28 Геотехника: Трехосные испытания
ТРЕХОСНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
�� СТАНДАРТЫ
BS 1377:7, 8 / ASTM D2850, D4767 / CEN-ISO/TS 17892-8, 9 / NF P94 070, P94 074
Введение
Для проектирования фундаментов, насыпей и других земляных конструкций инженерам-геотехникам необходимы методы оценки механических свойств грунтов. В течение 60 лет компания Wykeham Farrance, в настоящее время входящая в холдинг CONTROLS Group, находится в авангарде разработки систем испытаний, предназначенных для того, чтобы дать инженерам необходимую им информацию.
Начиная с разработки первой промышленно выпускаемой установки со сдвиговой
коробкой, компания тесно сотрудничала с ведущими академиями и университетами в
производстве испытательных систем, которые затем способствовали пониманию механики грунтов. Экспериментальные исследования, используемые для определения связи между напряжениями и деформациями, обычно выполняются в виде трехосных испытаний, в которых
образцы неповрежденного грунта подвергаются воздействию различных уровней напряжений и условий осушения, чтобы моделировать с наибольшей точностью различные ситуации, которые могут возникать в подстилающем грунте на местах строительства под воздействием строительных сооружений, при выемке грунта, при строительстве туннелей и так далее.
Геотехническое подразделение компании изготавливает самое разнообразное и совершенное оборудование для трехосных испытаний, подробная информация о котором дана ниже.
МЕТОДЫ ТРЕХОСНЫХ ИСПЫТАНИЙ
Измерение полных напряжений
Испытания неуплотненных неосушенных грунтов
В данном методе измеряется сопротивление сдвигу по отношению к полному напряжению. Образец почвы (считающийся насыщенным) не подвергается уплотнению, сохраняет свою первоначальную структуру и содержание воды, так что его сопротивление зависит только от уровня геостатического напряжения в полевых условиях. Испытания обычно выполняются на трех экземплярах одного и того же образца, подвергнутых различному всестороннему давлению. При условии, что грунт полностью насыщен, сопротивление сдвига одно и то же для каждого испытания.
Огибающая Мора, начерченная по отношению к полному напряжению, горизонтальна, а
сопротивление сдвигу постоянно и равно Cu (сопротивление сдвига неосушенного грунта).
Измерение эффективного напряжения
Испытания уплотненных неосушенных грунтов (CU)
В данном методе испытаний измеряется сопротивление сдвигу по отношению к эффективному напряжению. По крайней мере, три экземпляра образца насыщены, подвергались уплотнению (то есть изменению их структуры и содержимого воды) при различных уровнях всестороннего давления до разрушения. Благодаря тому факту, что сопротивление сдвигу возрастает при увеличении эффективных напряжений, можно применить модель Кулона для эффективного напряжения:
τ = c' + σ'n tg φ', где:
τ = сопротивление сдвигу
σ'n = эффективное нормальное напряжение
c', φ' = параметры огибающей Мора по отношению к эффективному напряжению
На стадии разрушения экземпляр образца не подвергался высушиванию, и измерялось
поровое давление, поэтому эффективные напряжения рассчитывались как разность
между полным напряжением и поровым давлением.
Измерение эффективного напряжения
Испытания уплотненных осушенных грунтов (CD)
Данный метод аналогичен испытанию типа CU, так как сопротивление сдвига можно связать с прикладываемым уровнем напряжения. По крайней мере, три экземпляра подвергались уплотнению при различных уровнях всестороннего давления. Стадия разрушения
выполняется очень медленно, чтобы предотвратить увеличение порового давления внутри экземпляра образца, подвергавшегося высушиванию. Полное и эффективное напряжения одинаковы. Круги Мора вычерчиваются для эффективных напряжений при разрушении, а параметры c', и φ' определяются из огибающей Мора.
|
