Маңызды сарапшы ескертуі: Бұл мақала мұрағаттық оқу шолуы болып табылады және геотехникалық зерттеу, жарамды зертханалық стандарт, негізді есептеу немесе нұсқаулық емес. Түпнұсқалық терминдер, процедуралар, өлшем бірліктері, мәндер, жіктеулер және «біздің ережелерге» сілтемелер қолданыстағы стандарттар мен ережелерге сәйкестігін тексермей жіберілді. Топырақты сынауды, әдісті таңдауды, нәтижелерді түсіндіруді және жобалық шешімдерді уәкілетті геотехникалық сарапшылар және белгілі бір объект пен орынға сәйкес зертхана жүзеге асыруы керек.
Топырақтың сығылғыштығы тақырыбы Саво Кусичтің жаңа жария ұсынысының бөлігі емес. Ағымдағы өндіріс фокусы ағаш терезелер, ағаш-алюминий терезелер және тапсырылған есіктер тұрады. Белгілі бір терезе немесе есік жобасы үшін баға ұсыныстарын сұрау жіберуге болады.
Эдометр сынағының негізі
Топырақтың сығылғыштығы бүйірлік кеңеюіне жол берілмеген қысу сынағы арқылы анықталады, оны эдометрлік сынау немесе бекіту сынағы деп те атайды.
Сынақ бұзылмаған үлгілермен, ал кейбір жағдайларда бұзылған үлгілермен жүргізіледі. Бірінші жағдайда сыналатын үлгіні металл сақиналарды үлкенірек, бұзылмаған үлгіге басу арқылы алады, содан кейін артық үлгіні кесіп, оның беттерін цилиндр шеттерімен тегістегеннен кейін сақинамен бірге аппаратқа беріледі. Екінші жағдайда сақина шығымдылық нүктесінде консистенциялы күйде үлгімен толтырылады және сол күйде ол эдометрге енгізіледі.
Сынақ Терзаги алғаш рет құрастырған және Эдометр деп аталатын құрылғы арқылы жүзеге асырылады. Бүгінгі таңда бұл аппараттың бірнеше түрлі конструкциялары бар, бірақ олардың барлығы бір принципке негізделген, жүктің астында топырақ үлгісінің қысылуын бүйірлік кеңеюмен сынау.
Эдометр: құрылғы сипаттамасы
Cурет. 1. Одометр
Эдометр үлгі екі сүзгі тастың арасында орналасқан металл цилиндрден тұрады (1-сурет). Үлгі құрылғыға диаметрі 7-10 cm және биіктігі 1-4 cm металл сақинада енгізіледі. P жүктемесі үлгіге жоғарғы сүзгі тасы арқылы беріледі. Төменгі сүзгі тастың астында цилиндрдің түбінде үлгіден суды капиллярлық түтікке ағызу үшін, сондай-ақ су беру үшін арналар бар. Үлгіні сығу кеуектер есебінен жүзеге асырылатындықтан, қатты топырақ бөлшектері және кеуектердегі су іс жүзінде сығылмайтындықтан, сынау кезінде судың үлгіден ағып кетуін қамтамасыз ету қажет, бұл сүзгі тас, арна және капиллярлық түтік арқылы мүмкін болады.
Құрылғының сол жағында цилиндрдің алдында шүмегі бар су құбыры, ал оң жағында капиллярлық түтік, цилиндрдің артында шүмек бар. Капиллярлық түтік топырақтың өткізгіштік коэффициентін k анықтауға да қызмет етеді.
Тестілеу
Үлгіні цилиндрге салып, аппаратты құрастырған кезде капиллярлық түтікке су ағуы үшін сол жақ шүмекті, су құбырын жауып, оң жақ шүмекті ашыңыз. Содан кейін үлгінің жүктемесіне жақындайды, ол бірте-бірте қолданылады. Әдетте келесі жүктемелер қолданылады:0,50;1,00;2,00;4,00;6,00кп/см2және одан әрі ғимарат астында күтілетін ең жоғары топырақ жүктемесіне дейін, әдетте дейін10кп/см2, ал бөгеттермен ол одан да көп болуы мүмкін20кп/см2. Жүктеменің әрбір деңгейінде оны қолдану сәтінде секундомер және белгілі бір уақыт аралықтарында іске қосылады15“,30“,1’,2’,5’,15’,45’,2h5h24h, содан кейін әр жолы24h, сол жүктеме деңгейіндегі үлгіні біріктіргенге дейін миллиметрдің мыңнан бір бөлігіндегі сәйкес қондыру компараторда оқылады және жазбаға жазылады. Егер іріктеу Δh ≤ болса, шоғырландыру орындалды деп есептеледі.0,02 mmуақыт үшін24сағат. Біріктіруге қол жеткізгеннен кейін жүктеменің келесі деңгейі қолданылады және бүкіл процедура жүктеменің соңғы деңгейіне дейін дәл осылай қайталанады.
Топырақтың серпімділік қасиеттерін анықтау үшін тиеу және түсіру кезінде бүйірлік кеңеюдің алдын алған бекіту сынағы жүргізіледі. Үлгіні белгілі бір дәрежеде жүктегеннен кейін, біз оны жүктегендей біртіндеп түсіреміз. Рельеф әдетте кейін жасалады2,0кп/см2,4,0кп/см2және6,0кп/см2.
Әдетте, сынақ үлгінің аппараттағы үстіңгі бетінің биіктігінде сол жақ шыны түтікте ұсталатын үлгімен су астында жүргізіледі. Үлгінің сығылғыштығын судың қатысуымен сынау осы себепті жүргізіледі, өйткені сынау ұзақ уақыт алады және үлгі осы уақыт ішінде кебеді, нәтижесінде үлгінің сығылғыштығы оның табиғи ылғалдылық күйіндегі топырақтың нақты сығылғыштығынан төмен болады. Сонымен қатар, топырақтың табиғи ылғалдылығы сынама алу кезіндегіден жоғары болуы мүмкін, әсіресе жер асты суларының деңгейі көтерілгенде, бұл су деңгейі жоғары уақыт кезеңінде топырақтың нақты сығылу мүмкіндігінен айтарлықтай ауытқуға әкелуі мүмкін.
Сынақ нәтижелері диаграммалардың үш түріне қолданылады, атап айтқанда салыстырмалы қысу диаграммасы, кеуектілік коэффициентінің өзгеру диаграммасы және уақытты реттеу диаграммасы.
Салыстырмалы қысу диаграммасы
Бұл диаграмма абсцисса осі бойынша үлгіге қалыпты қысым түсіргенде алынады σ = P/A, мұндағы P - кп/см-де үстіңгі сүзгі тасы арқылы үлгіге әсер ететін жүктеме2, A - үлгінің көлденең қимасы және осьтің салыстырмалы ауданы, сығымдау аппараты. Δh/h мұндағы Δh - шоғырландыру кезінде Δσ жүктеме кезінде үлгінің отыруы, h жүктеуге дейінгі үлгі биіктігі (2-сурет).
Cурет. 2. Салыстырмалы қысу диаграммасы
Жүктеу кезінде бастапқы қысу диаграммасы a.
Жүк түсіру кезінде, түсіру кезінде үлгі су астында қалуы үшін суды кедергісіз қабылдау қосылса, ол бастапқы күйіне оралады, яғни ісіну. Бірақ үлгі өзінің бастапқы күйіне оралмайды, бұл оның серпімділіктен басқа пластикалық (тұрақты) деформацияға ұшырағанын білдіреді. Сондықтан бұл жағдайда түсіру кезінде ісіну диаграммасы b алынады. Алайда, егер сынақ суды қабылдамай орындалса, ісіну диаграммасының орнына серпімділік диаграммасы деп аталады.
Егер үлгі түсіргеннен кейін қайта жүктелсе, c қосымша қысу диаграммасы алынады. Ісіну диаграммасы және қайталама қысу диаграммасы c олардың арасында гистерезис контурын құрайды. Балшықта гистерезис ілмектер маңызды, сондықтан ісіну және қайталама қысу аймағындағы деформация (b және c диаграммалары) серпімді болып саналмайды, бірақ олар Гук заңы бойынша жүктемеге пропорционал емес, қайтымды. Қайтып келмеген бөлігіндегі бастапқы қысу аймағындағы деформациялар (а диаграммасы) тұрақты (қайтымсыз).
Топырақтың сығылу модулі
Салыстырмалы қысу диаграммасынан біз Гук заңы бойынша серпімді материал үшін Юнг серпімділік модуліне E ұқсас, топырақтың сығылу модулін Ms
Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
мұндағы Δσ - жүктеме өсімі, Δh/h - сәйкес салыстырмалы қысу, ол бастапқы қысу диаграмма a (сурет 2) алынады.
Топырақтың сығылу модулі Ms серпімді материалдың E серпімділік модулінен ерекшеленеді, өйткені Ms бір материал үшін тұрақты емес, бірақ айнымалы және қалыпты жүктеме σ артады. Сондықтан Ms сығылу модулінің бір нақты мәні топырақтың қалыпты жүктемесінің Δσ бір тар интервалы үшін ғана берілуі мүмкін. Ms модулінің мәні жоғары болса, топырақтың сығылғыштығы төмен және керісінше. Біздің іргетас ережелеріне сәйкес топырақтың табиғи күйіндегі сығылу модулінің келесі критерийі қабылданған:
Төмендегі жіктеу 100-400 кп/см2 қайталанатын аралықты қоса алғанда, түпнұсқа мәтіннен алынған. Ол тексерілмеген немесе қолданыстағы ережелерге сәйкестендірілмеген.
Ms = 0 - 20 кп/см2 өте қысылатын топырақ
Ms = 20 - 50 кп/см2 өте сығылатын топырақ
Ms = 50 - 100 кп/см2 орташа сығылатын топырақ
Ms = 100 - 400 кп/см2 аз сығылатын топырақ
Ms = 100 - 400 кп/см2 сәл сығылатын топырақ
Ms = 400 - 1000 кп/см2 сәл сығылатын топырақ
Ms > 1000 кп/см2 өте төмен сығылатын топырақ.
Топырақтың серпімділік модулі
Сол сияқты біз топырақтың серпімділік модулін аламыз E:
E = Δσ / (Δh/h) [кп/см2],
мұндағы Δh/h салыстырмалы қысу өсімі Δσ тиісті қалыпты қысым өсімі үшін топырақтың серпімділік диаграммасынан алынады.
Қалыпты шоғырланған және артық шоғырланған топырақ
Sl.3. Бұзылған топырақ үлгісінің кеуектілік коэффициентінің өзгеру диаграммасы
Егер біз шығымды нүктеде аппаратқа енгізген бұзылған үлгімен эдометрлік сынауды орындасақ және сынау нәтижелерін қысымға σ байланысты кеуектілік коэффициентінің e өзгерісінің диаграммасына саламыз (Cурет 1).3) консолидация ағыны диаграммалармен берілген 1 негізгі жүктеме үшін, 2 жеңілдету үшін, 3 бастапқы жүктеме ұзарту σa және ** a шегіне дейінгі қайталама жүктеме үшін4** бұл шектен тыс.
Рельеф диаграммасы2және қайталама қысу диаграммасы3Гистерезис циклін құрайды, оның артында диаграмма тұр4диаграмманың кеңеюінде жалғасады1, сынықсыз, түсіру және қайта тиеу болмағандай.
Sl.4. Бүлінбеген топырақ үлгісінің кеуектілік коэффициентінің өзгеру диаграммасы
Алайда, егер біз топырақтың белгілі бір тереңдігінен алынған бұзылмаған үлгімен бұрынғыдай эдометр сынамасын орындасақ (сур.4), қайталама жүктеме үшін диаграмма3бір нақты жүктемеде σb b нүктесіндегі сынуды көрсетеді, содан кейін диаграмма жалғасады4еңісі жоғары болады. Бұл сыну сынама алынған топырақ эдометрдегі σ үлгісінің жүктемесінен p=γt үлкен жүктемеде болғандықтан орын алды. Жоғары жүктеме р топырақ қысымы деп атайтын жер бетіндегі бар жоғарғы топырақ қабаттарының салмағынан немесе уақыт өте эрозия немесе мореналық топырақ немесе мұздан алып кеткен бұрынғы топырақ қабаттарының жүктемесінен туындайды, біз оны алдын ала жүктеме деп атаймыз. Шамадан тыс консолидацияның пайда болуы әсіресе сазға тән, мұнда біз қалыпты шоғырланған және шамадан тыс шоғырланған сазды ажыратамыз.
Қалыпты біріктірілген саз
Әдетте біріктірілген саз жер бетінің астындағы таяз тереңдікте орналасады, ол бұрын алдын ала жүктемеге ұшырамаған. Эдометрге үстіңгі «топырақ қысымы» қабаттарының салмағынан асатын жүктемелермен жүктелген бұл саздың үлгісі салыстырмалы қысу диаграммасында немесе кеуектілік коэффициентінің өзгеру диаграммасында үзіліссіз үздіксіз шоғырлану ағынын көрсетеді. Бұл саздың объектінің жүктемесі астында отыруы қалыпты, яғни белгілі бір жүктеме кезінде шөгу уақыт өте келе азаяды.
Шамадан тыс шоғырланған саз
Шамадан тыс шоғырланған саз үлкенірек тереңдікте немесе бұрын алдын ала жүктеуге ұшыраған. Топырақ қысымынан немесе алдын ала жүктемеден жоғары қысыммен эдометрге жүктелген бұл саздың үлгісі салыстырмалы қысу диаграммасында немесе кеуектілік коэффициентінің өзгеру диаграммасында сынуды көрсетеді, деп аталатын. геологиялық сынық g, бағытының күшті өзгеруімен (сур.5а). Бұл саздың құрылым астындағы шөгуі топырақ қысымынан немесе алдын ала жүктеме σ төмен жүктеме үшін аз1, бірақ σ жоғары жүктемелер үшін айтарлықтай үлкен болады1.
Егер геологиялық үзіліс нақты анықталмаса, онда ол диаграмманың жанамаларының көмегімен анықталады (Cурет 1).5б).
Sl.5. Артық шоғырланған саздың кеуектілік коэффициентінің өзгеру диаграммасы
Уақытты есептеу диаграммасы
Бұл диаграмманы консолидация диаграммасы деп те атайды, ол эдометрдегі үлгіні жүктеудің әрбір дәрежесі үшін абсцисса осіне сағатпен t уақыт, ал ордината осіне мм-дегі отырыс қолданылғанда алынады (Cурет 2).6а) немесе жалпы есеп айырысудың %-бен (сур.6б).
Sl.6. Уақыт бойынша есеп айырысу диаграммасы
Байланбаған және байланысқан топырақтар жүктеме кезінде әртүрлі әрекет етеді. Құм сияқты борпылдақ топырақтардың үлкен кеуектері болады, олардан су жүктеме кезінде тез сығады, сондықтан топырақ тез шөгеді, ең үлкен шөгу жүктеменің басында орын алады және салыстырмалы түрде қысқа уақыт аралығында берілген жүктемеде соңғы шөгуге жетеді. Саз сияқты біріктірілген топырақтарда жүктеме кезінде суды сығу қиын болатын шағын тесіктер болады. Тығыздалған топырақтың шөгуінің уақыттық процесінің екі фазасы бар. Бірінші кезеңде, топыраққа жүктеме түсіргеннен кейін бірден су саңылаулардан ағып кете алмайтындықтан, ол кернеуге ұшырайды және барлық түсірілген жүктемені алады. Екінші кезеңде кернеулі кеуек суы бірте-бірте топырақтың қатты бөлшектеріне ауысатын жүктеменің әсерінен өз кернеуінен итермелей бастайды. Бұл екінші фазада бөлшектер біріктіріліп, тесіктер кішірейеді. Шөгу процесі қысымды су саңылаулардан ығысқанша, яғни кеуектердегі судың кернеулі күйі тоқтағанша жалғасады. Демек, топырақты бекіту ең алдымен топырақтың өткізгіштігі мен кеуектілігіне байланысты гидродинамикалық мәселе болып табылады. Өткізгіштігі төмен балшық жағдайында консолидация процесі өте ұзақ уақытқа созылуы мүмкін, сонымен қатар құмға қарағанда жалпы кеуектіліктің жоғары болуына байланысты шөгінділер айтарлықтай көп болуы мүмкін. Біріктіру сынағы негізінде есеп айырысу уақытының курсын біріктірудің бүкіл ұзақтығы үшін және жеке фазалар бойынша есептеуге болады.