Метод одноплоскостного среза

5.1 Метод одноплоскостного среза

5.1.1 Сущность метода

5.1.1.1 Испытание грунта методом одноплоскостного среза проводят для определения следующих характеристик прочности: сопротивления грунта срезу t, угла внутреннего трения j, удельного сцепления с для песков (кроме гравелистых и крупных), глинистых и органо-минеральных грунтов.

5.1.1.2 Эти характеристики определяют по результатам испытаний образцов грунта в одноплоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью среза путем сдвига одной части образца относительно другой его части касательной нагрузкой при одновременном нагружении образца нагрузкой, нормальной к плоскости среза. Для глинистых грунтов по специальному заданию может быть проведен повторный срез образца по фиксированной плоскости - срез «плашка по плашке».

Примечание - Не допускается испытывать грунты, выдавливаемые в процессе испытания в зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки.

5.1.1.3 Сопротивление грунта срезу определяют как предельное среднее касательное напряжение, при котором образец грунта срезается по фиксированной плоскости при заданном нормальном напряжении. Для определения с и j необходимо провести не менее трех испытаний при различных значениях нормального напряжения.

5.1.1.4 Испытания проводят по следующим схемам:

- консолидированно-дренированное испытание - для песков и глинистых грунтов независимо от их степени влажности в стабилизированном состоянии;

- неконсолидированно-недренированное испытание - для водонасыщенных глинистых и органо-минеральных грунтов в нестабилизированном состоянии и просадочных грунтов, приведенных в водонасыщенное состояние замачиванием без приложения нагрузки.

5.1.1.5 Для испытаний используют образцы грунта ненарушенного сложения с природной влажностью или в водонасыщенном состоянии или образцы нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности (в том числе при полном водонасыщении), или образцы, отобранные из уплотненного массива, для искусственно уплотненных грунтов.

При этом образцы просадочных грунтов испытывают в водонасыщенном состоянии, а набухающих - при природной влажности.

Примечание - В необходимых случаях сопротивление сразу может определяться: для просадочного грунта при природной влажности или при влажности на границе раскатывания, если последняя превышает природную; для засоленного - на образцах предварительно выщелоченного грунта после стабилизации суффозионной осадки при заданном нормальном давлении; для набухающих грунтов - в условиях полного водонасыщения после стабилизации свободного набухания или набухания (уплотнения) при заданном нормальном давлении; для насыпных грунтов - при их максимальной, требуемой или достигаемой плотности.

5.1.1.6 Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой от 1/2 до 1/3 диаметра.

Примечание - Для однородных глинистых грунтов (без включений) допускается при испытаниях в полевых лабораториях уменьшать диаметр образца до 56 мм.

5.1.2 Оборудование и приборы

5.1.2.1 В состав установки для испытания грунта методом одноплоскостного среза должны входить:

- срезная коробка, состоящая из подвижной и неподвижной частей и включающая рабочее кольцо с внутренними размерами по 5.1.1.6, жестких сплошного и перфорированного штампов;

- механизм для вертикального нагружения образца;

- механизм создания касательной нагрузки;

- устройства для измерения деформаций образца и прикладываемой нагрузки.

Примечание -Для испытания образца песчаных грунтов применяют срезную коробку с нижней подвижной частью.

5.1.2.2 Конструкция срезного прибора должна обеспечивать первоначальное вертикальное давление на образец (от веса штампа и измерительных приборов на нем) не более 0,025 МПа.

5.1.2.3 При тарировке срезной коробки в соответствии с паспортом на прибор устанавливают поправки на преодоление трения подвижной части срезной коробки.

5.1.2.4 При необходимости предварительного уплотнения образца могут применяться уплотнители, позволяющие производить уплотнение при заданном давлении и сохранении природной или заданной влажности, а также в условиях полного водонасыщения.

В состав уплотнителя должны входить следующие основные узлы:

- цилиндрическая обойма, в которую помещается рабочее кольцо с образцом;

- жесткий перфорированный штамп;

- механизм для вертикального нагружения образца;

- ванна для водонасыщения образца;

- гидроизолирующие элементы;

- устройство для измерения вертикальных деформаций образца.

5.1.3 Подготовка к испытанию

5.1.3.1 Образец грунта изготавливают с учетом требований 5.1.1.5 и 5.1.1.6.

5.1.3.2 Изготовленный образец взвешивают и в зависимости от схемы испытания и вида грунта приступают или к его предварительному уплотнению, или сразу к испытанию на срез.

5.1.3.3 Предварительное уплотнение образца при консолидированно-дренированном испытании проводят непосредственно в рабочем кольце срезного прибора или в уплотнителе.

5.1.3.4 При предварительном уплотнении в уплотнителе рабочее кольцо с подготовленным образцом грунта следует поместить в обойму уплотнителя, а затем собранную обойму установить в ванну уплотнителя на перфорированный вкладыш (предварительно торцы образца необходимо покрыть влажным бумажным фильтром). Далее необходимо установить на образец перфорированный штамп, произвести регулировку механизма нагрузки, установить приборы для измерения вертикальных деформаций грунта и записать их начальные показания.

5.1.3.5 Для испытаний образцов грунта в условиях полного водонасыщения необходимо предварительно замочить образцы, заполнив ванну уплотнителя водой.

При испытании просадочных грунтов, имеющих природную влажность меньше W_р, необходимо доувлажнить образцы до влажности, равной W_р.

Образцам набухающих грунтов, предназначенным для определения сопротивления срезу в условиях полного водонасыщения после стабилизации деформаций набухания при заданном нормальном давлении р, необходимо передать до начала замачивания давление р.

Время насыщения образцов водой должно быть не менее значений, указанных в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Грунты	Время насыщения образцов водой, не менее	Время выдерживания ступеней, не менее	Время условной стабилизации деформаций сжатия на конечной ступени, не менее
Пески	10 мин	5 мин	20 мин
Глинистые (непросадочные и ненабухающие):
- супеси	3 ч		2 ч
- суглинки с Iр < 12 %	6 ч		6 ч
- суглинки с Ip ³ 12 %	12 ч	30 мин	12 ч
- глины с Ip < 22 %	12 ч		12 ч
- глины с Ip ³ 22 %	36 ч		12 ч
Просадочные	Как для непросадочных	30 мин	3 ч
Набухающие	До достижения условной стабилизации деформации набухания - 0,1 мм за 24 ч	30 мин	Как для ненабухающих

5.1.3.6 При проведении испытаний на повторный срез образец грунта разрезают на две части острым ножом или леской по плоскости первого среза, тщательно заравнивают торцевые поверхности обеих половин, соединяют их между собой и помещают в рабочее кольцо срезного прибора.

5.1.4 Проведение консолидированно-дренированного испытания

5.1.4.1 Предварительное уплотнение образца, за исключением образцов просадочных грунтов, испытываемых в водонасыщенном состоянии, производят при нормальных давлениях р, при которых определяют сопротивление срезу t. Нормальные давления передают на образец грунта ступенями Dр.

Значения р и Dр приведены в таблице в таблице 5.2.

Таблица 5.2

В мегапаскалях

Грунты	Нормальное давление при предварительном уплотнении	Ступени давления
Пески средней крупности плотные; глины с IL < 0	0,1; 0,3; 0,5	0,1
Пески средней крупности и средней плотности; пески мелкие плотные и средней плотности; супеси и суглинки с IL £ 0,5; глины с 0 < IL £ 0,5	0,1; 0,2; 0,3	0,05
Пески средней крупности и мелкие рыхлые; пески пылеватые независимо от плотности; супеси, суглинки и глины с IL > 0,5	0,1; 0,15; 0,2	0,025 до p = 0,1 и далее 0,05
Примечание - Нормальное давление р при предварительном уплотнении образцов просадочного грунта, испытываемых в водонасыщенном состоянии, должно составлять 0,3 МПа и возрастать ступенями Dр = 0,05 МПа.

Примечания

1 В отельных случаях, предусмотренных программой испытаний, могут назначаться более высокие нормальные давления по сравнению с приведенными в таблице 5.2.

2 Если при заданных нормальных давлениях зависимость t = f(s) на начальном участке имеет существенно нелинейный характер, значения должны быть изменены так, чтобы соблюдалась линейность указанной зависимости.

5.1.4.2 Каждую ступень давления при предварительном уплотнении выдерживают в течение времени, указанного в таблице 5.1, а конечную ступень - до достижения условной стабилизации деформаций сжатия образца грунта.

За критерий условной стабилизации деформации принимают ее приращение, не превышающее 0,01 мм за время, указанное в таблице 5.1.

5.1.4.3 В процессе предварительного уплотнения образцов грунта, а при их испытаниях в водонасыщенном состоянии и в период замачивания в журнале испытаний регистрируют вертикальные деформации образцов. В конце каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций, а на последней ступени фиксируют наступление условной стабилизации деформации сжатия образца грунта.

При замачивании образца грунта вертикальные деформации следует фиксировать по окончании замачивания, а для набухающих грунтов фиксируют наступление условной стабилизации деформации набухания (таблица 5.1).

5.1.4.4 После предварительного уплотнения, если оно проводилось в уплотнителе, следует быстро разгрузить образец и перенести рабочее кольцо с образцом в срезную коробку. Далее закрепляют рабочее кольцо в срезной коробке, устанавливают перфорированный штамп, производят регулировку механизма нагрузки, устанавливают зазор 0,5 - 1 мм между подвижной и неподвижной частями срезной коробки, устанавливают измерительную аппаратуру для регистрации вертикальных деформаций образца и записывают ее начальное показание в журнале испытания.

В случае предварительного уплотнения образцов грунта в условиях полного водонасыщения перед разгрузкой образца удаляют воду из ванны уплотнителя.

5.1.4.5 На образец грунта передают то же нормальное давление, при котором происходило предварительное уплотнение грунта, за исключением образцов просадочного грунта, испытываемых в водонасыщенном состоянии. В этом случае нормальное давление при срезе должно составлять 0,1; 0,2; 0,3 МПа.

Испытание на повторный срез выполняют при том же нормальном давлении, при котором был осуществлен первый срез.

Нормальную нагрузку следует передать на образец в одну ступень и выдержать ее не менее:

- 5 мин - для песков;

- 15 мин - для супесей;

- 30 мин - для суглинков и глин;

- 10 мин - при повторном срезе.

5.1.4.6 После передачи на образец грунта нормальной нагрузки приводят в рабочее состояние механизм создания касательной нагрузки и прибор для измерения деформаций среза грунта и записывают его начальное показание.

При передаче касательной нагрузки ступенями их значения должны составлять 5 % значения нормальной нагрузки, при которой производят срез. На каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций среза через каждые 2 мин, уменьшая интервал между измерениями до 1 мин в период затухания деформации до ее условной стабилизации.

За критерий условной стабилизации деформации среза принимают скорость деформации, не превышающую 0,01 мм/мин.

5.1.4.7 При непрерывно возрастающей касательной нагрузке скорость среза должна быть постоянной и соответствовать указанной в таблице 5.3. Деформации среза фиксируют не реже чем через 2 мин.

Источник: ГОСТ 12248-96: Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости оригинал документа

Смотри также родственные термины:

6.2 Метод одноплоскостного среза по поверхности смерзания

6.2.1 Сущность метода

6.2.1.1 Испытание мерзлого грунта методом одноплоскостного среза по поверхности смерзания проводят для определения следующих характеристик прочности: сопротивления срезу мерзлого грунта, грунтового раствора и льда по поверхности их смерзания с материалом (фундамента или другим твердым материалом) R_af; сопротивления срезу мерзлого грунта по поверхности смерзания с другим грунтом или грунтовым раствором R_sh; сопротивления срезу льда по поверхности смерзания с грунтом или грунтовым раствором R_sh,i.

6.2.1.2 Эти характеристики определяют по результатам испытаний образцов грунта в одноплоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью среза путем приложения к образцу грунта, смороженного с образцом материала фундамента, грунтовым раствором или льдом, касательной нагрузки при одновременном нагружении образца нагрузкой, нормальной к плоскости среза.

6.2.1.3 Предельно длительные значения сопротивления срезу мерзлого грунта по поверхности смерзания R_af, R_sh или R_sh,i определяют как наибольшие касательные напряжения, при которых произошла стабилизация деформации среза образца при заданном нормальном напряжении.

6.2.1.4 Для испытаний используют образцы грунта или грунтового раствора ненарушенного и нарушенного сложений.

Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой от 1/2 до 1/3 диаметра.

6.2.1.5 Диаметр образца материала должен быть равным диаметру образца грунта.

6.2.2 Оборудование и приборы

6.2.2.1 В состав установки для испытания мерзлого грунта методом одноплоскостного среза по поверхности смерзания должны входить:

- срезной прибор с фиксированной плоскостью среза;

- рабочее кольцо для образца грунта, грунтового раствора, льда с внутренними размерами по 6.2.1.4;

- формы для смораживания образца грунта с материалом фундамента, грунтовым раствором, льдом и грунтом;

- механизмы для создания касательной и нормальной нагрузок;

- устройства для измерения деформаций образца.

Принципиальная схема срезного прибора приведена в приложении Т.

6.2.2.2 Конструкция срезного прибора должна обеспечивать возможность приложения касательной нагрузки до 10 кН.

6.2.2.3 Формы для смораживания изготавливают из материала низкой теплопроводности (например, органического стекла). Толщина стенок колец формы из органического стекла должна быть не менее 20 мм.

Конструкция формы должна обеспечивать возможность одностороннего промораживания образца через его торцевые поверхности и исключать отжатие и отток воды из грунта при его промораживании.

Принципиальные схемы форм приведены в приложении У. В форме первого типа подготавливают образцы вида «грунт (грунтовый раствор, лед) - материал» для определения R_af (6.2.1.1), в форме второго типа - образцы вида «грунт - грунтовый раствор (лед, грунт)» - для определения R_sh и R_sh,i.

6.2.3 Подготовка к испытанию

6.2.3.1 Образец грунта изготавливают с учетом требований 6.2.1.4 и приложения У.

6.2.3.2 Образец материала изготавливают с учетом требований приложения У диаметром, равным диаметру образца грунта, и высотой, определяемой конструкцией срезного прибора.

6.2.3.3 Подготовленный к испытанию образец помещают в срезную коробку прибора и производят следующие операции:

- закрепляют образец так, чтобы плоскость смерзания располагалась в зазоре между подвижной и неподвижной частями прибора, составляющем 1 - 2 мм;

- устанавливают на образец грунта штамп для передачи нормального давления и центрируют его;

- закрепляют устройства для измерения деформаций образца грунта;

- устанавливают срезной прибор на станину под пресс и центрируют;

- освобождают подвижную часть срезной коробки, присоединяют к ней механизм для создания касательной нагрузки;

- записывают начальные показания устройств для измерения деформаций образца и фиксируют время начала испытания.

6.2.4 Проведение испытания

6.2.4.1 К образцу грунта плавно, не допуская ударов, прикладывают нормальную нагрузку и затем первую ступень касательной нагрузки.

6.2.4.2 Значение нормального давления, при котором проводят испытание, определяют в программе испытаний. При отсутствии данных это давление принимают равным 0,1 МПа.

6.2.4.3 Значение первой ступени касательной нагрузки Q₁ и ступени последующего нагружения DQ, кН, при испытаниях по определению среза мерзлого грунта, грунтового раствора с материалом фундамента и сопротивления срезу мерзлого грунта по поверхности смерзания с другим грунтом или грунтовым раствором определяют в соответствии с 6.2.4.4. При недостаточном количестве образцов значения Q₁ и DQ могут быть определены по формулам:

Q₁ = t₁А_af;                                                               (6.4)

DQ = DtA_af,                                                              (6.5)

где t₁ - касательное напряжение, МПа, принимаемое по таблице 6.1;

A_аf - площадь смерзания образца грунта с образцом материала фундамента, см²;

Dt - приращение касательного напряжения на каждой ступени нагружения, МПа, принимаемое по таблице 6.2.

Таблица 6.1

Грунты	Значение касательного напряжения t1, МПа, на первой ступени нагружения при температуре грунта, °C
	-0,3	-0,5	-1	-1,5	-2	-2,5	-3	-3,5	-4	-6	-8	-10
При определении Raf
Пески	0,04	0,06	0,09	0,11	0,14	0,16	0,18	0,20	0,23	0,26	0,31	0,35
Глинистые	0,03	0,04	0,07	0,09	0,11	0,13	0,14	0,16	0,18	0,21	0,24	0,27
При определении Rsh
Пески	0,05	0,08	0,12	0,15	0,17	0,19	0,21	0,22	0,24	0,29	0,34	0,38
Глинистые	0,03	0,05	0,08	0,10	0,12	0,13	0,15	0,16	0,18	0,21	0,24	0,27
Примечания 1 Значения t1 при определении сопротивления срезу мерзлых грунтов, грунтовых растворов по поверхности смерзания Raf с металлическим материалом фундамента следует принимать с коэффициентом 0,7. 2 Значения t1 при определении Rsh при смораживании разнородных грунтов следует принимать для наименее прочного грунта. 3 Если на первой ступени нагружения наблюдается незатухающая ползучесть, значения t1 необходимо уменьшить в два раза.

Таблица 6.2

Температура испытываемого грунта, °C	Приращение касательного напряжения Dt, МПа
От 0 до -1	0,01
Ниже -1 до -3	0,02
Ниже -3 до -6	0,03
Ниже -6	0,04

При определении Dt учитывают уменьшение площади сдвига в течение испытания.

6.2.4.4 Значение первой ступени касательной нагрузки Q₁, кН, при испытаниях по определению сопротивлений срезу льда по поверхности смерзания с материалом фундамента; мерзлого грунта, льда - с другими материалами и льда с грунтом или грунтовым раствором следует устанавливать в соответствии с заданием, а при его отсутствии - определять на основании результатов предварительно проведенных испытаний при непрерывном быстром воздействии нагрузки по формуле

Q₁ = 0,1R_af,0A_af,                                                            (6.6)

где R_af,0 - условно-мгновенное сопротивление срезу мерзлого грунта, льда по поверхности смерзания, определяемое в соответствии с 6.2.4.9 и 6.2.5.4, МПа.

Далее увеличивают касательную нагрузку ступенями нагружения DQ, кН, значения которых при отсутствии задания определяют по формуле

DQ = Q₁/2.                                                                (6.7)

6.2.4.5 На каждой ступени нагружения записывают показания приборов (устройств) для измерения деформации среза образца через интервалы времени, принимаемые по указаниям 6.1.4.3, до достижения условной стабилизации деформации (6.1.4.4).

6.2.4.6 Если на очередной ступени нагружения стабилизации деформации не наблюдается, то нагрузку выдерживают до возникновения деформирования с постоянной скоростью, которое считается достигнутым, когда скорость деформирования в течение двух следующих друг за другом 12-часовых интервалов сохраняется постоянной.

6.2.4.7 Испытание заканчивают, когда деформирование с постоянной скоростью установлено не менее чем для двух ступеней касательной нагрузки.

6.2.4.8 После окончания испытания отбирают пробы для определения влажности из зоны среза.

6.2.4.9 При проведении испытания при непрерывном быстром возрастании нагрузки к образцу плавно, не допуская ударов, прикладывают касательную нагрузку, увеличивая ее непрерывно и обеспечивая такую постоянную скорость деформирования образца, чтобы время от начала испытания до момента разрушения образца составляло 20 - 30 с.

В процессе испытания производят автоматическую запись касательной нагрузки на образец, а при отсутствии системы автоматической записи фиксируют нагрузку Q₀, кН, в момент его разрушения.

6.2.4.10 В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении А.

6.2.5 Обработка результатов

6.2.5.1 В процессе испытаний строят график зависимости деформаций грунта l во времени при различных значениях касательного напряжения (приложение Ф).

6.2.5.2 Предельно длительное значение сопротивления срезу мерзлого грунта по поверхности смерзания R_af, R_sh, R_sh,i определяют как наибольшее касательное напряжение, при котором произошла стабилизация деформации образца при заданном нормальном напряжении.

6.2.5.3 При определении R_af, R_sh, R_sh,i вводят поправку на трение в срезном приборе по заранее построенной тарировочной кривой.

6.2.5.4 По результатам испытаний при непрерывном быстром возрастании нагрузки определяют условно-мгновенное значение сопротивления срезу мерзлого грунта, льда по поверхности смерзания R_аf,0, МПа, по формуле

R_аf,0 = Q₀/A_af.                                                             (6.8)

Определения термина из разных документов: Метод одноплоскостного среза по поверхности смерзания

Источник: ГОСТ 12248-96: Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости оригинал документа