Испытания грунтов методом компрессионного сжатия

Сжимаемость грунтов.

Под действием передаваемых от сооружения нагрузок в грунтах возникают нормальные и касательные напряжения, приводящие к вертикальным и горизонтальным деформациям основания.

Сжимаемость грунта под нагрузкой обусловлена изменением объема пор, т.е. переупаковкой частиц. Поскольку напряжения сжатия, возникающие в основаниях сооружений, сравнительно небольшие, то объемные деформации твердых частиц ничтожно малы и не учитываются.

Испытание грунта методом компрессионного сжатия проводят для определения следующих характеристик деформируемости: модуля деформации коэффициента фильтрационной консолидации , коэффициента вторичной консолидации с_α согласно ГОСТ 12248-2010 «Методы лабораторного определения прочности и деформируемости».

Эти характеристики определяют по результатам испытаний образцов грунта в компрессионных приборах (одометрах) или компрессионно-фильтрационных приборах для определения фильтрационных свойств по мере уплотнения.

Схема компрессионного прибора конструкции представлена на рисунке. Образец грунта 3 помещается в кольцо одометра, которое ставится на фильтрующее днище 2. Сверху на образец помещается поршень с отверстиями 4. При помощи штуцера 5 образец полностью насыщается водой, а в приборе поддерживается постоянный уровень воды для исключения капиллярного поднятия и предотвращения высыхания образца. После приложения к штоку 5 одометра давления р, высота образца уменьшится вследствие уплотнения грунта, что будет зафиксировано на индикаторе 6.

Образец должен иметь форму цилиндра диаметром не менее 71 мм и отношение высоты к диаметру 1:2,8 и 1:3,5.

На образцы создается давление ступенями 12,5, 25, 50, 100, 200, 300, 400 кПа. Значение первой ступени давления принимается исходя из коэффициента пористости. Каждая последующая степень прикладывается после стабилизации деформаций на предыдущей.

Результаты компрессионных испытаний представляют графически в виде компрессионной кривой (рисунок): зависимость относительной деформации от давления e = f(p) или коэффициента пористости от давления е = f(p),

где Δh – деформация образца,

h – начальная высота образца.

Коэффициент пористости на каждой ступени нагрузки вычисляют по формуле:

,

где е₀ – начальный коэффициент пористости.

Давление в грунте основания промышленных и гражданских зданий и сооружений обычно изменяется в небольших пределах. Чаще всего оно не более чем 0,3 МПа. При таких давлениях секущая АВ близка к кривой, т.е. для расчетов можно пользоваться уравнением прямой. Поэтому, закон компрессии формулируется следующим образом: изменение коэффициента пористости грунта прямо пропорционально изменению давления.