Приложение А. Методика определения характеристик релаксации грунтов в лабораторных условиях

Приложение А

Методика определения характеристик релаксации грунтов в лабораторных условиях

А.1 Общие положения

Испытание грунта по определению коэффициента релаксации напряжений проводят для определения характеристик релаксации напряжений дисперсных грунтов: коэффициента релаксации и начального напряжения релаксации .

Данные характеристики определяются по результатам испытаний образцов грунта в условиях компрессионного сжатия в одометрах, исключающих возможность бокового расширения образца в процессе его вертикального нагружения.

Нагружение проводят вертикальным деформированием образца до заданной деформации с последующей фиксацией текущей высоты образца и напряжения (релаксации) во времени .

Испытания проводят в режиме "идеальной" релаксации, при которой вертикальная деформация образца за время релаксации напряжений пренебрежимо мала. Допустимое вертикальное перемещение в процессе релаксации напряжений не должно превышать 0,02 мм.

Значение принудительной деформации образца определяется техническим заданием и программой испытаний с учетом возможных деформаций грунта в реальных условиях.

Для испытаний используют образцы грунта ненарушенного сложения природной влажности, искусственно водонасыщенные образцы (если это требуется программой испытаний) или образцы нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности (ГОСТ 30416).

В соответствии с требованиями ГОСТ 12248 образец должен иметь форму цилиндра диаметром не менее 71 мм и отношение диаметра к высоте от 2,8 до 3,5. Максимальный размер фракции грунта (включений, агрегатов) в образце должен быть не более 1/5 высоты образца.

А.2 Оборудование для испытаний

Испытания грунтов по определению параметров релаксации проводят в компрессионных установках релаксационного типа, обеспечивающих принудительное деформирование образцов заданными значениями перемещений в условиях невозможности бокового расширения.

В состав компрессионной установки релаксационного типа для испытания грунта в режиме "идеальной" релаксации должны входить:

- одометр, состоящий из рабочего режущего кольца с внутренним диаметром не менее 71 мм и отношением диаметра к высоте от 2,8 до 3,5, цилиндрической обоймы, нижнего пористого диска, верхнего штампа, снабженного пористым диском, и поддона с каналами для отвода воды;

- механизм для вертикального деформирования образца грунта давлением до 10 МПа;

- устройства для измерения вертикальной нагрузки;

- датчика (датчиков) перемещений для фиксации изменения высоты образца.

Конструкция установки должна обеспечивать:

- подачу воды и ее отвод снизу образца;

- центрированную передачу нагрузки на штамп;

- измерение вертикальной нагрузки (давления) с погрешностью не более МПа;

- измерение вертикальной деформации с погрешностью не более мм;

- коэффициент жесткости нагрузочно-измерительной системы должен быть не ниже Н/м;

- первоначальную нагрузку на образец, создаваемую весом штампа и закрепленными на нем измерительными приборами, не более 0,0025 МПа.

А.3 Проведение испытания

Образец грунта взвешивают в рабочем кольце и устанавливают в одометр в соответствии с указаниями пункта 5.4.3 ГОСТ 12248-2010.

Затем проводят вертикальное деформирование испытуемого образца равномерно, без ударов, до заданного программой испытаний значения перемещения.

После принудительного деформирования образца при фиксированном положении вертикального штампа фиксируют отсчеты по устройствам для измерения напряжений и вертикальных перемещений в такой последовательности: первый отсчет - сразу после достижения заданного перемещения, затем через 1, 2, 5, 10, 20 мин и далее с удвоением интервала времени. При автоматическом считывании информации интервал времени снятия отсчетов не должен превышать интервалов, указанных выше.

В процессе испытания строят график зависимости изменения напряжения от логарифма времени (рисунок А.1). При этом за начало отсчета шкалы времени принимают значение lg (t) = 0, что соответствует времени мин.

Завершением испытания является выход участка графика "напряжение - логарифм времени" на устойчивую линейную зависимость, соответствующую вторичной релаксации (участок ВС).

По полученным данным строят график "напряжение - логарифм времени" аналогично представленному на рисунке А.1.

Для определения характеристик релаксации на графике выбирают второй, прямолинейный участок зависимости напряжения от времени, соответствующий вторичной релаксации (участок ВС на рисунке А.1). Первый участок - АВ, соответствующий первичной или фильтрационной релаксации, в связи с кратковременностью данного процесса при определении характеристик релаксации напряжений не используется.

Значение коэффициента релаксации , МПа, определяют как тангенс угла наклона участка вторичной релаксации графика к оси абсцисс:

, (А.1)

где и (t) - изменения напряжения и логарифма времени соответственно для выбранного отрезка на участке вторичной релаксации ВС.

Кроме того, по графику зависимости "напряжение - логарифм времени" определяют начальное напряжение релаксации по точке пересечения линии вторичной релаксации с осью напряжений.

Результаты испытаний, включая физические характеристики грунта, текущие значения деформаций и напряжений вместе с графиками заносят в паспорт испытаний.