Проведение испытания грунта на сдвиг

 

Подготовка образца грунта. Подготовка образца (высотой не менее 5 – 6 см и диаметром не менее 8 см) производится аналогично компрессионным испытаниям (см. работу 9).

Загрузка прибора. Из естественного или искусственно приготовленного монолита грунта методом режущего кольца вырезается образец. Для определения начальной плотности рабочее кольцо с образцом взвешивается. Из части срезанного грунта берется проба на влажность. На жесткий фильтр нижней обоймы укладывается смоченная водой фильтровальная бумага, затем с помощью пуансона образец выталкивается из ножа в обоймы срезывателя. На верхнюю грань образца укладывается фильтровальная бумага и устанавливается штамп. После проверки соединений загрузочного устройства с помощью упорного винта 10 на штамп устанавливается рама 15 (см. рис. 10.3). На кронштейне 9 закрепляется индикатор вертикального смещения штампа и записывается нулевой отсчет.

Предварительное обжатие образца вертикальной нагрузкой N. В учебной лаборатории студенты проводят испытания грунта на сдвиг одновременно на трех приборах при значениях нормальных напряжений σ = 0,1; 0,2 и 0,3 МПа.

Для используемого срезного прибора соотношение плеч рычагов 1: 10, площадь сечения образца в плоскости сдвига А = 40 см² и N = 100σ А (Н). Вес гирь на подвеске рычага Q _в (H) механизма вертикальной нагрузки для заданной величины σ (МПа) составит

Q _в = gm _в = 100 А σ - gm _p = 400σ - gm _p,

где m _в – масса груза на подвеске, кг (m _в @ 0,1 Q _в); m _p -масса рамы, кг; g – ускорение силы тяжести, м/с².

Уплотнение образца грунта под действием вертикальной нагрузки следует считать достигнутым, если условия стабилизации соответствуют ГОСТ 12248–96, т.е. когда вертикальное смещение штампа будет менее или равно 0,01 мм за 20 минут для песков, за 2 часа – для супесей; для суглинков с I_р £ 0,12 – за 6 часов и суглинков и глин с I_р > 0,12 – за 12часов.

Часто для сокращения срока обжатия грунта в сдвижном приборе образцы предварительно уплотняются под заданной нагрузкой в грунтоуплотнителях, после чего переносятся в сдвижной прибор для испытания на сдвиг.

Затем для каждого образца грунта перед сдвигом необходимо вычислить его начальный коэффициент пористости е.

Сдвиг образца *. Установочными винтами 1 (см. рис. 10.4) приподнимают верхнюю обойму до тех пор, пока между нижней и верхней обоймами не образуется зазор в 0,5–1,0 мм.

Рычаг 6 (см. рис. 10.3) горизонтальной нагрузки освобождается от стопора 3, для чего маховик стопора вывинчивается до отказа. Устанавливается индикатор 12 горизонтального смещения U и его начальный отсчет записывается в журнал.

Сдвигающую нагрузку прикладывают ступенями Δ Τ; (рис. 10.5). Первую и последующие ступени Δ Τ; сдвигающей нагрузки задают равными 0,05 Ν;. По мере увеличения горизонтального смещения верхней обоймы при приближении к предельному состоянию сдвига ступень сдвигающей нагрузки снижают до Δ Τ; = 0,02 Ν;. Соответственно веса грузов Q _г будут составлять в долях от веса груза на подвеске рычага вертикальной нагрузки 0,05 Q _в и 0,02 Q _в.

Отсчеты по индикатору горизонтального смещения берутся через 2 минуты. Этого интервала достаточно, чтобы зафиксировать условное затухание деформации сдвига. Каждая последующая ступень Δ T_i прикладывается, только когда скорость горизонтального смещения от предыдущей ступени Δ T_i-1 снизится до 0,01 мм/мин.

Рис. 10.5. Последовательность приложения сдвигающей нагрузки Т

в зависимости от изменения скорости горизонтального

смещения U во времени t

Предельное состояние – срез образца – устанавливается по незатухающей или увеличивающейся скорости горизонтального смещения верхней обоймы.

Испытание следует считать законченным, если при приложении очередной ступени сдвигающей нагрузки происходит срез одной части грунта по другой или общее смещение от сдвига превысит 5 мм.

Результаты всех замеров, полученные во время испытаний, заносятся в таблицу 10.1 «Журнала лабораторных работ…».

 

Таблица 10.1