Необходимое оборудование и материалы
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра строительных конструкций
И. П. Миронова, В. П. Перов
Определение модуля деформации грунта и изучение характера
Развития деформаций грунта
Во времени
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом федерального
государственного бюджетного образовательного учреждения высшего
профессионального образования «Оренбургский государственный университет»
в качестве методических указаний для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по направлению
270800.62 - Строительство
Оренбург
2013
УДК 624.1(076.5)
ББК 38.58я7
М 64
Рецензент - кандидат технических наук, доцент И. С. Иванов
Миронова, И. П.
М 64 Определение модуля деформации грунта и изучение характера
развития деформаций грунта во времени : методические указания /
И. П. Миронова, В. П. Перов Оренбургский гос. ун-т. - Оренбург : ОГУ,
2013 – 12 с.
Методические указания предназначены для выполнения лабораторной работы №5, 6 по дисциплине «Механика грунтов» для студентов всех форм обучения направления строительство - 270800.62
|
|
|
УДК 624.1(076.5)
ББК 38.58я7
© Миронова И. П., Перов В. П., 2013
© ОГУ, 2013
Содержание
1 Основные положения…………………………………………………….…………...4
2 Цель работы………………………………………………………………………..…. 6
3Необходимое оборудование и материалы………………………………….….…….6
4 Подготовительные работы………………………………….………………..……… 6
5 Ход работы…………………………………………………..………………..….….....7
6 Вопросы для самопроверки…………………………………………………………..11
Список использованных источников………………………….................…………....12
Общие положения
Модуль деформации является одним из показателей сжимаемости грунта и используется в расчетах осадок фундаментов. Он аналогичен модулю упругости для твердых тел, но, в отличие от последнего, учитывает как упругие, так и остаточные деформации.
Модуль деформации можно определить в полевых или лабораторных условиях. Модуль деформации в полевых условиях определяется испытанием грунта в шурфах или скважинах с помощью штампов. Одним из способов определения модуля деформации в лабораторных условиях являются компрессионные испытания.
|
|
|
Компрессионные испытания - это одноосное сжатие грунта без возможности его бокового расширения. Компрессионное сжатие моделирует процесс уплотнения грунта под нагрузкой. Компрессионные испытания грунта производят в одометрах - приборах с жесткими металлическими стенками, препятствующими боковому расширению грунта при сжатии его вертикальной нагрузкой. При испытаниях происходит уплотнение грунта за счет уменьшения объема пор. Для оценки сжимаемости грунта строится график зависимости коэффициента пористости грунта e от вертикального давления на грунт P, так называемая компрессионная кривая (рисунок 1).
Рисунок 1 – Компрессионная кривая
По компрессионной кривой определяют коэффициент сжимаемости m, а затем вычисляют модуль деформации E, исходя из следующих зависимостей:
, кПа-1 (см2/кгс);
, кПа-1 (см2/кгс);
, (кгс/см2);
,
где 
- значение коэффициента пористости при давлении P1;
- значение коэффициента пористости при давлении P2;
|
|
|
- начальное значение коэффициента пористости;
- безразмерный коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного
расширения грунта в компрессионном приборе, зависящий от
коэффициента бокового расширения грунта ν; (принять для песка ν=0,25,
для глины ν=0,35);
- коэффициент относительной сжимаемости.
Коэффициент пористости для построения компрессионной кривой определяется по изменению в ходе опыта высоты образца грунта.
Кроме определения модуля деформации в данной работе изучается характер развития осадок песчаного и пылевато-глинистого грунта во времени.
Деформации образца песчаного грунта происходят очень быстро и завершаются (стабилизируются) в течение нескольких минут. В образце пылевато-глинистого грунта деформации развиваются медленнее и заканчиваются через несколько часов (около суток). Аналогично в природных условиях осадка зданий на песчаном основании завершается за период строительства, а на пылевато-глинистом продолжается много лет.
Цель работы
Освоить методику испытания грунта методом компрессионного сжатия для определения модуля деформации Е и коэффициента сжимаемости m, сопоставить характер развития деформаций различных грунтов во времени.
|
|
|
Необходимое оборудование и материалы
1 Рычажный пресс для приложения нагрузки.
2 Одометр с пылевато-глинистым грунтом (рисунок 2).
3 Одометр с песчаным грунтом (рисунок 2).
4 Индикаторы для измерения деформаций – 2 шт.
5 Секундомер или часы с секундной стрелкой.
1 –образец грунта; 2 – жесткое кольцо; 3 - обойма-корпус; 4 - поддон; 5 – дно-фильтр;
6 - полость; 7 – направляющее кольцо; 8 – штамп-фильтр; Р – сжимающее давление
Рисунок 2 – Принципиальная схема одометра
Подготовительные работы
При подготовке опыта из монолитов грунта в кольца одометра были отобраны образцы песчаного и пылевато-глинистого грунта ненарушенной структуры, а в
бюксы взяты пробы грунтов для определения его естественной влажности W и
плотности ρ.
Уплотнение образцов грунта без возможности его бокового расширения
происходит в металлических рабочих кольцах одометров. Высота колец h0=40 мм, площадь поперечного сечения F= 40 см2.
До компрессионных испытаний были определены плотность грунтов ρ и естественная влажность W. По W и ρ был вычислен начальный коэффициент пористости 
песчаного и пылевато-глинистого грунта (см. лабораторную работу №2, 3, 4).
Одометры с грунтом были уставлены под рычажные прессы. До приложения нагрузки (при P0=0 кгс/см2) были поставлены индикаторы и записаны исходные отсчеты по ним (см. табличку у приборов). Затем к образцам была приложена первая ступень давления P1=0,5 кгс/см2 (вес гирь на подвеске 2 кг). При этом давлении образцы уплотнялись в течение суток (Т=24 ч.) до полного прекращения осадок.
Ход работы
1 Подготовить таблицу 1.
2 Перенести показания индикатора при P0=0 в таблицу 1 (см. табличку у приборов).
3 Снять и записать в таблицу 1 отсчет по индикатору при давлении P1=0,5 кгс/см2. Этот же отсчет дублируется в следующей строке при P2=2 кгс/см2 и Т=0 мин. Все отчеты берутся с точностью до 0,01 мм.
4 Приложить (добавить) вторую ступень давления к образцу с пылевато-
глинистым грунтом. Для этого на подвеску рычага плавно опустить гири весом 6,0 кг, при этом давление на грунт составит P2=2,0 кгс/см2 и в этот момент засечь время по секундомеру.
5 Через 1 мин взять первый отсчет по индикатору и занести его в таблицу 1.
Последующие отсчеты берутся через промежутки времени, указанные в таблице 1.
Время отсчитывается от начала приложения второй ступени нагрузки.
6 Заполнить все остальные графы таблицы 1. Для получения величин
нарастания деформаций от второй ступени давления (графа 4) нужно из значения отсчета по индикатору при Т=0 вычитать последовательно значения отсчетов по индикатору для моментов времени Т = 1, 2, 3 мин и т.д. При Т=0 деформации S=0.
Таблица 1 - Результаты определения деформаций грунта
| Интенсив-ность давления Pi, кгс/см2 | Время от начала прило-жения данной ступени давления Т | Отсчеты по индикатору, мм | Нарастание деформаций Si, мм от второй ступени давления | Полная деформация при данном давлении ∆h i, мм | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Пылевато-глинистый грунт | |||||
| P0=0 |
| 0,00 | - | ∆hо=0 | |
| P1=0,5 | 24ч. | - | ∆h1= | ||
| P2=2,0 | 0 мин. | 0,00 | |||
| 1 мин. | |||||
| 2 мин. | |||||
| 3 мин. | |||||
| 5 мин. | |||||
| 10 мин. | |||||
| 20 мин. | |||||
| 30 мин. | |||||
| 60 мин. | ∆h2= | ||||
| Песчаный грунт | |||||
| P0=0 |
| 0,00 | - | ∆hо=0 | |
| P1=0,5 | 24ч. | - | ∆h1= | ||
| P2=2,0 | 0 мин. | 0,00 | |||
| 1 мин. | |||||
| 2 мин. | |||||
| 3 мин. | |||||
| 5 мин. | |||||
| 10 мин. | |||||
| 20 мин. | ∆h2= | ||||
Пример заполнения таблицы 1
| Интенсивность давления Pi, кгс/с см2 | Время от начала приложения данной ступени давления Т | Отсчеты по индикатору, мм | Нарастание деформаций от второй ступени давления S, мм | Полная деформация при данном давлении ∆h i,мм |
| Пылевато-глинистый грунт | ||||
| P0=0 | 0,00 | - | 0,00 | |
| P1=0,5 | 24ч. | 0,50 | - | 0,50 |
| P2=2,0 | 0 мин. | 0,50 | 0,00 | |
| 1 мин. | 0,71 | 0,21 | ||
| … | … | … | ||
| 60 мин. | 1,18 | 0,68 | 1,18 | |
7 Для получения полной деформации при данном давлении (графа 5) нужно из значения отсчетов при P0=0 (в момент деформации ∆h=0) последовательно вычесть значения отсчетов при P1 и при P2. Нужно иметь в виду, что от второй ступени давления деформации пылевато-глинистого грунта не успевают завершиться и величина деформации, полученная по окончании опыта, условно принимается за полную.
По данным таблицы 1 (графы 1 и 5) заполнить таблицу 2.
Таблица 2 - Результаты компрессионных испытаний грунтов
| Грунт | Интенсивность давления Pi , кгс/см2 | Полная деформация при данном давлении ∆h i | Изменение коэффициента пористости ∆e i =(∆h i /h0)(1+ e 0 ) | Коэффициент пористости ei = e 0 -∆e i |
| Пылевато-глинистый | р0=0 | 0,000 | 0,000 | e0=1,100 |
| р1=0,5 | e1= | |||
| р2=2,0 | e2= | |||
| Песчаный грунт | р0=0 | 0,000 | 0,000 | e0=0,800 |
| р1=0,5 | e1= | |||
| р2=2,0 | e2= |
При этом начальные коэффициенты пористости (при P0=0) принять для пылевато-глинистого грунта e0=1,100, а для песка e0=0,800. Все вычисления производить с точностью до 0,001.
8 По данным таблицы 2 построить компрессионную кривую для пылевато-глинистого грунта (рисунок 3).
9 Определить коэффициенты сжимаемости m и mv и модуль деформации Е в интервале давлений от P1=0,5 кгс/см2 до P2=2,0 кгс/см2.
10 По данным таблицы 1 (графы 2 и 4) построить кривую нарастания деформаций во времени от второй ступени давления (рисунок 4).
11 Испытание образца песка выполняется аналогично.
Рисунок 3 – Пример построения компрессионной кривой
Рисунок 4 – Кривые нарастания деформаций во времени от второй ступени
давления для пылевато-глинистого и для песчаного грунта
Вопросы для самопроверки
1 Какие механические характеристики относятся к деформативным, единицы измерения?
2 Укажите причины сжимаемости грунтов.
3 Назначение характеристик сжимаемости.
4 Классификация грунтов по сжимаемости.
5 Как формулируется закон уплотнения?
6 Назначение компрессионной кривой.
7 Характеристики, определяемые по компрессионной кривой.
8 Изобразите общий вид компрессионной кривой, ее составляющие.
9 Оборудование и методы испытания грунта на сжатие.
10 Как определить модуль деформации грунта по результатам испытаний в лабораторных условиях?
11 Как называется прибор для испытания грунта на сжатие и его схема?
12 Опишите порядок испытания грунта на сжатие в лабораторных условиях.
13 Изобразите графики сжимаемости песчаных и пылевато-глинистых грунтов во времени.
14 Изобразите компрессионные кривые для различных видов грунтов.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 279; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!