній ступені) по індикаторах приладів знімають відліки n_і та k_і. Дослідні дані заносять в таблицю 5.2.

Обробка дослідних результатів:

1. Вираховують абсолютну деформацію зразків грунту від кожної ступені навантаження Dh_nі i Dh_kі по формулам:

 

Dh_nі = n_i - n₀; Dh_kі = k_і - k₀. (5.2)

2. Визначають відносні деформації зразків грунту e_nі та e_kі на кожному кроці навантаження по формулам:

 

e_nі = Dh_nі / h₀; e_kі = Dh_kі / h₀. (5.3)

3. По значенням відносної деформації зразків обчислюють відносну просадочність грунту e_slі на кожній ступені навантаження по формулі:

 

e_slі = e_kі - e_nі (5.4)

4. Результати вимірів та обчислення заносять в таблицю 5.2., а також зображують у вигляді графіків залежності відносної деформації зразків від тиску e_kі, e_nі = ¦ (Р_і) (див. мал. 5.2) та відносної просадочності грунту від тиску e_sl = ¦ (Р_і) (див. мал. 5.3).

5. По графіку залежності відносної просадочності грунту від тиску e_sl = ¦ (р_і) (див. мал. 5.3) визначають початковий просадочний тиск р_sl, який відповідає відносній просадочності e_sl = 0.01.

рsl

esl=0,01

esl

e

Мал. 5.2. Графік залежності відносної деформації зразків від тиску

 

esl

 

Мал. 5.3. Графік залежності відносної просадочності грунту від тиску

Знайдені значення відносної просадочності e_sl дозволяють визначити розрахункову просадку товщі просадочного грунту висотою h_sl по формулі:

(5.5)

де: n – кількість елементарних шарів, на які поділена просадочна товща (зона просідання); e_sl,і - відносна просадочність і-го елементарного шару грунту; h_і – товща і-го шару (см) (не більше 2 метрів) (∑h_і = h_sl); k_sl,i – коефіцієнт, що приймається:

Ø - для фундаментів шириною b ≥ 12 м та для випадку визначення просадки від власної ваги грунту - рівним 1,0;

Ø - для фундаментів шириною b ≤ 3 м по формулі:

(5.6)

де Р - середній тиск під підошвою фундаменту (кПа); Р_sl,i – початковий просадочний тиск грунту і-го шару (кПа); Р₀ – тиск, що дорівнює 100 кПа;

Ø - для фундаментів шириною 3 м < b < 12 м – знаходиться по інтерполяції між значеннями k_sl,i, що отримані при b =3 м та b =12 м.

Грунтові умови будівельних майданчиків, що складені просадочними грунтами, в залежності від можливості прояви просадки грунтів від власної ваги поділяються на два типи:

І тип – грунтові умови, в яких можлива в основному просадка від зовнішнього навантаження, а просадка грунтів від власної ваги відсутня або не перевищує 5 см;

ІІ тип – грунтові умови, в яких, крім просадки грунтів від зовнішнього навантаження, можлива їх просадка від власної ваги і її розмір перевищує 5 см.