Հողի սեղմելիության որոշում

Կարևոր փորձագիտական նշում. Այս հոդվածը արխիվային կրթական ակնարկ է և երկրատեխնիկական ուսումնասիրություն, վավեր լաբորատոր ստանդարտ, հիմքի հաշվարկ կամ հրահանգների ձեռնարկ չէ: Բնօրինակ տերմինները, ընթացակարգերը, չափման միավորները, արժեքները, դասակարգումները և հղումները «մեր կանոնակարգերին» փոխանցվել են առանց կիրառելի ստանդարտներին և կանոնակարգերին համապատասխանությունը ստուգելու: Հողի փորձարկումը, մեթոդի ընտրությունը, արդյունքների մեկնաբանումը և նախագծի որոշումները պետք է իրականացվեն լիազորված երկրատեխնիկական փորձագետների և կոնկրետ օբյեկտի և տեղանքի համար համապատասխան լաբորատորիայի կողմից:

Հողի սեղմելիության թեման Savo Kusić-ի նոր հրապարակային առաջարկի մաս չէ: Ներկայիս արտադրական կենտրոնը բաղկացած է փայտե պատուհաններից, փայտե-ալյումինե պատուհաններից և պատվերով պատրաստված դռներից: Հատուկ պատուհանի կամ դռների նախագծի համար կարող եք ուղարկել գնահատման հարցում:

Օդոմետրի թեստի հիմքը

Հողի սեղմելիությունը որոշվում է սեղմման փորձով՝ կանխված կողային ընդարձակմամբ, որը կոչվում է նաև օդոմետրի թեստ կամ համախմբման թեստ։

Փորձարկումը կատարվում է չխախտված, իսկ որոշ դեպքերում՝ չխախտված նմուշներով։ Առաջին դեպքում փորձանմուշը վերցվում է մետաղական օղակները սեղմելով ավելի մեծ, չխախտված նմուշի մեջ, որն այնուհետև սնվում է ապարատի մեջ օղակի հետ միասին՝ ավելցուկային նմուշը կտրելուց և դրա մակերեսները մխոցի եզրերով հարթեցնելուց հետո: Երկրորդ դեպքում օղակը նմուշով լցվում է զիջման կետում խտության վիճակում և այդ վիճակում մտցվում է օդաչափ:

Փորձարկումն իրականացվում է այն սարքի միջոցով, որն առաջին անգամ կառուցվել է Թերզաղիի կողմից և կոչվում է Օդոմետր: Այսօր այս սարքի մի քանի տարբեր կոնստրուկցիաներ կան, բայց դրանք բոլորը հիմնված են նույն սկզբունքի վրա՝ փորձարկելով հողի նմուշի սեղմումը ծանրաբեռնվածության տակ՝ կանխված կողային ընդարձակմամբ:

Օդոմետր. սարքի նկարագրություն

:Օդոմետրի սխեմատիկ հատված՝ զտիչ քարերի, ջրի մուտքի և մազանոթ խողովակի միջև եղած նախշով

Նկ. 1: Օդոմետր

Oedometer-ը բաղկացած է մետաղյա գլանից, որում նմուշը գտնվում է երկու զտիչ քարերի միջև (նկ. 1): Նմուշը մտցվում է ապարատի մեջ 7-10 cm ​​տրամագծով և 1-4 cm տրամագծով մետաղական օղակով: Բեռը P տեղափոխվում է նմուշի վերին ֆիլտր քարի միջոցով: Ներքևի ֆիլտրի քարից ներքև, մխոցի ներքևի մասում կան ալիքներ՝ նմուշից ջուրը մազանոթ խողովակի մեջ արտահոսելու, ինչպես նաև ջրամատակարարման համար: Քանի որ նմուշի սեղմումը կատարվում է ծակոտիների հաշվին, քանի որ պինդ հողի մասնիկները և ծակոտիներում ջուրը գործնականում անսեղմելի են, փորձարկման ժամանակ անհրաժեշտ է ապահովել նմուշից ջրի արտահոսքը, որը հնարավոր է դառնում զտիչ քարի, ջրանցքի և մազանոթ խողովակի միջոցով։

Սարքի ձախ կողմում տեղադրված է ջրամատակարարման խողովակ, որի ծորակը մխոցի դիմաց է, իսկ աջ կողմում մազանոթ խողովակ է, որի ետևում կա ծորակ: Մազանոթային խողովակը նույնպես օգտագործվում է հողի թափանցելիության գործակիցը k որոշելու համար:

Փորձաքննություն

Երբ նմուշը տեղադրվում է գլանում, և սարքը հավաքվում է, փակեք ձախ ծորակը, ջրի մատակարարումը և բացեք աջ ծորակը, որպեսզի ջուրը հոսի մազանոթ խողովակի մեջ: Այնուհետեւ մոտենում է նմուշի բեռը, որը կիրառվում է աստիճանաբար։ Սովորաբար կիրառվում են հետևյալ բեռները.0,50;1,00;2,00;4,00;6,00կպ/սմ2և հետագայում մինչև շենքի տակ սպասվող հողի ամենաբարձր բեռը, հիմնականում մինչև10կպ/սմ2, իսկ պատնեշների դեպքում դա կարող է լինել ավելին20կպ/սմ2. Բեռի յուրաքանչյուր մակարդակում, դրա կիրառման պահին, գործարկվում է վայրկյանաչափ և որոշակի ժամանակային ընդմիջումներով15«,30«,1’,2’,5’,15’,45’,2հ5հ24h, ապա ամեն հետագա24ը, մինչև նմուշի համախմբումը ծանրաբեռնվածության այդ մակարդակի տակ, համեմատիչի վրա կարդացվում է համապատասխան հաշվարկը հազարերորդական միլիմետրով և գրանցվում գրանցամատյանում: Համախմբումը ենթադրվում է, որ ձեռք է բերվել, եթե նմուշի կարգավորումը Δh ≤0,02 mmժամանակի համար24ժամ. Համախմբումը ձեռք բերելուց հետո կիրառվում է ծանրաբեռնվածության հաջորդ մակարդակը և ամբողջ ընթացակարգը կրկնվում է նույն ձևով և այդպես շարունակ մինչև բեռի վերջնական մակարդակը:

Կանխված կողային ընդարձակմամբ ամրացման փորձարկումն իրականացվում է բեռնման և բեռնաթափման հետ՝ հողի առաձգական հատկությունները որոշելու նպատակով։ Որոշակի չափով բեռնելով նմուշը, մենք այն բեռնաթափում ենք նույն աստիճանականությամբ, ինչ բեռնել ենք։ Ռելիեֆը սովորաբար կատարվում է հետո2,0կպ/սմ2,4,0կպ/սմ2և6,0կպ/սմ2.

Որպես կանոն, փորձարկումը կատարվում է ջրի տակ գտնվող նմուշով, որը պահվում է ապարատի մեջ գտնվող նմուշի վերին մակերեսի բարձրության վրա գտնվող ձախ ապակե խողովակի վրա: Նմուշի սեղմելիության փորձարկումը ջրի առկայության դեպքում կատարվում է հենց այդ պատճառով, քանի որ փորձարկումը երկար է տևում և այդ ընթացքում նմուշը չորանում է, ինչի արդյունքում նմուշի սեղմելիությունը կլինի ավելի ցածր, քան հողի իրական սեղմելիությունը բնական խոնավ վիճակում: Բացի այդ, հողի բնական խոնավությունը կարող է ավելի բարձր լինել, քան եղել է նմուշառման ժամանակ, հատկապես, երբ ստորերկրյա ջրերի մակարդակը բարձրանում է, ինչը կարող է հանգեցնել հողի իրական սեղմելիությունից զգալի շեղման ջրի բարձր մակարդակի ժամանակաշրջանում:

Փորձարկման արդյունքները կիրառվում են երեք տեսակի դիագրամների վրա, մասնավորապես՝ հարաբերական սեղմման դիագրամը, ծակոտկենության գործակիցի փոփոխության դիագրամը և ժամանակի կարգավորման դիագրամը։

Հարաբերական սեղմման դիագրամ

Այս դիագրամը ստացվում է, երբ նմուշի վրա նորմալ ճնշում է գործադրվում աբսցիսայի առանցքի վրա σ = P/A, որտեղ P-ը նմուշի վրա ազդող բեռն է վերին ֆիլտրի քարի միջոցով kp/cm2, A-ն նմուշի առանցքի հատվածի և հարաբերական հատվածի հատվածում է: սեղմում Δh/h որտեղ Δh-ն նմուշի նստեցումն է Δσ բեռի տակ համախմբման ժամանակ, h նմուշի բարձրությունը բեռնումից առաջ (նկ. 2):

:Բեռնման, բեռնաթափման և վերաբեռնման ժամանակ հողի հարաբերական նստեցման դիագրամ

Նկ. 2: Հարաբերական սեղմման դիագրամ

Բեռնման ժամանակ ստացվում է _առաջնային սեղմման դիագրամ a.

Բեռնաթափման ժամանակ, եթե միացված է ջրի անխոչընդոտ ընդունումը, որպեսզի նմուշը մնա ջրի տակ բեռնաթափման ժամանակ, այն վերադառնում է իր սկզբնական վիճակին, այսինքն՝ ուռչում է: Այնուամենայնիվ, նմուշը չի վերադառնում իր սկզբնական վիճակին, ինչը նշանակում է, որ այն առաձգականից բացի ենթարկվել է պլաստիկ (մշտական) դեֆորմացիայի: Հետեւաբար, այս դեպքում բեռնաթափման ժամանակ ստացվում է այտուցվածության դիագրամ b: Այնուամենայնիվ, եթե թեստը կատարվել է առանց ջուր ստանալու, ապա այտուցվածության դիագրամի փոխարեն, այսպես կոչված, _առաձգականության դիագրամը:

Եթե բեռնաթափումից հետո նմուշը կրկին բեռնվում է, ապա ստացվում է երկրորդական սեղմման դիագրամ c: Ուռուցքի դիագրամը և երկրորդական սեղմման դիագրամը c կազմում են հիստերեզի հանգույց իրենց միջև: Կավի մեջ հիստերեզի օղակները նշանակալի են, և, հետևաբար, այտուցվածության և երկրորդային սեղմման տարածքում դեֆորմացիան (դիագրամներ b և c) համարվում են ոչ առաձգական, այլ շրջելի, քանի որ Հուկի օրենքի համաձայն դրանք համաչափ չեն բեռին: Առաջնային սեղմման հատվածի դեֆորմացիաները (դիագրամ ա) այն մասում, որտեղ նրանք չեն վերադարձել, մշտական են (անշրջելի):

Հողի սեղմելիության մոդուլ

Հարաբերական սեղմման գծապատկերից, Հուկի օրենքի համաձայն, մենք ստանում ենք առաձգական նյութի Յունգի առաձգականության մոդուլը E, հողի սեղմման մոդուլը՝ Ms_

Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],

որտեղ Δσ բեռնվածքի աճն է, Δh/h համապատասխան հարաբերական սեղմումը, որը վերցված է առաջնային սեղմման դիագրամից a (նկ. 2):

Հողի սեղմելիության մոդուլը Ms տարբերվում է առաձգական նյութի E մոդուլից, քանի որ Ms-ը հաստատուն չէ միևնույն նյութի համար, այլ փոփոխական է և մեծանում է σ նորմալ բեռի հետ: Հետևաբար, սեղմելիության մոդուլի մեկ հատուկ արժեք Ms կարող է տրվել միայն հողի նորմալ ծանրաբեռնվածության մեկ նեղ միջակայքի համար Δσ: Եթե ​​_Ms_ մոդուլի արժեքը ավելի մեծ է, ապա հողի սեղմելիությունը ավելի ցածր է և հակառակը: Համաձայն մեր հիմնադրման կանոնակարգերի՝ ընդունված է հողի բնական վիճակում սեղմելիության մոդուլի հետևյալ չափանիշը՝

Ստորև բերված դասակարգումը վերցված է բնօրինակ տեքստից, ներառյալ կրկնվող 100-400 kp/cm2 միջակայքը: Այն չի ստուգվել կամ ներդաշնակեցված գործող կանոնակարգերի հետ:

Ms = 0 - 20 kp/cm2 արտասովոր սեղմվող հող

Ms = 20 - 50 kp/cm2 շատ սեղմելի հող

Ms = 50 - 100 kp/cm2 միջին սեղմելի հող

Ms = 100 - 400 kp/cm2 ավելի քիչ սեղմվող հող

Ms = 100 - 400 kp/cm2 թեթևակի սեղմվող հող

Ms = 400 - 1000 kp/cm2 թեթևակի սեղմվող հող

Ms > 1000         kp/cm2 շատ ցածր սեղմելի հող։

Հողի առաձգականության մոդուլ

Նույն կերպ մենք ստանում ենք հողի առաձգականության մոդուլը E:

E = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],

որտեղ սեղմման հարաբերական աճը Δh/h վերցված է հողի առաձգականության դիագրամից համապատասխան նորմալ ճնշման աճի համար Δσ.

Նորմալ կոնսոլիդացված և գերամրացված հող

Խախտված նմուշի ծակոտկենության գործակիցի դիագրամ բեռնման և բեռնաթափման ժամանակ

Սլ.3. Խանգարված հողի նմուշի ծակոտկենության գործակցի փոփոխությունների դիագրամ

Եթե ​​մենք կատարենք էդոմետրի փորձարկում խախտված նմուշով, որը մենք մտցրինք ապարատի մեջ ելքի կետում, և փորձարկման արդյունքները գծագրենք ծակոտկենության գործակցի փոփոխության դիագրամի վրա՝ կախված σ ճնշումից (նկ.3) համախմբման հոսքը ներկայացված է դիագրամներով 1 առաջնային բեռի համար, 2 օգնության համար, 3 երկրորդական բեռի համար մինչև առաջնային բեռնվածքի երկարացման a սահմանը σa և 4 այդ սահմանից դուրս:

Բեռնաթափման դիագրամը 2 և երկրորդական սեղմման դիագրամը 3 կազմում են հիստերեզի հանգույց, որի հետևում 4 դիագրամը շարունակվում է 1 դիագրամի ընդլայնման մեջ, կարծես առանց բեռնաթափման, վերաբեռնում։

:Չխախտված նմուշի ծակոտկենության գործակիցի դիագրամ՝ բեռնման տակ գտնվող կոտրվածքով

Նկ. 4: Չխախտված հողի նմուշի ծակոտկենության գործակիցի փոփոխության դիագրամ

Սակայն, եթե օդաչափի փորձարկումն անցկացնենք այնպես, ինչպես նախկինում, հողի որոշակի խորությունից վերցված չխախտված նմուշով (նկ. 4), ապա 3 երկրորդական բեռի գծապատկերը ցույց կտա որոշակի բեռնվածության դեպքում _σb_ի դիգրամը: 4 կունենա ավելի մեծ թեքություն: Այս կոտրվածքը տեղի է ունեցել այն պատճառով, որ հողը, որտեղից վերցվել է նմուշը, ավելի մեծ ծանրաբեռնվածության տակ է եղել p=γt, քան σ նմուշի բեռը oedometer-ում: Ավելի բարձր բեռը p-ն առաջանում է հողի առկա վերին շերտերի քաշից դեպի տեղանքի մակերևույթ, որը մենք անվանում ենք հողի ճնշում, կամ հողի ավելի վաղ շերտերի ծանրաբեռնվածությունից, որոնք ժամանակի ընթացքում տարվել են էրոզիայի կամ մորենի հողի կամ սառույցի հետևանքով, որը մենք անվանում ենք նախաբեռնվածություն: Գերամշտացման տեսքը հատկապես բնորոշ է կավին, որտեղ մենք տարբերակում ենք սովորաբար ամրացված և գերամրացված կավը։

Սովորաբար կոնսոլիդացված կավ

Սովորաբար կոնսոլիդացված կավը գտնվում է գետնի մակերեսից ցածր խորության վրա, որը նախկինում չի ենթարկվել նախաբեռնման: Այս կավի նմուշը, որը բեռնված է օդաչափում վերին «հողի ճնշման» շերտերի քաշից ավելի մեծ բեռներով, ցույց է տալիս ամրացման շարունակական հոսք, առանց ընդմիջումների հարաբերական սեղմման դիագրամում կամ ծակոտկենության գործակիցի փոփոխության դիագրամում: Այս կավի նստեցումը օբյեկտի ծանրաբեռնվածության տակ նորմալ է, այսինքն՝ որոշակի ծանրաբեռնվածության դեպքում նստվածքը ժամանակի ընթացքում նվազում է։

Գերամշտացած կավ

Գերամշտացված կավը ավելի մեծ խորություններում է կամ նախկինում ենթարկվել է նախաբեռնման: Այս կավի նմուշը, որը բեռնված է հողաչափում, հողի ճնշումից կամ նախաբեռնվածությունից ավելի ճնշմամբ, ցույց է տալիս կոտրվածք հարաբերական սեղմման դիագրամի կամ ծակոտկենության գործակիցի փոփոխության դիագրամի վրա, այսպես կոչված. երկրաբանական կոտրվածք g, ուղղության ուժեղ փոփոխությամբ (նկ. 5a): Այս կավի նստվածքը կառուցվածքի տակ փոքր է հողի ճնշումից ցածր բեռների կամ σ1 բեռների դեպքում, սակայն զգալիորեն ավելի մեծ է դառնում _σ1_ից բարձր բեռների դեպքում:

Եթե երկրաբանական կոտրվածքը հստակ սահմանված չէ, ապա այն որոշվում է դիագրամի շոշափողներով (նկ. 5b):

Երկու դիագրամ՝ գերհամախմբված կավի երկրաբանական կոտրվածքի որոշման համար

Սլ.5. Գերամշտացած կավի ծակոտկենության գործակցի փոփոխությունների դիագրամ

Ժամանակի կարգավորման դիագրամ

Այս դիագրամը, որը նաև կոչվում է համախմբման դիագրամ, ստացվում է, երբ օդոմետրում նմուշի բեռնման յուրաքանչյուր աստիճանի համար t ժամը ժամերով կիրառվում է աբսցիսայի առանցքի վրա, իսկ նստեցումը մմ-ով օրդինատների առանցքի վրա (նկ.6ա) կամ ընդհանուր բնակավայրի տոկոսով (նկ.6բ).

Ավազի և կավի ժամանակային նստեցման դիագրամներ

Սլ.6. Ժամանակի հաշվարկային դիագրամ

Չկապի և կապակցված հողերը տարբեր կերպ են վարվում բեռի տակ: Չամրացված հողերը, ինչպիսիք են ավազը, ունեն մեծ ծակոտիներ, որոնցից ջուրը արագորեն քամվում է ծանրաբեռնվածության տակ, այնպես որ հողը արագ նստում է, ընդ որում ամենամեծ նստվածքը տեղի է ունենում բեռի սկզբում և հասնում է վերջնական նստվածքին տվյալ ծանրաբեռնվածության դեպքում՝ համեմատաբար կարճ ժամանակամիջոցում: Համակցված հողերը, ինչպիսիք են կավը, ունեն փոքր ծակոտիներ, որոնցից ջուրը ծանրաբեռնվածության տակ դժվար է քամել: Խտացրած հողի նստեցման ժամանակային գործընթացում կա երկու փուլ. Առաջին փուլում, հողի վրա բեռը կիրառելուց անմիջապես հետո, քանի որ ջուրը չի կարող դուրս հոսել ծակոտիներից, այն լարվում է և ստանում ամբողջ կիրառվող բեռը։ Երկրորդ փուլում լարված ծակոտի ջուրը բեռի պատճառով սկսում է դուրս մղվել սեփական լարման տակ, որն աստիճանաբար փոխանցվում է հողի պինդ մասնիկներին։ Այս երկրորդ փուլում մասնիկները միանում են, և ծակոտիները փոքրանում են: Նվազման գործընթացը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև ճնշումային ջուրը դուրս մղվի ծակոտիներից, այսինքն մինչև ծակոտիներում ջրի լարված վիճակը դադարի գոյություն ունենալ: Հետևաբար, հողի համախմբումը հիմնականում հիդրոդինամիկական խնդիր է, որը կախված է հողի թափանցելիությունից և ծակոտկենությունից: Կավի դեպքում, որի թափանցելիությունը ցածր է, ամրացման գործընթացը կարող է շատ երկար տևել, և բացի այդ, նստվածքները կարող են զգալիորեն ավելի մեծ լինել ընդհանուր ավելի մեծ ծակոտկենության պատճառով, քան ավազի դեպքում: Համախմբման թեստի հիման վրա հաշվարկման ժամանակային ընթացքի հաշվարկը կարող է իրականացվել համախմբման ողջ տևողության և առանձին փուլերով: