§ I.3. ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТОВ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
Физико-механические характеристики, определяемые в лабораторных условиях, необходимы для установления номенклатурных наименований грунтов и для расчетов оснований и фундаментов. Физико-механические характеристики грунтов должны устанавливаться в соответствии с действующими нормативными (см. табл. I-3) и инструктивными документами [6, 7, 29, 30].
Для определения основных механических характеристик грунтов применяют нижеследующие методы испытаний.
I.3.1. Компрессионные испытания
Для оценки сжимаемости грунтов в условиях невозможности бокового расширения и для определения модуля деформации грунтов проводятся компрессионные испытания. В результате эксперимента устанавливается зависимость между уплотняющим давлением р и коэффициентом пористости e (рис. I-6). Для заданного интервала давлений вычисляются коэффициент уплотняемости а и модуль деформации Е:
1/МПа;
(I-2)
МПа;(I-3)где β — коэффициент, зависящий от коэффициента Пуассона v и равный 0,4 для глин; 0,62 для суглинков; 0,74 для супесей и песков.
Значения модулей деформации по данным лабораторных испытаний получаются заниженными по сравнению с данными полевых испытаний грунтов штампами. Для корректирования результатов компрессии вводятся поправочные коэффициенты (табл. I-9).
Таблица I-9
Поправочные коэффициенты к значениям компрессионных модулей деформации (для четвертичных глинистых грунтов)
| Виды грунтов | Средние значения поправочных коэффициентов при коэффициенте пористости e, равном | |||||||||
| 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1 | 1,1 | 1.2 | 1,3 | 1,4 | |
|
Супеси Суглинки Глины |
4 5 – |
3,5 4,5 6 |
3 4 6 |
2 3 5,5 |
– 2,5 5 |
– – 4,5 |
– – 4 |
– – 3,5 |
– – 2,5 |
– – 2 |
I.3.2. Определение прочностных характеристик грунта
Прочностные характеристики — угол внутреннего трения φ и удельное сцепление c — устанавливаются в срезных приборах с фиксированной плоскостью среза и в стабилометрах в условиях трехосного напряженного состояния.
Испытания песчаных и глинистых грунтов в срезных приборах производят в соответствии с ГОСТ 12248-66. В результате опыта определяется зависимость сопротивления грунта срезу τ от уплотняющего давления σ и находятся φ и c (рис. I-6).
При испытании грунтов в условиях трехосного напряженного состояния в стабилометрах проводят серию опытов при различных соотношениях главных напряжений σ1 и σ3. По этим данным строят круги предельных напряжений (круги Мора), по которым определяют φ и с (рис. I-7). К наиболее распространенным приборам трехосного сжатия относятся стабилометры конструкций ЛИИЖТ, ЦНИИС, ДИИТ и УПИ.
Для скальных и полускальных грунтов раздавливанием образца устанавливается временное сопротивление при одноосном сжатии R, вычисляемое по формуле
МПа,(I-4)где F — нагрузка в момент разрушения образца, Н; S — площадь поперечного сечения образца, см2.
Для полускальных грунтов испытания производят в соответствии с ГОСТ 12248-96.
I.3.3. Определение коэффициента фильтрации
В лабораторных условиях устанавливается коэффициент фильтрации песчаных и глинистых грунтов с помощью приборов: Г.Н. Каменского, Г. Тиме, трубки Г.Н. Каменского, трубки «Спецгео» и компрессионно-фильтрационных приборов. Методика испытаний изложена в [6].