Сёння Savo Kusić засяроджаны на драўляных вокнах, дрэва-алюмініевых вокнах, вокнах на заказ, дзвярах і запытах цытат. Гэты тэкст застаецца ў якасці геатэхнічнага архіва і не з’яўляецца прапановай для лабараторных выпрабаванняў, геатэхнічнага праектавання або земляных работ.
Існуе некалькі спосабаў вызначэння элементаў унутранага супраціўлення грунту, згуртаванасці і вугла ўнутранага трэння з дапамогай лабараторных эксперыментаў, сярод якіх выпрабаванні на прамы зрух і трохвосевае сцісканне найбольш вядомыя.
Вопыт прамога зруху
Выпрабаванне праводзіцца на прыладзе з прамавугольным сячэннем тыпу A. Casagrandea або на цыркулярным апараце тыпу Хворслева. Апішам эксперымент з прыладай прамавугольнага сячэння, якая з’яўляецца найбольш распаўсюджанай. У абодвух выпадках выпрабаванне праводзіцца з непарушаным узорам або з парушаным узорам на мяжы цякучасці, і ў гэтым выпадку выпрабаванне мае параўнальную каштоўнасць.
Апарат для прамой стрыжкі прамавугольнага сячэння (мал. 1)
Мал. 1_Папярочны разрэз апарата прамога зруху Касаграндэ_
Прылада складаецца з дзвюх частак, верхняй і ніжняй рамы, дзе ніжняя статычная, а верхняя рухомая і можа перамяшчацца па ніжняй пад дзеяннем гарызантальнай сілы Z, якая дзейнічае на плоскасць кантакту верхняй і ніжняй рамы.
Узор глебы змяшчаецца ў сталёвае прамавугольнае кольца, звычайна памерам 100 × 100 × 30 mm, або такіх памераў пры дакладным саскрабанні. Зверху і знізу ўзору кладуць фільтруючыя камяні, а потым усё змяшчаюць у кальцо апарата, якое потым запаўняюць вадой. На ўзор змяшчаюць прыстасаванне для вертыкальнай нагрузкі. Верхні камень фільтра злучаны з сістэмай вертыкальнай загрузкі ўзору, а ніжні злучаны з вадзянымі каналамі, з дапамогай якіх узор можа падтрымлівацца ў насычаным стане падчас тэсту, каб выключыць бачную когезію.
Для выключэння трэння на кантактных паверхнях паміж верхняй і ніжняй рамай існуюць прылады са скручваннем верхняй рамы, з дапамогай якіх верхняя рама рухаецца пад уздзеяннем гарызантальнай сілы зруху. Акрамя таго, кантактныя паверхні верхняй і ніжняй рамы пакрытыя вазелінам. У прыбор уваходзіць яшчэ адзін кампаратар 2 для рэгістрацыі вертыкальных і гарызантальных дэфармацый.
Тэст на прамы зрух
Існуюць у асноўным тыпы 2 выпрабаванняў на прамы зрух: хуткае і павольнае выпрабаванне. Хуткі тэст заключаецца ў нагрузцы на ўзор пэўным вертыкальным ціскам, які звычайна складае 0,50, пасля ўвядзення ў апарат; 1,0; 2,0; 3,0 і 4,0 кп/см2, дачакайцеся кансалідацыі, якая, як мяркуецца, была дасягнута, калі асяданне на працягу 24 гадзін Δh ≤ 0,02 mm, а затым прыкладзеце гарызантальную сілу зруху Z, памер 1/20 або 1/40 частка вертыкальнай сілы P, якая павялічваецца кожную хвіліну на аднолькавае значэнне, пакуль зямля не зламаецца. Падчас прыкладання гарызантальнай сілы зруху ход руху верхняй рамы пастаянна кантралюецца шляхам паказанняў на кампаратары, а гарызантальныя дэфармацыі запісваюцца ў часопіс непасрэдна перад кожнай новай нагрузкай. Момант, у які кампаратар дэманструе раптоўны рух, лічыцца пераломным.
Экспрэс-тэст прымяняецца да гліністых глеб, чыя натуральная кансалідацыя пры новай нагрузцы павольная і адпавядае гэтаму метаду выканання тэсту.
Slow выконваецца такім жа чынам, як і раней, з той толькі розніцай, што гарызантальная сіла зруху павялічваецца ў больш працяглым інтэрвале часу, які можа складаць 2, 5 і 15 m хвілін або да кансалідацыі, г.зн., пакуль гарызантальныя дэфармацыі не стануць зусім нязначнымі. Ход кансалідацыі пад уздзеяннем гарызантальнай сілы кантралюецца на кампаратары 9 (мал. 1).
Павольнае выпрабаванне прымяняецца да пясчанага або пылістага грунту, дзе ў выпадку павелічэння гарызантальнай сілы зруху за кароткі прамежак часу зрух узору ў прыладзе паскараецца з-за ўздзеяння напружанай вады ў порах, што не адпавядала б натуральнаму працэсу. Такім чынам, прамежак часу павялічваецца з дробнасцю незвязаных часціц глебы, каб забяспечыць выраўноўванне ціску вады ў порах глебы з знешнім ціскам вады. Гэта выраўноўванне дасягаецца шляхам пакідання дастаткова часу пад уздзеяннем кожнага ўзроўню гарызантальнай нагрузкі, так што лішак вады ў порах выціскаецца праз фільтруючы камень.
У дадатак да згаданых выпрабаванняў, у некаторых выпадках праводзіцца хуткае выпрабаванне без кансалідацыі пад вертыкальнай нагрузкай, г.зн. гарызантальная сіла зруху прыкладваецца адразу пасля ўвядзення ўзору ў апарат і нагрузкі на яго вертыкальнай нагрузкай. Аднак гэты спосаб выканання прымяняецца ў асаблівых умовах, напрыклад, у выпадку свежаўсталяванага насыпу з гліністага грунту, які загружаецца адразу пасля насыпу без папярэдняга ўшчыльнення.
Вызначэнне вугла ўнутранага трэння і згуртавання
На аснове вынікаў выпрабаванняў разлічваецца напружанне зруху
τ=Z/A у кп/см²,
, які атрымліваецца з сілы зруху Z у кп у момант разбурэння і плошчы папярочнага сячэння ўзору A у см². Выпрабаванне праводзіцца з прыборам ад 3 да 4, нагружаным розным нармальным ціскам σ=P/A у кп/см², дзе P — вертыкальная нагрузка ўзору ў кп. Звычайна прымаюцца наступныя значэння нармальных ціскаў: 1,0; 2,0; 3,0 і 4,0 кп/см².
Мал. 2. Дыяграма гарызантальных дэфармацый
На аснове схемы элементаў унутранага трэння атрыманы два тыпы дыяграм 1 і дыяграма гарызантальных дэфармацый (мал. 2).
Діаграма гарызантальных дэфармацый атрымліваецца шляхам прымянення гарызантальнага зрушэння ΔL ў мм верхняй рамы прылады да ніжняй па восі абсцыс, якое атрымліваецца шляхам счытвання кампаратара 9, і па восі ардынат адпаведнага напружання зруху τ у кп/см² (мал. 2).
У залежнасці ад ушчыльнення глебы атрымліваецца дыяграма 1 для ўшчыльненага матэрыялу і дыяграма 2 для сыпкага матэрыялу.
Для ўшчыльненага матэрыялу напружанне зруху τ першапачаткова даволі рэзка ўзрастае ў адносінах да гарызантальнага зрушэння ΔL да мяжы прапарцыянальнасці P, затым больш павольна, у выніку чаго крывая дыяграмы 1 павялічваецца і дасягае максімальнай вышыні B, пасля чаго дыяграма памяншаецца на пэўнай даўжыні, каб у канчатковым выніку дасягнуць гарызантальнага патоку. Зона прамалінейнага ўздыму гарызантальнай дыяграмы дэфармацыі, у якой павелічэнне напружання зруху прапарцыйна росту дэфармацыі, лічыцца вобласцю пругкай дэфармацыі. За мяжой P павелічэнне напружання зруху памяншаецца ў адпаведнасці з павелічэннем дэфармацый ΔL да самай высокай кропкі B дыяграмы. У гэтай зоне матэрыял пачынае «цячы», і яна прымаецца за вобласць пластычнай дэфармацыі. Самая высокая кропка B дыяграмы 1 прадстаўляе максімальнае напружанне зруху max τ, і мяркуецца, што ў гэтай кропцы адбываецца разлом грунту, гэта значыць, што кропка B з’яўляецца кропкай разбурэння. За кропкай B матэрыял знаходзіцца ў вадкім стане, трываласць на зрух памяншаецца, і мяркуецца, што ў гэтай зоне, дзе сувязь паміж часціцамі парушана, існуе толькі супраціў слізгаценню, якое супрацьстаіць гарызантальнай сіле зруху. Пункт G, дзе дыяграма 1 паварочвае ў гарызантальным кірунку, прымаецца ў якасці мяжы слізгацення.
Напружанне зруху на мяжы разбурэння B называецца трываласцю на зрух або чыстай трываласцю на зрух τf, а напружанне зруху на мяжы цякучасці G называецца трываласцю на слізгаценне τg.
Для сыпкага матэрыялу дыяграма гарызантальнага перамяшчэння таксама мае пругкую вобласць з мяжой прапарцыянальнасці P, але ўнізе знаходзіцца пластычная вобласць да мяжы слізгацення G, г.зн. максімальнае напружанне зруху роўна мяжы трываласці слізгацення (τ=τg), за якой знаходзіцца вадкі стан матэрыялу.
Мал. 3. Дыяграма зруху, a) для сувязных грунтоў, b) для некагерэнтных грунтоў
Дыяграма зруху атрымліваецца, калі нармальны ціск σ у кп/см2 прыкладваецца да восі абсцыс, а адпаведная трываласць на зрух τf у кп/см2 да восі ардынат, у выніку чаго абодва гэтыя значэнні прымяняюцца ў адным маштабе (мал. 3). Паколькі трываласць на зрух τf глебы ўзрастае з нармальным ціскам σ, для розных ціскаў σ1 будуць атрыманы пункты A, B, C і D, якія прадстаўляюць адпаведныя сілы на зрух.
Каб атрымаць пэўныя кропкі A, B, C і D на дыяграме 3 для сувязных грунтоў (мал. 3a), прымаецца сіла слізгацення _τ_g. Аднак у выпадку гліністай глебы матэрыял пачынае цячы задоўга да таго, як будзе дасягнута мяжа слізгацення G, і існуе тэндэнцыя прымаць трываласць на зрух на мяжы прапарцыянальнасці P для вызначэння згуртаванасці c і вугла ўнутранага трэння глебы, але паколькі яна адносна невялікая, часта прымаецца трываласць на зрух, для якой дэфармацыя ΔL на дыяграме 2 у два разы большая. дэфармацыя пры ранейшым узроўні нагрузкі ў апараце. Гэтая сіла знаходзіцца дзесьці паміж мяжой P і B, гэта значыць G (мал. 2).
Злучэнне пунктаў A, B, C і D на дыяграме 76a дае дыяграму зруху, якая ў паспяховых тэстах з’яўляецца прамой лініяй. Пашырыўшы дыяграму да перасячэння з воссю ардынат, для σ = 0, на падставе схемы Кулона τf = c+σ tgϕ атрымліваецца, што τf = c = звязнасць глебы, а нахіл дыяграмы да гарызанталі дае вугал унутранага трэння. Пры пашырэнні дыяграмы зруху па другі бок восі ардынат атрымліваецца напружанне з-за згуртавання pk на восі абсцыс, калі велічыня згуртавання c выражаецца як эквівалент супраціву трэнню:
c = pk tgϕ, адкуль pk = c/tgϕ
Для нязвязных глеб, такіх як пясок, дыяграма на мал. 3b, якая праходзіць праз пачатак каардынат, бо для σ = 0 атрымліваем τ = 0. Аднак, калі пясок дробназярністы і вільготны, дыяграма, падобная на мал. 3a, з меншай згуртаванасцю c, якая ўяўляе ўяўную згуртаванасць. У такім выпадку напружанне pk на падоўжанай восі абсцыс па той бок ад пачатку каардынат уяўляе капілярнае напружанне.
Варта адзначыць, што вызначэнне згуртаванасці і трэння глебы шляхам прамога выпрабавання на зрух мае некалькі недахопаў, найбольш важнымі з якіх з’яўляюцца тое, што разбурэнне глебы адбываецца на загадзя вызначанай паверхні зруху, а не на паверхні з найменшым супраціўленнем зруху, што падчас зруху ўзору ў прыладзе паверхня зруху памяншаецца з-за руху верхняй рамы па ніжняй, а затым, што дэфармацыі рамы узор падчас зруху можна кантраляваць толькі на невялікай даўжыні, так што супраціў слізгаценню за мяжой не можа кантраляваць разрыў у дастатковай ступені, асабліва ў выпадку мяккага грунту, калі дэфармацыі падчас зруху вялікія і г.д.
Выпрабаванне трохвосевага сціску
Тэст праводзіцца на трохвосевым апараце, які мае розныя канструкцыі, але ўсе яны заснаваныя на адным прынцыпе, які заключаецца ў наступным. Непарушаны ўзор у выглядзе валіка размяшчаецца вертыкальна на падстаўцы і падвяргаецца бакавому ціску вадкай масы з усіх бакоў, а затым вертыкальнаму ціску, які паступова ўзрастае, пакуль не адбудзецца разлом узору на паверхні з найменшым супраціўленнем зруху. На аснове трываласці на зрух пры разрыве разлічваюцца звязнасць і вугал унутранага трэння грунту.
Апісанне трохвосевага прылады
Мал. 4. Трохвосевы апарат
Трохвосевы апарат (мал. 4) складаецца з ніжняй часткі апорнай пласціны камеры, на якой абапіраецца падстаўка для ўзору, і ў верхняй частцы поршня для вертыкальнай загрузкі ўзору і верхняй пласціны, якая закрывае камеру. Найбольш распаўсюджаныя памеры ўзору: дыяметр ϕ=36 mm, вышыня h=2,2-2,5_ϕ_. Дыяметр камеры D=135mm, вышыня H = 180 mm. Вузкая трубка K1 для адводу пробы знізу пачынаецца ад цэнтра падстаўкі для пробы, якая прымае ваду з пробы праз кіпрую пласціну і адводзіць яе за межы камеры ў вертыкальную шкляную трубку C1. Калі тэст праводзіцца без асушэння ўзору, гэты канал служыць для вымярэння ціску вады ў порах. У бронзавым падставе камеры ёсць канал K2 для падачы вадкай масы для запаўнення камеры і дасягнення бакавога ціску ў камеры на ўзор.
Праз верхнюю пласціну камеры праходзіць ручка поршня для загрузкі ўзору. Узор у камеры акружаны гумовай мембранай, якая пашырана з абодвух канцоў і злучана з поршнем і падставай з дапамогай гумовых кольцаў. У сярэдзіне поршня ёсць канал K3 для адводу пробы з верхняга боку.
Бакі камеры герметычна зачыненыя цыліндрам з аргшкла, які замацаваны на верхняй і ніжняй пласцінах камеры праз гумовыя кольцы.
Камера размешчана на трывалай аснове. Звычайная загрузка ўзору ажыццяўляецца з дапамогай рычага з гірамі, суадносіны якіх часцей за ўсё складаюць 1: 10. Сістэма для дасягнення бакавога ціску на ўзор у камеры складаецца з бутэлькі з вадкай масай B, якая падаецца ў камеру з дапамогай трубкі, манометра для вымярэння ціску паветра і бутэлькі са сціснутым паветрам. Кампаратар размешчаны над поршнем для загрузкі ўзору для вымярэння асядання ўзору пад нагрузкай.
Бакавы ціск вадкай масы ў камеры можна рэгуляваць па жаданні з дапамогай ціску паветра ў бутэльцы B праз клапаны V1 і V2. Гэты ціск выклікае гарызантальныя напружанні ва ўзоры σ2 і σ3, якія з-за круглага сячэння ўзору выраўноўваюцца σ2 = σ3.
Вадкая маса можа быць дыстыляванай вадой або алеем, што з’яўляецца пераважным для лепшай герметызацыі, таму што вада можа праходзіць праз шрубы. Пад уздзеяннем ціску паветра ў бутэльцы B вадкая маса запаўняе камеру да клапана V6, які затым зачыняецца. Вертыкальная нагрузка ўзору P, якая амаль без трэння перадаецца ўзору праз ручку поршня, падзеленая на плошчу папярочнага сячэння ўзору A, дае вертыкальнае напружанне σ1 = P/A
Выпрабаванне трохвосевага сціску
Для доследнага ўзору ён апрацоўваецца ў асобнай прыладзе, так што атрымліваецца валік дыяметрам 36 mm, вышынёй 78 mm або 90 mm, на які зверху і знізу ўкладваюцца фільтруючыя камяні і апранаецца гумавая мембрана. Затым пробу разам з фільтруючымі камянямі змяшчаюць на падстаўку ў камеру, канцы, гумовыя мембраны нацягваюць на падстаўку і поршань загрузкі і замацоўваюць гумовымі кольцамі. Згодна з практыкай некаторых лабараторый, такіх як прафесар Скемптан у Лондане, сцяканне ўзору ў камеры падчас тэсту паскараецца шляхам высцілання бакоў узору фільтравальнай паперай, якая змяшчаецца перад тым, як нацягнуць гумовую мембрану. Калі ўзор уведзены ў прыбор і цыліндр з аргшкла замацаваны ў верхняй і ніжняй пласцінах, можна правесці тэсты, якія можна выканаць некалькімі спосабамі, напрыклад:
-
Недрэніраваныя выпрабаванні. У гэтых выпрабаваннях дрэнажаванне ўзору не дазваляецца падчас прымянення бакавога і вертыкальнага выпрабаванняў, калі клапаны V4 і V5 зачыненыя.
-
Неасушаныя тэсты з кансалідацыяй. Падчас прымянення бакавога ціску ўзор дрэнажуецца (вентылі V4 і V5 адкрыты), у той час як падчас прымянення вертыкальнага ціску дрэнаж недапушчальны (V4 і V5 зачыненыя).
3_) Асушаныя ўзоры_. Узор зліваюць на працягу ўсяго выпрабавання (вентылі V4 і V5 адкрыты), так што адбываецца поўная кансалідацыя і не ствараецца напружаная вада ў порах падчас прымянення вертыкальнага ціску σ1. Гэта выпрабаванне займае шмат часу, асабліва з дрэнна пранікальнай глебай, таму што вертыкальная нагрузка σ1 павінна выконвацца ў вялікую колькасць невялікіх этапаў, і на кожным этапе трэба чакаць кансалідацыі. Акрамя таго, згаданыя выпрабаванні можна праводзіць з насычанымі і часткова насычанымі ўзорамі_._
З улікам вышэйзгаданых магчымасцей выпрабаванні на трохвосевае сціск можна праводзіць у розных варыянтах і карэктаваць у залежнасці ад тыпу глебы ва ўмовах нагрузкі.
Апісаныя прылады, працэдуры, адзінкі, значэнні і ўзоры перанесены з гістарычнай крыніцы. Тэкст не з’яўляецца геатэхнічным даследаваннем, лабараторным пратаколам, праектам падмурка, доказам устойлівасці схілу або планам раскопак. Выбар узору і метаду выпрабаванняў, стану дрэнажу і кансалідацыі, грунтавых вод, рэжыму нагрузкі, сейсмічнага ўздзеяння і бяспекі земляных работ павінны быць вызначаны для канкрэтнай глебы і будынка ў адпаведнасці з дзеючымі правіламі з дапамогай адпаведнай лабараторыі і ўпаўнаважанага геатэхнічнага эксперта.