Компрессионные испытания.
Сущность компрессионных испытаний заключается в ступенчатом или непрерывно увеличивающемся уплотнении цилиндрического образца (с известной) начальной высотой нормальным давлением без возможности бокового расширения. Определяют, в основном, зависимость коэффициента пористости от давления
Рис 5.1 Компрессионный прибор – одометр
1-жесткая кольцевая обойма.
2-нижний фильтр.
3-образец торфа.
4-верхний фильтр.
5-устройство передающее нормальное давление.
6-индикатор часового типа для измерения деформации образца.
Р i – сила, создающая нужное давление рi
Под воздействием давления рi торф деформируется на величину Δh. Деформацию замеряют с помощью индикатора часового типа. Учитывается время выдержки под нагрузкой до полной или условной стабилизации осадки образца.
Сразу после приложения нагрузки образец быстро деформируется, но постепенно скорость деформирования снижается и прекращается совсем. Это называется стабилизацией осадки при действии данной ступени нагружения. Это указывает на то, что между данным внешним давлением p i и внутренним сопротивлением торфа наступило равновесие. Если опыт доводят до полного затухания осадки, то его называют стабилизированным, если не доводят – не стабилизированным. Для торфа полная стабилизация наступает через 10 … 20 суток. Часто проводят ускоренные нестабилизированные испытания за 24 часа. Это обеспечивает 85 … 90 % от полностью стабилизированной осадки
Образец торфа отбирается специальным цилиндрическим пробоотборником и закладывается в жесткую кольцевую обойму. Снизу и сверху устанавливаются фильтры. После чего прикладывают предварительно рассчитанную нагрузку (давление) на верхний фильтр. С помощью индикатора часового типа замеряют деформацию образца . Параллельно ведётся отсчет времени до стабилизации деформации или до истечения заданного времени.
Рис 5.2 Изменение деформации образца при разных ступенях нагружения
В процессе уплотнения фиксируют деформацию h i при каждой ступени нагружения и общую деформацию Si (стабилизированную или условно стабилизированную). По окончании испытания строится график зависимости коэффициента относительной сжимаемости а о от относитльной деформации λ:.
а0 = f(λ);
Ступени давлений: Pi= 1; 2; 4; 8; 12; 15. Н/
Предельное давление для торфа Р=15÷20 Н/ .
Зависимость линейная и обратнопропорциональная. Её уравнение:
а) б)
Рис 5.3 Графики зависимости коэффициента относительной сжимаемости от относительной деформации (а) и от начального значения коэффициента пористости (б)
- коэффициент пропорциональности.
Поскольку модуль деформации Е=Р/λ, то с учётом того, что и aoi = λi /pi имеем:
λi = aОН рi /(1+k pi ).
Величина конечной осадки: Si =pi aОН ho /(1+kpi ) и модуль деформации
E = p/λ, т.е.
Параметры аОН и k выбираются из графика аО = f(λ) или рассчитываются по коэффициенту пористости
аОН = m(eO – eкр1 ), где
m – постоянный коэффициент; еО – начальное значение коэффициента. пористости (устанавливается расчётом по предварительно найденным значениям w, γ , γs ); екр1 - коэффициент пористости для торфа, в котором отжата вся свободная вода (свободная, т.е. энергетически не связанная с твёрдой фазой)
Перед испытанием образец насыщается водой в течение 24 часов для удаления всей газовой фазы. Система должна быть 2 – х фазной, тогда все поры заполнены жидкостью
екр1 = wкр1 γs /γw , где
wкр1 - первое критическое влагосодержание.
Второй основной параметр k = aОН /λкр1 , где λкр соответствует λкр на рисунке, или: λкр = (ео - екр )/(1 + екр ), тогда:
k = m(1+eo )
Таким образом, основные параметры уравнения одномерного уплотнения органических грунтов аон и k зависят от начального и конечного коэффициентов пористости. Отсюда видно, что между коэффициентом относительной сжимаемости и относительной деформацией существует обратная линейная связь, определяемая исходными значениями коэффициента пористости.
В заключение строится компрессионная кривая
Рис 5.4 Компрессионная кривая одномерного уплотнения
Обобщенные параметры процесса одномерного уплотнения торфа приведены в таблице 5.1
Таблица 5.1 Обобщенные показатели одномерного уплотнения слабо – средне и сильно разложившегося торфа
Параметры | Единицы измерения | Торф слабо разложивш. | Торф средне разложивш | Торф сильно разложивш |
Коэффициент m | См2 /кг | 0,15 | 0,15 | 0,15 |
аон | См2 /кг | 2,6 | 2,1 | 1,2 |
Коэффициент k | См2 /кг | 3,2 | 2,7 | 1,8 |
екр1 | - | 3,4 | 3,4 | 3,4 |
λкр1 | - | 0,8 | 0,75 | 0,65 |
wкр1 | кг/кг | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 1629;