ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

Приложение Б

(рекомендуемое)

ОБРАЗЕЦ ГРАФИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ

РЕЗУЛЬТАТОВ

ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА МЕТОДОМ

ОДНОПЛОСКОСТНОГО СРЕЗА

Результаты испытания грунта оформляют в

соответствии с рисунками Б.1 и

Б.2

График

Рисунок Б.1

График

Рисунок Б.2

Приложение В

(рекомендуемое)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ ДЕФОРМИРОВАННЫХ

ОБРАЗЦОВ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

В.1. Если относительная вертикальная

деформация образца в момент разрушения

, то

необходимо при расчете предела прочности на

одноосное сжатие учитывать увеличение площади

образца.

Площадь A определяют непосредственно

измерением диаметра образца штангенциркулем с

погрешностью 0,1 мм и расчетом.

В.2. В предположении о постоянстве объема

грунта при испытании

отношение

может быть определено по

относительной вертикальной деформации

При сохранении цилиндрической формы

. (В.1)

Если образец после сжатия приобретает форму

бочки, причем диаметр торца бочки сохраняется

равным начальному диаметру образца, то

. (В.2)

Приложение Г

(рекомендуемое)

ОБРАЗЕЦ ГРАФИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ

РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ

ГРУНТА МЕТОДОМ ОДНООСНОГО СЖАТИЯ

ПОЛУСКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ

1 - основание камеры; 2 - корпус камеры; 3 - вентиль

для выпуска воздуха; 4 - шток; 5 - образец грунта

в оболочке; 6 - верхний штамп; 7 - нижний штамп;

8, 9 - магистрали системы дренажа, противодавления

и измерения порового давления; 10 - магистраль

давления в камере; 11 - индикатор перемещений;

12 - уплотняющее кольцо; F - нагрузка

Рисунок Д.1

Д.2. Блок-схема установки для трехосных

испытаний грунтов (см. рисунок Д.2)

1 - камера прибора трехосного сжатия; 2 - блок

измерения

порового давления; 3 - блок противодавления;

4 - блок дренажа; 5 - блок давления в камере

Рисунок Д.2

Д.3. Тарировки камеры трехосного сжатия

Д.3.1. Тарировка камеры на сжатие

Для тарировки между штампами, покрытыми

влажными бумажными фильтрами, помещают

металлический вкладыш размерами, равными размерам

образца грунта. Штамп нагружают ступенями

вертикального давления 0,01; 0,025; 0,05; 0,10 МПа и

далее по 0,10 МПа, выдерживая их по 5 мин до

максимального давления, определяемого предельными

нагрузками при испытаниях грунта. На каждой ступени

давления записывают показания прибора для

измерения вертикальной деформации грунта.

Тарирование проводят при трехкратном

нагружении и разгрузке, каждый раз с заменой

фильтров на новые.

По среднеарифметическим значениям из трех

опытов составляют таблицу деформаций камеры при

различных давлениях.

Д.3.2. Тарировка камеры на расширение

Для тарирования на металлический вкладыш и

штампы (см.

Д.3.1

) надевают резиновую оболочку и

закрепляют ее на боковых поверхностях штампов

резиновыми или металлическими кольцами.

Камеру заполняют рабочей жидкостью и создают

в ней всестороннее давление такими же ступенями, как

и при тарировке на сжатие (см.

Д.3.1

), выдерживая их по

30 мин. На каждой ступени давления записывают

показания волюмометра. Затем сбрасывают давление в

том же порядке.

По среднеарифметическим значениям из трех

опытов составляют таблицу объемных деформаций

камеры при различных всесторонних давлениях.

Д.3.3. Определение трения штока во втулке

камеры

При наличии зазора между штоком и штампом в

камере создают давление до момента, когда начнется

движение стрелки прибора, измеряющего вертикальные

деформации образца грунта. В этот момент записывают

показания манометра и вычисляют усилие на 1 см2

площади поперечного сечения штока.

Приложение Е

(обязательное)

РЕКОНСОЛИДАЦИЯ И ВОДОНАСЫЩЕНИЕ ОБРАЗЦОВ

ГРУНТА

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ РАЗРУШЕНИЯ

ОБРАЗЦОВ

ПРИ ТРЕХОСНОМ СЖАТИИ

Е.1. Реконсолидация образцов грунта путем

восстановления двухфазного состояния - метод ВФС

Е.1.1. Метод восстановления фазового состава

(ВФС) используется при проведении трехосных

испытаний водонасыщенных в условиях природного

залегания глинистых, органо-минеральных и

органических грунтов.

Е.1.2. Метод предназначен для восстановления

природной плотности и двухфазного состояния (при

сохранении природной влажности) образцов,

разуплотненных в результате парогазовыделения в

процессе их отбора.

Е.1.3. Процедура восстановления фазового

состава заключается в следующем:

Е.1.3.1. В камеру прибора трехосного сжатия

устанавливают образец грунта.

Е.1.3.2. Дренаж системы противодавления

перекрывают, что исключает возможность оттока

поровой жидкости в процессе реконсолидации.

Е.1.3.3. Путем поднятия давления в камере

производят обжатие образца всесторонним давлением

ступенями:

- для грунтов мягкопластичной и текучей

консистенции не более 25 кПа,

- для грунтов тугопластичной и пластичной

консистенции не более 50 кПа,

- для грунтов полутвердой и твердой

консистенции от 100 до 200 кПа.

Е.1.3.4. В процессе обжатия на каждой ступени с

интервалом 15 мин измеряют поровое давление. При

повторяемости показаний достигнутое значение

порового давления фиксируют и прикладывают

следующую ступень давления.

Е.1.3.5. В процессе испытания строят кривую

зависимости порового давления от всестороннего
давления

. Критерием завершения

восстановления фазового состава является выход

указанной кривой на прямую, проходящую под углом 45°

не менее чем через три точки.

Е.1.3.6. Если график

не вышел на

прямую под 45°, а давление в камере уже достигло

значения полного среднего бытового давления, то для

НН испытания водонасыщение считается завершенным,

а для КН и КД испытаний водонасыщение продолжают

по методу противодавления (см. Е.2).

Е.2. Водонасыщение образца грунта

противодавлением

Е.2.1. Метод водонасыщения образца

противодавлением предназначен для КН и КД

трехосных испытаний глинистых, органо-минеральных и

органических грунтов, водонасыщенных в условиях

природного залегания.

Е.2.2. Метод является вспомогательным и

используется как дополнительный в случае, когда

водонасыщение методом ВФС (см.

Е.1

) не было

достигнуто.

Е.2.3. Водонасыщение образца

противодавлением проводят попеременным

приложением к образцу полного давления и

противодавления.

Е.2.4. Перед началом водонасыщения образца

противодавлением необходимо перекрыть дренаж

системы противодавления, подведенный к одному или

двум торцам образца.

Е.2.5. Проводят обжатие образца

дополнительной ступенью всестороннего давления 50

кПа.

Е.2.6. В процессе обжатия на ступени проводят

измерение порового давления u с интервалом 15 мин.

При повторяемости показаний достигнутое значение u

фиксируют.

Е.2.7. Рассчитывают коэффициент порового

давления B, равный отношению приращения порового
давления на ступени

к приращению всестороннего

давления

Е.2.8. В системе противодавления при

перекрытом дренаже поднимают давление, равное

давлению в камере минус выбранное значение

"дифференциального давления" (эффективного

напряжения в образце в процессе его водонасыщения

противодавлением), дренаж открывается.

Примечание. Значение дифференциального

давления рекомендуется назначать равным значению

эффективного напряжения, достигнутого на этапе

реконсолидации по методу ВФС.

Е.2.9. После выравнивания порового давления с

давлением противодавления все процедуры

повторяются, начиная с

Е.2.4

Е.2.10. Водонасыщение считается завершенным

при достижении значения коэффициента порового

давления B - значений от 0,95 до 1,0 - при этом

значение порового давления должно быть не ниже 300

кПа, в противном случае процедуры поднятия

противодавления в соответствии с

Е.2.4

Е.2.8

повторяются до достижения указанного значения

порового давления.

Е.3. Методика определения скорости

деформации образца грунта при разрушении

Е.3.1. Скорость деформации образца грунта на

стадии разрушения при трехосных испытаниях

определяют, используя данные, полученные на стадии

консолидации образца.

Е.3.2. Скорость v, мм/мин, деформации для КН и

КД испытаний определяют по формуле

[2]

, (Е.1)

где h - начальная высота образца грунта, мм;

- изменение в высоте образца в конце

консолидации, мм;

- ожидаемая относительная вертикальная

деформация при разрушении, д.е. (принимается по

результатам первого разрушения, для которого
скорость рассчитывают при

);

F - коэффициент, зависящий от типа испытаний и

условий дренирования;

- время, требуемое для 50% фильтрационной

консолидации образца грунта, мин (см.

5.3.5.5

5.3.5.6

Значения F, соответствующие 95% диссипации

порового давления, приведены в таблице Е.1.

Таблица Е.1

Значения коэффициента F

[2]

┌────────────────────────────────────┬────────────────────────────────────┐

│ │ h │

│ │ i │

│ Условия дренирования в течение │ Значения F для -- = 2 │

│ уплотнения (консолидации) │ d │

│ │ i │

│ ├──────────────────┬─────────────────┤

│ │ КН испытание │ КД испытание │

├────────────────────────────────────┼──────────────────┼─────────────────┤

│Одностороннее │ 2,1 │ 34 │

│Двухстороннее │ 8,4 │ 34 │

│Радиальное и одностороннее │ 7,2 │ 56 │

│Радиальное и двухстороннее │ 9,2 │ 64 │

├────────────────────────────────────┴──────────────────┴─────────────────┤

│ Примечания. 1. Одностороннее дренирование осуществляется с одного│

│торца образца, двухстороннее - с двух торцов. │

│ 2. Условия дренирования в течение консолидации и дренированного│

│сдвига должны быть одинаковыми для всех значений F. │

│ 3. Радиальное дренирование - при наличии на боковой поверхности│

│образца полос фильтровальной бумаги (см.

5.3.3.2

). │

└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Приложение Ж

(рекомендуемое)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА

НЕРАВНОМЕРНОСТИ

РАСШИРЕНИЯ ОБРАЗЦА ГРУНТА ПРИ ТРЕХОСНОМ

СЖАТИИ

Ж.1. Коэффициент неравномерности расширения

образца b при трехосных испытаниях определяют по

формуле

, (Ж.1)

где

- площадь поперечного сечения образца в

конце этапа реконсолидации для НН испытаний и этапа

консолидации для КН и КД испытаний, см2;

- площадь поперечного сечения в средней

части образца после испытания, см2;

- высота образца в конце этапа

реконсолидации для НН испытаний и этапа

консолидации для КН и КД испытаний, см;

- полная деформация образца после

испытания, см.

Ж.2. Площадь поперечного сечения образца

при (НН) испытаниях допускается принимать равной
площади начального поперечного сечения образца

Ж.3. Площадь поперечного сечения образца

для КН и КД испытаний рассчитывают по формуле

, (Ж.2)

где

- изменение объема образца в конце

этапа консолидации, см3;

V - начальный объем образца, см3.

Ж.4. Площадь поперечного сечения в средней

части образца

при отсутствии системы контроля

изменения поперечного сечения образца в процессе

испытания допускается определять по результатам

прямых измерений диаметра образца после испытания

штангенциркулем, при этом диаметр вычисляют как

среднеарифметическое значение трех измерений в

центральной части образца под углом в 120°.

Примечание. Метод не может быть использован

при неограниченных деформациях образца, поэтому

при разрушении необходимо контролировать

максимальные деформации образца, в особенности для

статического нагружения, не допуская их превышения

более чем на 15%.

Приложение И

(рекомендуемое)

ОБРАЗЕЦ ГРАФИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ

РЕЗУЛЬТАТОВ

ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА МЕТОДОМ ТРЕХОСНОГО

СЖАТИЯ

И.1. Образец графического оформления

результатов испытания при определении характеристик

прочности (см.

рисунок И.1

)

График 1

График 2

Рисунок И.2

Приложение К

(обязательное)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ

ФИЛЬТРАЦИОННОЙ

(ПЕРВИЧНОЙ) И ВТОРИЧНОЙ КОНСОЛИДАЦИИ

К.1. Для определения коэффициента

фильтрационной (первичной) консолидации

кривую

консолидации (см. К.2) следует обработать методом

"квадратного корня из времени" или логарифмическим

методом, а при одновременном определении
коэффициентов фильтрационной

и вторичной

(за

счет ползучести грунта) консолидации -

логарифмическим методом.

На кривой консолидации выделяют участки

фильтрационной и вторичной консолидации, а для

насыпных грунтов с заданными значениями влажности и

плотности - еще участок дофильтрационной

консолидации.

К.2. Для определения коэффициента

фильтрационной консолидации

методом

"квадратного корня из времени" по результатам

испытаний грунта под постоянным давлением строят

кривую консолидации в координатах: относительная

деформация

(ордината) - корень квадратный из

времени в минутах (абсцисса) (см. рисунок К.1).

Рисунок К.1. График обработки кривой консолидации

методом "корень квадратный из времени"

Проводят прямую наилучшего приближения ab к

начальной линейной части кривой (обычно в пределах

первых 50% сжатия) и из точки пересечения ab с осью

ординат проводят вторую прямую ac, абсциссы которой

равны 1,15 соответствующих абсцисс прямой ab.

Пересечение прямой ac с экспериментальной

кривой определяет время

, соответствующее

степени фильтрационной консолидации 0,90.

К.3. Коэффициент фильтрационной консолидации

, см2/мин (см2/год), вычисляют по формуле

, (К.1)

где

- коэффициент (фактор времени),

соответствующий степени консолидации 0,90, равный

0,848;

h - высота образца (средняя между начальной

высотой и высотой после завершения опыта на

консолидацию), см. При двухсторонней фильтрации

принимается высота, равная h/2;

- время, мин;

- температурный поправочный коэффициент

(см. К.4).

Для определения времени 100% фильтрационной

консолидации

предварительно вычисляют

деформацию сжатия

. Из точки

проводят горизонтальную прямую до пересечения с

Таблица К.1

Значения температурной поправки

┌──────────────────────────────────┬───────┬───────┬──────┬───────┬───────┐

│Температура, °C │ 10 │ 15 │ 20 │ 25 │ 30 │

├──────────────────────────────────┼───────┼───────┼──────┼───────┼───────┤

│Температурная поправка f │ 1,3 │ 1,15 │ 1,0 │ 0,9 │ 0,8 │

│ T │ │ │ │ │ │

└──────────────────────────────────┴───────┴───────┴──────┴───────┴───────┘

К.5. Для определения значений

логарифмическим методом строят кривую

консолидации в координатах: относительная деформация

(ордината) - время t, мин,

откладываемое на логарифмической шкале (абсцисса) (см. рисунок К.2).

Рисунок К.2. График обработки кривой консолидации

логарифмическим методом

К.6. На кривой консолидации следует найти

значение относительной деформации,

соответствующее нулевому первичному сжатию
(откорректированный ноль компрессии

). Для этого

на начальной части кривой выбирают точки с

абсциссами 0,1 и 0,4. Разность ординат данных точек,

отложенная выше начальной точки графика, определит
приведенный ноль

К.7. По кривой консолидации находят

деформацию, соответствующую 100%-му

фильтрационному сжатию при заданной нагрузке. Для

этого проводят и продлевают две касательных: к самой

крутой части кривой (т.е. в точке перегиба) и к

конечному линейному участку кривой. Точка

пересечения этих касательных соответствует 100%-му

первичному сжатию грунта. Сжатие, следующее за

100%-ным первичным сжатием, определяется как

вторичное сжатие за счет деформаций ползучести.

К.8. Для определения коэффициента

фильтрационной консолидации

логарифмическим

методом определяют время, требуемое для 50%-го

первичного сжатия. Для этого вычисляют деформацию,
соответствующую 50%-му первичному сжатию

равную среднеарифметическому значению
деформаций, соответствующих нулевому

и 100%-му

сжатию

. Точку

проецируют на кривую и тем

самым находят соответствующее время

Коэффициент фильтрационной консолидации

см2/мин (см2/год), вычисляют по формуле

, (К.2)

где

- коэффициент (фактор времени),

соответствующий степени консолидации 0,5, равный

0,197;

h - то же, что и в

формуле К.1

;

- время, соответствующее 50%-му первичному

сжатию, мин.

К.9. Коэффициент вторичной консолидации

(безразмерная величина)

определяют по тангенсу

угла между линейным отрезком кривой на участке

вторичной консолидации и прямой, параллельной оси

абсцисс (см.

рисунок К.2

) по формуле

, (К.3)

где

- значения деформации

образца на участке вторичной консолидации;

- время, соответствующее деформациям

, мин.

К.10. Для насыпных грунтов с заданными

значениями влажности и плотности кривая

консолидации в зависимости от свойств грунтов может

иметь три (кривая а) или два (кривая б) участка:

дофильтрационной консолидации, фильтрационной

консолидации и вторичной консолидации (см. рисунок

К.3).

Рисунок К.3. Графики кривых консолидации для

насыпных

грунтов с заданными значениями влажности и

плотности

Коэффициент дофильтрационной консолидации

(кривые а и б) вычисляют по тангенсу угла наклона

касательной к первому участку кривых

окончание которого определяется пересечением

касательных к первому и второму участкам кривой, по

формуле (К.3)

, в которой разность деформаций в

числителе заменяют на

, соответствующую

времени t' и

Коэффициент фильтрационной консолидации

(кривая а) вычисляют по

формуле (К.2)

, в которой

, (К.4)

где

соответствует времени

, а

- времени

Коэффициент вторичной консолидации

вычисляют по

формуле К.3

, в которой:

- для кривой а разность деформаций

соответствует времени

;

- для кривой б разность деформаций

соответствует времени

ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости - часть 6