Конструкция стабилометра
Сопротивление грунтов сдвигу в лаборатории СПбГПУ определяется на стабилометре типа Б (рис. 11.5), предназначенного для испытания образцов грунта цилиндрической формы диаметром 40 мм и высотой 60 мм, боковой нагрузкой до 0,6 МПа и вертикальной нагрузкой до 5 МПа. Прибор состоит из следующих основных узлов: рабочая камера, рычажное устройство для приложения вертикальной нагрузки и устройства для создания бокового давления на образец грунта. Узлы смонтированы на плите стола. Рабочая камера с цилиндром 4 закреплена в средней части плиты 5 стола. Схема рабочей камеры стабилометра и устройства для создания боковой нагрузки на образец представлена на рис.11.6.
Рис. 11.5. Общий вид стабилометра
База 21 рабочей камеры 16 соединена с нижним поршнем 20 (рис. 11.6). Для отвода воды из грунта в поршень вставлен фильтр 19. На нижний поршень перед опытом укладывается смоченная водой фильтровальная бумага и затем устанавливается образец грунта 18. Резиновая оболочка 17 натягивается на нижний и верхний кольцевые выступы 10, находящиеся на торцах цилиндра 5 рабочей камеры, который устанавливается на базу 21. На цилиндр укладывается пластина 12, и прижимными болтами 15 система рабочей камеры уплотняется. По торцам цилиндра уплотнение осуществляется с помощью резиновых прокладок 11. На верхний торец образца, предварительно прикрытый смоченной фильтровальной бумагой, устанавливается поршень 14. Для отвода воды из пор грунта через верхний торец образца в поршне предусмотрен фильтр 7. Перед приложением бокового давления система заполняется водой через штуцер 1, который перекрывается поршнем 22. Заданный груз, уложенный на специальную площадку 13, передает нагрузку через плавающий шток 8 плунжерной пары на воду, и далее по водопроводящей системе 4 это давление передается в рабочую камеру 16. Шток 8 во время всего периода испытаний удерживается в плавающем состоянии компенсатором, состоящим из цилиндра 2 и поршня 22 с винтом и маховиком. Вертикальная нагрузка на образец прикладывается следующим образом. Рычаг 6 (см. рис. 11.5) с грузом на подвеске 7 соединен с помощью шкива и троса с рамой 3, верхний ригель которой винтом 2 упирается в верхний поршень рабочей камеры. Этот поршень и передает вертикальную нагрузку на образец.
Проведение испытания грунта на стабилометре Подготовка образца грунта. Для испытаний грунт подготавливается так же, как описано в работе 9. Загрузка прибора. Из монолита грунта размером не менее 8х6см кольцевым ножом вырезают образец. Обычно высота образца h =l,5 d =1,5·4=6 см. Этой высоте соответствует высота цилиндра кольцевого ножа. После выравнивания поверхности по торцам образец взвешивают. Из части оставшегося грунта отбирают пробы на влажность. Образец устанавливают на нижний поршень 20 (см. рис. 11.6). На кольцевые выступы 10 цилиндра 5 натягивают резиновую оболочку 17. Через вентиль 9 отсасывают воздух до тех пор, пока резиновая оболочка не прилипнет к внутренней стенке цилиндра. Затем цилиндр устанавливают на базу 21. Уплотняются все соединения, и система заполняется водой*. Для этого маховиком компенсатора вывинчивают винт поршня 22 до риски. Далее открывают вентили 9 и 3 для выпуска воздуха из рабочей камеры и цилиндра компенсатора до появления воды, затем их перекрывают. Для выпуска воздуха из системы, создающей боковое давление, необходимо поднять шток 8 до прорези у его нижнего торца и после появления воды в ней ввести шток в гильзу 6. Перекрывают систему от водопровода, для чего маховиком поршня 22 ввинчивают шток до тех пор, пока не появится вода между шайбой 23 и цилиндром 2. Затем отключают водопровод. Устанавливают упорный винт рамы 3 (см. рис. 11.5) на поршень, предварительно отрегулировав его так, чтобы рама была в крайнем верхнем положении. Этим исключают движение поршня вверх при приложении боковой нагрузки. На поршень устанавливают индикатор 1. Проведение испытаний. В соответствии с ГОСТ 12248–96 исследование по определению характеристики прочности j и с на стабилометрах проводят с тремя или более образцами в условиях нагружения каждого постоянным всесторонним давлением в камере (стабилометр типа А) или постоянным боковым давлением, создающим в образце напряжения σ2 = σ3 (стабилометр типа Б). По ГОСТу применяются следующие схемы испытаний: неконсолидированно-недренированные, консолидированно-недренированные, консолидированно-дренированные. Пояснение к этим схемам были даны ранее, в работе 10.
Рис. 11.6. Рабочая камера стабилометра с устройством для создания боковой нагрузки на образец
На лабораторных занятиях используется схема консолидированно-дренированного испытания: испытание грунтов на прочность проводят с образцами консолидированными, т.е. после достижения условного окончания деформации уплотнения в условиях открытой системы для оттока воды из пор грунта. Прочность образца исследуется по следующей траектории нагружения: на первом этапе создается боковое давление, при котором σ2=σ3, без возможности перемещения вверх поршня вертикальной нагрузки (рис. 11.3, а), при этом значения σ1 не устанавливаются; на втором этапе образец обжимается всесторонним давлением, при котором σ1=σ2=σ3, до достижения условного затухания вертикальной относительной деформации (Δ h/h)£0,0001 в минуту (рис. 11.3, б) и, следовательно, устанавливается начальная плотность грунта r0 перед испытанием на сдвиг. На третьем этапе при σ2=σ3=const увеличивают последовательно ступенями значения σ1 до σ1пр (см. рис. 11.3, в). Кроме того, по ГОСТу ступени вертикальной нагрузки должны составлять 10 % заданного всестороннего давления с условной стабилизацией вертикальной относительной деформации (Δ h/h) £0,0001 в минуту. На начальной стадии увеличения σ1 сохраняется близкая к линейной зависимость вертикального сжатия образца Δ h от σ1; на завершающей стадии нагружения образец разрушается (рис. 11.7). На лабораторных занятиях исследование по определению характеристик сопротивления грунта сдвигу на стабилометрах проводят по упрощенной схеме, ограничивая испытания тремя образцами одновременно на трех приборах в соответствии с рекомендациями табл. 11.1. В ней для каждого значения σ3 приведены веса грузов Q г, рекомендуемые ступени вертикальной нагрузки Q в и соотношения плеч рычагов. Туда же заносятся окончательные результаты испытаний – значения σ1пр для построения предельных кругов Мора.
Рис. 11.7. Зависимость e1 = f(σ1)
Таблица 11.1
|
