+7 (8412) 999-189
8 800 200 1605
(звонок по России бесплатный)

Цель испытаний

Оценить влияние условий нагружения глинистого грунта при неконсолидированно-недренированном сдвиге на параметры прочности Кулона: угол внутреннего трения,  и силы удельного сцепления, .

     

Методика проведения испытаний

Образцы грунта изготавливались из глины нарушенной структуры путем предварительного водонасыщения перемятой глины до показателя степени водонасыщения  = 0,88 – 0,90. Для создания примерно одинаковой плотности образцов использовался метод СОЮЗДОРНИИ  с уплотнением образцов в приборе стандартного уплотнения конструкции ООО «Геотек» (рис. 1).    Плотность образцов грунта после уплотнения серией в 40 ударов изменялась  = 1,21 – 1,23 г/см3. Физические показатели образцов грунта приведены в табл. 1.

, г/см3 , г/см3  , г/см3
0,40 0,65 0,30 0,35 0,27 1,71 1,22 2,70 0,55 1,21 0,89

Рис. 1. Прибор стандартного уплотнения


Испытания образцов грунта проводились на срез при различных условиях нагружения деформации сдвига.

В первой серии опытов деформация среза прикладывалась статическим образом, т.е. нагружение касательными напряжениями ступенями вплоть до разрушения образца грунта. В качестве приборов использовались два сдвиговых прибора конструкции ООО «Геотек», отличающиеся тем, что в первом приборе максимально возможное перемещение срезной коретки равно 10 мм, а во втором приборе равно 25 мм.

Во второй серии опытов деформация среза прикладывалась непрерывно с заданной скоростью деформации, равна 3 мм/мин. Данная скорость деформации сдвига была принята исходя из условия продолжительности испытания. По ГОСТ 12248-96 она должна быть не более 2 мин. В первой серии опытов также длительность испытаний на срез ограничивалась 2 минутами.

В обоих сериях опытов нормальная нагрузка  принималась равной 100, 200 и 300 кПа.

Рис. 3. Срезной прибор с деформацией среза 10 мм (а) и 25 мм (б)


Рис. 4. Срезной прибор с кинематическим нагружением  со скоростью деформации среза от 0,01 мм/мин до 5,0 мм/мин


    

Рис. 5. Прибор трехосного сжатия типа А и Б


Результаты испытаний

На рис.  6, 7, 8 приведены графические зависимости, построенные по результатам испытаний.

Рис. 6.  Зависимость  абсолютной деформации сдвига от касательного напряжения (а) и предельная прямая (б). Прибор рис. 3 а


Рис. 7.  Зависимость  абсолютной деформации сдвига от касательного напряжения (а) и предельная прямая (б). Прибор рис. 3 б


Рис. 8.  Зависимость  абсолютной деформации сдвига от касательного напряжения (а) и предельная прямая (б). Прибор рис. 4


На рис. 9.1, 9.2 приведены результаты испытания той же глины, но в условиях трехосного неконсолидированно-недренированного сдвига. Результаты опытов показывают практически те же значения параметров прочности.

Рис. 9.1 Зависимость осевой деформации от девиатора напряжений (а) и предельная прямая (б), стб тип а


Рис. 9.2 Зависимость осевой деформации от девиатора напряжений (а) и предельная прямая (б), стб тип б

На рис. 10 приведены результаты испытания той же глины сдвиговым прибором конструкции Гидропроект. Результаты опытов показывают практически те же значения параметров прочности.


Рис. 10 – Результаты испытаний на срез в приборе конструкции НИИ «Гидропроект»

Полученные значения параметров прочности приведены в табл. 2.

Табл. 2. Параметры прочности глинистого грунта

Параметры прочности Прибор типа А (рис. 3а) Прибор типа Б (рис. 3б) Прибор типа С (рис. 4) Прибор трехосного сжатия (рис.5) Сдвиговой прибор НИИ «Гидропроект»
Тип А Тип Б
Сцепление, , кПа 35 39 36 45 31 40
Угол внутреннего трения, , град. 5 4 4 3 8 3

Из табл. 2 видно, что параметры прочности практически одинаковы. Низкое значение угла внутреннего трения объясняется условиями неконсолидированно-недренированного нагружения. Неконсолидированные условия это мгновенное приложение нормальной нагрузки заданной величины 100, 200 и 300 кПа и сразу же мгновенное создание касательной нагрузки с интервалом 10 с (условие недренирования) при статическом нагружении  и непрерывно при кинематическом нагружении. При данных условиях нагружения изменение объема  водонасыщенного образца грунта от действия нормальной нагрузки практически отсутствует (поровая жидкость несжимаема, а отток ее незначителен)  и  не зависит, поэтому от величины нормального давления. При сдвиге изменение объема также незначительно. В связи с тем, что при обработке результатов используется полные напряжения, так как эффективные неизвестны (не измеряется поровое давление), то  значения угла внутреннего трения получаются малыми.

Выводы

    1. В условиях неконсолидированно-недренированного сдвига глины угол внутреннего трения получается малым по отношению к условиям консолидировано-дренированного сдвига. Теоретически он должен быть равен нулю и прочность грунта определяется только силами сцепления.

   2. Использование результатов испытаний в условиях неконсолидированно-недренированного сдвига, например, при расчете расчетного сопротивления грунта приводит к консервативной оценке прочности грунта и удорожанию конструктивного решения фундамента.

   3. Результаты испытаний в условиях неконсолидированно-недренированного сдвига рекомендуется использовать в том случае, если нагружение грунта производится быстрыми темпами, например, отсыпается земляная насыпь, а естественное основание под насыпью сложено водонасыщенными  грунтами.