что такое деформационные свойства грунтов

ГОСТ 9378-93 Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические условия

ГОСТ 12071-2000 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности

ГОСТ 23161-78 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик просадочности

ГОСТ 25584-90 Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации

ГОСТ 30416-96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 25100 и ГОСТ 30416, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 эффективное напряжение: Напряжение, действующее в скелете грунта, определяемое как разность между полным напряжением в образце грунта и поровым давлением.

3.2 поровое давление: Давление в поровой жидкости грунта.

3.3 противодавление: Внешнее давление, повышающее поровое давление в образце грунта в процессе испытания.

3.4 девиатор напряжений: Разность между главными эффективными напряжениями .

3.5 реконсолидация: Восстановление природной плотности и двухфазного состояния образца грунта, разуплотненного в результате паро-газовыделения в процессе его отбора при сохранении природной влажности.

3.6 бытовое давление : Вертикальное эффективное напряжение в массиве грунта на данной глубине от веса вышележащих слоев грунта.

3.8 сопротивление недренированному сдвигу: Максимальное касательное напряжение при нагружении грунта в условиях отсутствия дренирования.

3.9 структурная прочность грунта на сжатие: Прочность, обусловленная наличием структурных связей и характеризуемая напряжением, до которого образец грунта при его нагружении вертикальной нагрузкой практически не деформируется.

3.10 коэффициент фильтрационной и вторичной консолидации: Показатели, характеризующие скорость деформации грунта при постоянном напряжении за счет фильтрации воды ( ) и ползучести грунта ( ).

3.11 ползучесть: Процесс развития деформаций грунта (сдвиговых, объемных) во времени при действии постоянного напряжения.

3.12 стадия незатухающей ползучести: Процесс деформирования грунта с постоянной или увеличивающейся скоростью при постоянном напряжении.

3.13 оттаивающий грунт: Грунт, в котором при переходе от мерзлого состояния в талое разрушаются криогенные структурные связи.

3.14 граница оттаивания: Граница раздела оттаивающего и мерзлого грунта, движущаяся сверху вниз в процессе оттаивания.

3.15 приконтактный слой грунта: Тонкий (2-4 мм) слой оттаявшего грунта вблизи границы оттаивания, имеющий наибольшие влажность, разуплотнение, водопроницаемость и поровое давление.

4 Общие положения

4.1 Настоящий стандарт устанавливает следующие методы лабораторных испытаний грунтов для определения их характеристик прочности и деформируемости:

4.2 Общие требования к лабораторным испытаниям грунтов, оборудованию и приборам, лабораторным помещениям, способы изготовления образцов для испытаний приведены в ГОСТ 30416. Дополнительные требования приводятся в отдельных методах испытаний.

4.3 Способы отбора монолитов и подготовки образцов для испытаний должны обеспечить практически полное сохранение их структуры и влажности в соответствии с ГОСТ 12071 и ГОСТ 30416.

4.4 Для испытываемых грунтов должны быть определены физические характеристики по ГОСТ 5180: влажность (суммарная влажность для мерзлых грунтов), плотность, плотность частиц, влажности на границах текучести и раскатывания, гранулометрический состав грунтов по ГОСТ 12536, а также вычислены плотность сухого грунта, коэффициент пористости, коэффициент водонасыщения (степень заполнения объема пор льдом и незамерзшей водой), число пластичности и показатель текучести (для связных дисперсных грунтов).

Дополнительные необходимые характеристики грунтов приводятся в отдельных методах испытаний настоящего стандарта.

4.6 В процессе испытаний грунтов ведут журналы, формы приведены в приложении А, а при автоматизации процесса испытаний и обработки данных с помощью компьютерных программ результаты опыта выводятся на компьютер в форме паспорта (протокола) испытания.

4.7 Отчет об испытании должен включать в себя:

— идентификацию образца (номер буровой скважины, номер пробы, номер испытания, глубину отбора, номер инженерно-геологического элемента и т.п.);

— метод подготовки образца (ненарушенный или нарушенного сложения, предварительное водонасыщение);

— начальные размеры образца;

— физические характеристики грунта;

— использованный метод испытания;

— таблицу результатов испытания (нагрузки-деформации);

Источник

Что такое деформационные свойства грунтов

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Методы лабораторного определения характеристик деформируемости грунтов в дорожном строительстве

Soils. Methods for laboratory determination of soil deformation characteristics in road construction

Дата введения 2012-05-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Дорожный научно-исследовательский институт «СоюздорНИИ» (ОАО «СоюздорНИИ»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 октября 2011 г. N 476-ст

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Июнь 2019 г.

Введение

В настоящее время методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости грунтов регламентируются ГОСТ 12248, предназначенным для исследований для инженерного строительства грунтов класса II (природных немерзлых) и класса III (природных мерзлых); групп «связные» и «несвязные» типов «минеральные», «органоминеральные», «органические», а также всех их видов (см. ГОСТ 25100). Дополнительные положения методики оценки сжимаемости (если это необходимо) приведены:

Анализ теоретических основ компрессионного и консолидационного процесса, на которых базируется методика компрессионно-консолидационных испытаний, приведенная в ГОСТ 12248, а также анализ практического опыта использования методики показали, что для такого вида инженерного строительства, как дорожное, требуется его пересмотр. Необходимые изменения, особенно в части определения показателей сжимаемости грунтов, предопределяются многими причинами, основными из которых являются:

— линейность строительных работ, большая протяженность сооружения;

— необходимость в большом объеме использовать местные грунты, которые, как правило, относятся к «слабым» (согласно дорожной классификации грунтов);

— многообразие природных условий в районах проложения трассы автомобильных дорог, обуславливающих специфику поведения грунтов;

— напряженно-деформированное состояние грунтов в основании линейного сооружения, нагрузки от которого меньше, чем от других сооружений (промышленных и гражданских);

— допуски при проектировании по величине и интенсивности деформаций осадки по сравнению с другими сооружениями;

— результаты теоретических и экспериментальных исследований закономерностей осадки связных грунтов в основании и в насыпи с учетом их исходного состояния, структуры и условий работы в зоне действия сооружения или вышележащих слоев.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы лабораторного определения характеристик сжимаемости немерзлых связных грунтов в условиях компрессионного сжатия для проектирования автомобильных дорог и их реконструкции в сложных инженерно-геологических условиях.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 5180 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 10650 Торф. Метод определения степени разложения

ГОСТ 12248 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 12536 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 30416 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

ГОСТ Р 8.563 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений

ГОСТ Р 8.568 Государственная система обеспечения единства измерений. Термометры сопротивления платиновые «эталонные» 1-го и 2-го разрядов. Методика проверки

3 Термины и определения

3.1 В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 30416 и ГОСТ 12248, а также следующие термины и их определения:

3.1.2 глинистые грунты повышенной влажности: По [2].

3.1.3 естественная структура грунта: Строение грунта в условиях его природного залегания.

3.1.4 ненарушенная структура грунта: Структура грунта в образце, отобранном из массива и сохранившем природную структуру.

3.1.5 нарушенная структура грунта: Структура грунта в образце, подвергшемся различным воздействиям или сформованном при заданной плотности-влажности.

3.1.6 искусственная (техногенная) структура: Структура грунта, полученная в процессе технологических операций при возведении грунтового сооружения.

3.1.7 паста: Грунт, полученный после его высушивания, размельчения и добавления воды до влажности на границе текучести.

3.1.8 двухфазное состояние грунта (водонасыщенное): Состояние грунта при коэффициенте водонасыщения 0,95 и практическом отсутствии газообразной фазы.

3.1.9 трехфазное состояние грунта: Состояние грунта при коэффициенте водонасыщения менее 0,95 и содержащем газообразную фазу в количественном отношении более 5% объема пор.

3.1.10 сжимаемость: Изменение объема грунта под влиянием сжатия от действующей внешней нагрузки в условиях невозможности бокового расширения, которое характеризует его компрессионные свойства.

3.1.11 консолидация: Затухающее во времени деформирование нескальных грунтов под воздействием внешней нагрузки.

3.1.12 компрессионные параметры: Показатели, зависящие от физико-механических свойств грунтов и уплотняющей нагрузки и характеризующие зависимость стабилизированной осадки от нагрузки. Определяются по компрессионной кривой, построенной по результатам испытаний на компрессию.

3.1.14 модуль деформации грунта: Обобщенная характеристика деформируемости грунта, представляющая собой коэффициент пропорциональности линейной связи между приращениями давления на образец и его деформацией.

3.1.15 модуль осадки: Относительная деформация грунта, выраженная в промилях, определяемая по компрессионной кривой для заданной нагрузки.

3.1.16 консолидационные параметры: Показатели, зависящие от физико-механических свойств грунтов и времени воздействия постоянной нагрузки, характеризующие зависимость нестабилизированной осадки от времени. Определяют по консолидационной кривой, построенной по результатам испытаний на консолидацию.

3.1.17 консолидационный параметр первого этапа консолидации (дофильтрационной консолидации): Угловой коэффициент первого прямолинейного участка консолидационной зависимости вида .

3.1.18 консолидационный параметр второго этапа (первичной фильтрационной консолидации): Коэффициент консолидации (или обобщенные консолидационные параметры, показатель степени консолидации).

3.1.19 консолидационный параметр третьего этапа (вторичной фильтрационной консолидации): Показатель степени консолидации.

3.1.20 консолидационный параметр четвертого этапа (консолидации объемной ползучести): Угловой коэффициент четвертого прямолинейного участка кривой вида .

Основные схемы испытаний:

— по режиму нагружения образца;

— по условию отжатия поровой воды из образца.

3.1.22 режим нагружения образца: Время передачи ступени нагрузки на образец и время ее выдерживания.

3.1.23 условие отжатия поровой воды из образца: Создание условий для возможности отжатия поровой воды (открытая схема) и условий, при которых отжатие поровой воды исключается (закрытая схема).

4 Общие положения

4.2 Настоящий стандарт устанавливает следующие методы лабораторного определения характеристик деформируемости грунтов:

— компрессионное сжатие (с заданным режимом нагружения);

— компрессионно-консолидационные испытания (по различным схемам);

4.3 Представленные в настоящем стандарте методики компрессионных и консолидационных испытаний предусматривают определение показателей сжимаемости без бокового расширения при отводе поровой жидкости в вертикальном направлении вверх и вниз или только вверх либо без отвода воды. Полученные параметры следует учитывать при проектировании конструкции насыпи (в случаях использования слабых грунтов в основании насыпи и глинистых грунтов повышенной влажности в насыпи) в расчетах значений конечной осадки грунта и времени достижения требуемой степени консолидации (или интенсивности осадки) под расчетной нагрузкой при моделировании в опыте условий реального сжатия грунта.

4.5 Для испытуемых грунтов должны быть определены физические характеристики и рассчитаны следующие показатели: плотность сухого грунта, коэффициент пористости, коэффициент водонасыщения (а также другие характеристики в соответствии с техническим заданием на испытания).

Такие характеристики грунтов, как относительная просадочность и относительное набухание и др., следует определять по ГОСТ 12248.

4.6 Кроме требований к лабораторным испытаниям грунтов по ГОСТ 30416, к методике определения деформационных свойств грунтов по 4.1 предъявляются следующие требования к качеству образцов и методу испытаний:

— состояние образца должно соответствовать состоянию грунта в естественном залегании (основании) или заданному по плотности-влажности (в сооружении);

— граничные и временные условия загружения и деформирования грунта в сооружении или в основании должны моделироваться при испытаниях;

Источник

Деформационные характеристики грунтов

Исследования деформационных характеристик грунтов направлено на определение возможности удерживать без проседания и изменения целостности как части конструкции, так и всего строения. На стадии проекта изучение данных характеристик является основным, так как именно такие исследования определяют необходимый вид фундамента и его глубину. Также особенности устойчивости грунтов оказывают прямое влияние, насколько высоким может быть будущее строение.

Важность таких исследований очень велика. В случаях проведения некорректного исследования, полученные данные, могут привезти к нарушению целостности здания или его полному разрушению. Устойчивость к деформациям грунта напрямую оказывает влияние на наклон, появление трещин, просадки фундамента и других негативных явлений.

Определение несущей способности

Определение несущей способности грунта происходит через использование нагрузок и отслеживанием всех происходящих деформаций. Опытным путем устанавливается, какие будут получены результаты от нагрузок разной степени. Так определяется степень деформационных характеристик грунта при различных нагрузках. И определяется нагрузка, при которой никаких значительных деформаций не произошло.

В зависимости от вида грунта деформационные характеристики получаются различными. Так глина практически не имеет деформаций при различных нагрузках, в то время как, песок не выдерживает нагрузки и сдвигается. Такой сдвиг вызывает разрушение фундамента, стен, проседания одной ил нескольких сторон.

Сама прочность грунта имеет сильную зависимость от того, в каком состоянии она находиться (насыщенность влагой, температура и т.д.).

Сила воздействия

В проведении испытаний является значительным не только изучение степени переносимого напряжения от массы здания или конструкции. Значительными условиями для расчета являются силы, воздействующие на само здание. В период эксплуатации постоянно оказывают влияние такие дополнительные силы, как:

На уровне лабораторных испытаний устанавливается максимальная и безопасная степень воздействия горизонтальных и вертикальных нагрузок. Так определяется несущая способность грунтов и уровень опасности, который следует предусмотреть на случай чрезвычайных последствий. Во время заключения по таким испытаниям главным показателям является устойчивость к сдвигающим деформациям, что и приводит к изменениям целостности и разрушениям.

Изучение образцов грунта

Для точного определения деформационные характеристики грунтов, проводятся специальные испытания. Проведение исследований регламентировано и имеет ряд определенных методов и оборудования, которое соответствует соответствующему ГОСТу № 12248-96.

Одним из основных регламентированных методов исследования является метод «одно плоскостного среза». Специальный прибор производит сдвиг одной части по отношению у другой. Так определяется главная характеристика деформации грунта.

Для проведения испытаний используется не меньше 3-х образцов грунта. Используемые образцы подвергаются сдвигающей силе, которая с каждым этапом нарастает и в конечном итоге приводит к деформации. В первоначальных этапах проверяется горизонтальная прочность перед сдвигами. На второй стадии такой же процесс с тремя образцами проводят для определения сдвигающей деформации по горизонтали.

Шаг изменения нагрузки происходит в 0,1 атмосферы. Процесс исследований прекращается при разрушении грунта или сдвига в полсантиметра.

Все лабораторные результаты заносятся в график, где и устанавливается удельное сцепление и сопротивление грунту.

Все полученные результаты опытных испытаний и средние расчетные сравниваются с установленным государственным стандартам для строения здания.

Как итог, выносятся рекомендации по возможности строения зданий с их нагрузкой, этажностью и фундаментом.

Период проведения исследований

Проведение исследований на деформационные характеристики обязано проходить на этапе изыскательных работ, на этапе проектирования будущей постройки. Проведение испытания несущей способности грунта обязательно для постройки любых зданий и сооружений, особенно важно для зданий с большим количеством этажей.

Забор проб производится специальным оборудованием с помощью шурфов. Шурф представляет собой забуренную скважину на глубину, откуда будет начинаться заливка фундамента. Проведение взятия проб грунта обязательно производится таким методом, так как при вскапывании происходи разрыхление и перемешивание. Взятие проб производят по всей длине шурфа через каждый метр. Для испытаний подходят только целостные пробы.

Сами исследования проводятся на грунте в различных состояниях: повышенной влажности, нагретом, минимального количества влаги, замершем, уплотненном, неуплотненном.

Основные расчеты несущей способности грунтовых пород

Деформация грунта определяется с помощью определенных значений:

Все характеристики имеют различные значения при определенных изменениях состояния грунта.

Влияние на деформации

На деформации грунта влияет несколько определенных факторов:

Все факторы влияние обязаны быть приняты к сведенью в процессе определения основных рекомендаций по строительству и закладке фундамента под здание.

Виды грунта, подлежащие обязательному исследованию

В целом для обеспечения полной безопасности строительства и эксплуатации здания проведение исследований на деформации рекомендовано для всех видов грунта. Так можно определить возможные сложности, которые повлияют на эксплуатацию и строительство объекта. Проведение обязательных испытаний на деформации согласно государственного стандарта определено для:

Данные виды грунта являются особо подверженными для деформаций своих несущих характеристик. Это связано с их особенностями проявления физических свойств при возникновении внешних факторов. Крупнообломочные и пески не имеют высокой прочности и для них характерен сдвиг под нагрузкой, а это мгновенно вызывает разрушение фундамента, проседание и перекос стен и как следствие полное разрушение. Также все перечисленные виды грунта особо подвержены изменению своих свойств при намокании. Все грунты имеют либо не высокую плотность, что при намокании приводит к провалам, либо в них присутствуют растворимые примеси. Именно поэтому точное определение деформационных характеристик грунтов данной категории является обязательным. После исследования разрабатывается список рекомендаций по устранению возможных проседаний и уплотнению грунта. Только основываясь на полноценное исследование, производится план мероприятий по предотвращению низких показателей прочности грунта.

Также обязательным является проведение данных испытаний для строительства высотных многоэтажных зданий, у которых повышенная нагрузка конструкции и увеличенная нагрузка горизонтального и вертикального воздействия. При неучтенных обстоятельствах с плотностью и несущей способностью грунта, фундамент может не соответствовать требуемой нагрузке. Такая ситуация может привести к обрушению или завалу здания на бок. Попытка сэкономить может привести не только к потере объекта, но и к потере человеческих жизней.

Наша работа

Компания «Геодата» предлагает исследование деформационных исследований грунта, а также весь спектр инженерно-геодезических изысканий на индивидуальных условиях. Благодаря большому опыту работы и крепким партнерским связям мы разработали гибкую систему цен, которые подойдут каждому. Работа выполняется только профессионалами свое дела, а в компанию приходят из лучших университетов страны.

Мы производим весь комплекс изысканий согласно установленным государственным стандартом с передачей всех необходимых заключений и документации во многих регионах страны.

Если у Вас есть к нам вопросы, просто свяжитесь с нами по указанному номеру или напишите на нашу электронную почту. Также Вы всегда можете заказать звонок с сайта, и наши специалисты проконсультируют Вас по всем интересующим вопросам.

Источник

Деформационные свойства грунтов

В области линейного сжатия деформирование грунтов, как и любых других материалов, характеризуется модулем деформации Е и коэффициентом бокового расширения ν, называемым коэффициентом Пуассона. Под фундаментами боковое расширение грунта стеснено окружающим массивом и мало влияет на деформации основания. Основным показателем деформирования следует считать модуль деформации, который является эмпирическим коэффициентом в известной из сопротивления материалов формуле Гука. Для однородных материалов опытные величины Е имеют небольшой разброс и рассматриваются как константа. Сжимаемость грунтов в пределах слоя (ИГЭ) меняется в широком интервале. Поэтому их модули деформации определяют на каждой строительной площадке по результатам разных видов полевых, лабораторных испытаний, или по показателям физического состояния. Способ испытаний выбирается в зависимости от уровня ответственности проектируемого здания.

(3.1)

Остальные обозначения указаны на рис. 3.2.

Согласно нормам проектирования СНиП 2.02.01-83* количество опытов для каждого выделенного инженерно-геологического элемента должно быть не менее 3. Модули деформации грунтов, вычисленные по формуле (3.1), являются наиболее достоверными. Недостаток метода в том, что затраты на испытания штампов относительно высоки.

Лабораторные испытания. В лабораторных условиях проводят испытания образцов грунта в приборах, обычно исключающих боковое расширение. Такой метод испытаний принято называть компрессионными сжатием, а конструкции приборов для испытаний компрессионными приборами или одометрами. Устройство одометра показано на рис 3.3, порядок испытаний изложен в ГОСТ 12248-96. Образец испытываемого грунта 11, заключенный в рабочее кольцо 3, устанавливается в приборе на перфорированный вкладыш 6. Сверху на него укладывается перфорированный металлический штамп 5, предназначенный для равномерного распределения силы N, передаваемой на образец с помощью специального нагрузочного устройства. Под действием давления, увеличивающегося ступенями по 0.0125 МПа и более, штамп вследствие сжатия образца оседает. Его перемещение, продолжающееся довольно продолжительное время, измеряется двумя индикаторами 8 с точностью до 0.01 мм. При сжатии образца объёма пор грунта уменьшается и из них выдавливается вода, которая отводится через отверстия в штампе и вкладыше.

Уплотнение грунта принято характеризовать уменьшением коэффициента пористости. Первоначальное значение коэффициента пористости е_оопределяется по формуле, приведенной в табл. 1.3. На каждой ступени нагрузки коэффициент пористости вычисляется по формуле

где s_i – величина измеренного перемещения (осадки) штампа при давлении р_i;

h – высота образца грунта.

Изменения коэффициента в зависимости от давления показано на рис. 3.4. Экспериментальные точки на графике соединяются прямыми отрезками. Построенная эмпирическая зависимость в общем случае представляет ломаную линию, которую принято называть компрессионная кривая. Для интервала давлений от р_н до р_к, принимаемых из таких же соображений, как и для штамповых испытаний, участок компрессионной кривой заменяется прямой. Такая замена позволяет вычислить параметр деформативности, называемый коэффициент сжимаемости т₀:

т₀ = (3.3)

По смыслу коэффициент сжимаемости есть тангенс угла наклона осредненной прямой к горизонтальной оси.

Модуль деформации определяется по коэффициенту сжимаемости из выражения:

Е_к = (3.4)

где β – коэффициент, зависящий от коэффициента бокового расширения ν, вычисляется по формуле

(3.5)

где v — коэффициент поперечной деформации, принимаемый равным: 0,30—0,35 — для песков и супесей; 0,35—0,37 — для суглинков; 0,2¾0,3 при I_L

Источник