Автор: Буш Илья Валерьевич

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №12 (116) июнь-2 2016 г.

Дата публикации: 15.06.2016

Библиографическое описание:

Буш И. В. Результаты определения параметров сопротивления грунтов сдвигу в приборе трехосного сжатия // Молодой ученый. — 2016. — №12. — С. 220-223.



В статье кратко описаны методики испытаний грунтов трехосным сжатием и приведены правила вычисления сцепления, угла внутреннего трения и сопротивления недренированному сдвигу. Указана область применения полученных результатов в современных расчетах дорожных одежд.

Ключевые слова: земляное полотно, грунт, сцепление, угол внутреннего трения

Дисперсные грунты нашли широкое применение при устройстве земляного полотна, в том числе их используют для замены особых и слабых торфяных и заторфованных грунтов в основаниях насыпей. Независимо от назначения грунтов необходимо выполнять их проверку по сопротивлению сдвигу, для которой выполняется расчет касательных напряжений или безопасных давлений. Для таких расчетов необходимы данные о величине угла внутреннего трения, сцепления, а иногда сопротивления недренированному сдвигу. Эти параметры принимают по данным нормативной литературы [1], а в ряде случаев находят экспериментально, выполняя требования [2]. Отметим, что сцепление и угол внутреннего трения необходимы для расчета касательных напряжений не только по оригинальному критерию Кулона–Мора, но и ряда современных эмпирических и модифицированных условий пластичности [3–7]. Эти параметры применяют для расчета безопасных давлений [8–11]. Известно, что величина сцепления и угла внутреннего трения возрастает при увеличении коэффициента уплотнения [12–14], что требует приготовления лабораторных проб с плотностью сухого грунта, соответствующей как требуемым значениям, так и фактическим значениям.

Поэтому для изготовления образцов из суглинистых и песчаных грунтов нами использовался прибор стандартного уплотнения, в котором грунты уплотняли при оптимальной влажности до коэффициента уплотнения 0,98…1,0. Так изготавливали образцы больших размеров, из которых при помощи пробоотборника извлекали образцы меньшего размера необходимого для испытаний в приборе трехосного сжатия.

Тип испытания принимали в соответствии с руководством стандартов РФ, США и Евросоюза. Краткое описание и назначение различных типов испытаний приведено в табл. 1.

Таблица 1

Типы иусловия трехосных испытаний грунтов

Тип испытаний

Применяемые стандарты

Условия испытаний

Определяемые параметры

Неконсолидированно-недренированные (НН испытания) ЕНН (NUU)

ГОСТ 12248–10, ASTM D 2850, BS 1737–7, ISO 17892–8

Без измерения порового давления

Недренированная прочность сu

Консолидированно-недренированные (КН испытания) ВКН (SCU)

ГОСТ 12248–10, ASTM D 4767, BS 1737–8

С измерением или без измерения порового давления

Параметры прочности в полных или эффективных напряжениях: , с, , с

Консолидированно-дренированные (КД испытания) ВКД (SCD)

ГОСТ 12248–10, ISO 17892–9

Без измерения порового давления

Параметры прочности в полных напряжениях , с. Модуль упругости и модуль общей деформации: Ee, E.

Для грунтов с частичным водонасыщением таких, как глины, суглинки (в уплотнённом состоянии) расположенные выше уровня грунтовых вод недренированная прочность (сопротивление недренированному сдвигу) должна быть определена из НН-испытаний образцов, у которых коэффициент пористости и степень водонасыщения соответствует этим же параметрам в реальном массиве грунта (земляном полотне). В КН испытаниях образец сжимается в условиях полного дренирования при действии всестороннего давления (первый этап испытаний, характеризуемый напряжениями 1=2=3), а при сдвиге дренирование не допускается (второй этап испытаний — 1>2=3). Основным ограничением для КН испытаний является длительность проведения вследствие низкой проницаемости глинистых грунтов и малой скорости фильтрации поровой воды. КН-испытания могут быть выполнены быстрее, чем КД-испытания, а результаты дают примерно одинаковую предельную огибающую при ее построении в эффективных напряжениях. Следовательно, при КН-испытаниях с измерением порового давления прочность грунта может быть выражена функцией эффективных напряжений, а затем использована для решения задач, где есть дренирование.

На рисунках 1 и 2 приведены фрагменты испытаний суглинка легкого и песка среднего по типу КН испытаний, а на рис. 3 показано определение сцепления и угла внутреннего трения суглинка легкого, выполненное построением кругов предельных напряжений и касательной (предельная прямая Кулона–Мора) к ним. Сопротивление недренированному сдвигу суглинка легкого выполнено при помощи НН-испытаний.

29112010862

Рис. 1. Испытание суглинка

Рис. 2. Испытание песчаного образца в оболочке

круги мора (2)

Рис. 3. Круги предельных напряжений и предельная прямая Кулона–Мора

Установленные значение параметров сопротивления сдвигу будут применены в дальнейшем для расчета касательных напряжений и безопасных давлений. При этом планируется вычислять необходимые для этих расчетов главные напряжения как по традиционным решениям [15, 16], так и с использованием современных методик [17–20].

Литература:

1. ОДН 218.046–01. Проектирование нежестких дорожных одежд. – М.: ГСДХ Минтранса России, 2001. — 146 с.

2. ГОСТ 12248–2010. Грунты. Метод лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. Взамен ГОСТ 12248–96 и ГОСТ 24143–80. Введен в действие 01.01.2012. М.: Стандартинформ, 2011.

3. Александров А. С., Долгих Г. В. Калинин А. Л. Модификация критериев прочности сплошной среды для расчета грунтов земляного полотна по сопротивлению сдвигу // В сборнике: Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. Инновации Материалы Международного конгресса ФГБОУ ВПО «СибАДИ». — Омск: СибАДИ, 2013. — С. 228–235.

4. Александров А. С., Калинин А. Л. Совершенствование расчета дорожных конструкций по сопротивлению сдвигу. Часть 1. Учет деформаций в условии пластичности Кулона — Мора // Инженерно-строительный журнал. — 2015. № 7 (59). — С. 4–17.

5. Александров А. С., Долгих Г. В., Калинин А. Л. Применение критерия Друкера — Прагера для модификации условий пластичности // Наука и техника в дорожной отрасли. — 2013. № 2. — С. 26–29.

6. Чусов В. В. Перспективы применения эмпирических условий пластичности грунтов и определение их параметров при трехосных испытаниях грунтов Вестник ВолГАСУ. — 2015. № 42 (61). — С. 49–57.

7. Калинин А. Л. Совершенствование расчета касательных напряжений в дорожных конструкциях. Часть 1. Модификация критерия Писаренко-Лебедева и его применение при расчете касательных напряжений // Молодой ученый. — 2016. — № 6 (110). — С. 108–114.

8. Александров А. С., Долгих Г. В., Калинин А. Л. О допускаемых давлениях на грунты земляного полотна и слои дорожной одежды // Наука и техника в дорожной отрасли. — 2012. № 2. — С. 10–13.

9. Долгих Г. В. Расчет грунтов земляного полотна по критерию безопасных давлений // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. — 2013. — № 6 (34). — С. 43–49.

10. Долгих Г. В. Расчет нежестких дорожных одежд по критерию безопасных давлений на глинистые грунты земляного полотна // Автореф. Дис. канд. техн. наук. — Омск: СибАДИ. — 2014. — 20 с.

11. Долгих Г. В. Применение критерия безопасных давлений для расчета дорожных конструкций по сопротивлению сдвигу в грунте земляного полотна // // В сборнике:Политранспортные системыматериалы VIII Международной научно-технической конференции в рамках года науки Россия — ЕС. Новосибирск: СГУПС, 2015. — С. 176–182.

12. Александрова Н. П., Семенова Т. В., Стригун К. Ю. Совершенствование методов экспресс оценки качества уплотнения грунтов земляного полотна строительства автомобильных дорог / Н. П. Александрова, // Вестник СибАДИ. — 2015. — № 4. — С. 46–57.

13. Семенова Т. В., Долгих Г. В., Полугородник Б. Н. Применение Калифорнийского числа несущей способности и динамического конусного пенетрометра для оценки качества уплотнения грунта // Вестник СибАДИ, 2014, № 1 — С. 59–66.

14. Александрова Н. П., Троценко Н. А. Применение измерителя жесткости грунта Geogauge для оценки качества уплотнения при операционном контроле // Вестник СибАДИ, 2014, № 3 — С. 40–47.

15. Foster С.R., Ahlvin R. G. Stresses and deflections induced by a uniform circular load. // Proc. Highway Research Board. — 1954. — Vol. 33. — P. 236–246.

16. Craig R. F. Soil Mechanics. — Seventh edition. Department of Civil Engineering, University of Dundee, UK. — Published by Taylor & Francis e-Library, London and New York, 2004. — 447 p.

17. Александрова Н. П. Модифицированные модели для расчета главных напряжений в грунте земляного полотна // В сборнике:Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. ИнновацииМатериалы Международного конгресса ФГБОУ ВПО «СибАДИ». Омск, 2013. — С. 236–246.

18. Александрова Н. П., Семенова Т. В., Долгих Г. В. Совершенствование моделей расчета главных напряжений и девиатора в грунте земляного полотна // Вестник СИБАДИ. — 2014. — № 2 (36). С. 49–54.

19. Александров А. С. Один из путей расчета минимальных главных напряжений в грунтах земляного полотна / А. С. Александров // В сборнике:Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. ИнновацииМатериалы Международного конгресса ФГБОУ ВПО «СибАДИ». — Омск, СибАДИ, 2013. — С. 217–228.

20. Александров А. С., Александрова Н. П., Долгих Г. В. Модифицированные модели для расчета главных напряжений в дорожных конструкциях из дискретных материалов // Строительные материалы. — 2012. — № 10. — С. 14–17.

Основные термины (генерируются автоматически): земляного полотна, Долгих Г, безопасных давлений, касательных напряжений, внутреннего трения, сопротивлению сдвигу, расчета касательных напряжений, грунтов земляного полотна, недренированному сдвигу, Александрова Н, расчета главных напряжений, грунте земляного полотна, сопротивления недренированному сдвигу, Международного конгресса ФГБОУ, сопротивления грунтов сдвигу, дорожных одежд, расчета дорожных конструкций, грунты земляного полотна, угол внутреннего трения, оценки качества уплотнения.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос