для какой цели служит обратная ветвь компрессионной кривой

Тест с ответами по землеустройству на тему Грунты

: Сжимаемость грунтов обусловлена изменением объема …

2: Сжатие грунта вызывают:

-: нейтральное давление и эффективные напряжения;

+: эффективное напряжение, то есть передающееся на скелет грунта;

-: напряжения не вызывают сжатие грунта.

3: Сжимаемость грунтов обусловлена:

-: изменением размера частиц;

+: изменением пористости вследствие переупаковки частиц;

-: ползучестью водных оболочек, вытеснением воды из пор грунта;

-: изменением пористости, ползучестью водных оболочек, вытеснением воды из пор.

4: Коэффициентом сжимаемости грунта называется …

-: тангенс угла наклона отрезка компрессионной кривой к оси коэффициента пористости

-: отношение изменения коэффициента пористости к начальному коэффициенту пористости

+: отношение изменения коэффициента пористости к модулю общих деформаций

-: тангенс угла наклона отрезка компрессионной кривой к оси уплотняющих давлений.

5: Прибор компрессионного сжатия одометр служит:

-: для определения прочностных характеристик грунтов;

+: для определения показателей деформируемости грунтов;

-: для определения степени влажности грунтов;

-: для определения физических характеристик грунтов.

6: Компрессионная кривая это:

-: кривая зависимости осадки от нагрузки;

-: кривая зависимости осадок во времени;

: кривая зависимости деформаций от напряжений в грунтах;

+: кривая зависимости коэффициента пористости от нормальных напряжений.

7: Уравнение компрессионной кривой

8: Коэффициент Пуассона это:

-: приращение бокового давления к приращению вертикального давления;

+: отношение боковых деформации к вертикальным деформациям;

-: отношение бокового давления к площади образца;

-: отношение бокового давления к объему образца.

10: Независимые характеристики сжимаемости:

-: модуль общей деформации;\

+: модуль общей деформации и коэффициент Пуассона;

-: модуль общей деформации, коэффициент Пуассона, относительная сжимаемость;

-: модуль общей деформации, коэффициент Пуассона, относительная сжимаемость, коэффициент бокового расширения.

11: Стабилометр это:

+: прибор для определения прочностных и деформационных характеристик грунта;

-: прибор для проведения статического зондирования;

-: прибор для измерения шероховатости дна котлована;

-: прибор для наблюдения за осадками сооружений.

12: Сопротивление грунтов сдвигу зависит от …

-: характера развития деформаций сдвига

-: касательных напряжений в грунте

-: схемы приложения сдвигающей нагрузки

+: сил трения и сцепления в грунте.

13: Сопротивление взаимному перемещению частиц в пылевато-глинист ых грунтах обуславливается:

-: водно–коллоидным и связями;

-: кристаллизационн ыми связями.

14: Прочностные характеристики грунтов определяются с помощью:

+: прибора одноплоскостного среза и стабилометра;

-: прибора одноплоскостного среза;

-: прибора компрессионного сжатия.

17: С какой целью проводится метод зондирования грунта?

-: Для определения плотности грунта

-: Для определения прочности грунта

-: Для определения влажности грунта

-: Для определения гран. состава грунта.

18: Какая существует связь между коэффициентом относительной сжимаемости и модулем общей деформации?

19: В каких единицах измеряется коэффициент относительной сжимаемости грунта?

20: С какой целью проводятся компрессионные испытания грунтов?

21: Для какой цели служат штамповые испытания?

+ : Определение модуля деформации

-: Определение сжимаемости, модуля деформации, коэффициента фильтрации.

22: В каком диапазоне напряжений определяется коэффициент сжимаемости грунта?

+:  Р = дополнительное – природное (P _доп — P _q )

-:  Р = дополнительное + природное (P _доп +P _q )

23: Для какой цели служит обратная ветвь компрессионной кривой?

-: Для контроля испытаний

+ : Для определения разуплотнения грунта

-: Для определения разуплотнения и упругих свойств грунта

-: Для определения разуплотнения, упругих и остаточных свойств грунтов.

24: Чем обуславливается сжимаемость грунтов?

+ : Изменением пористости грунта вследствие переупаковки частиц, ползучестью водных оболочек, вытеснением воды из пор грунта

-: Разрушением минеральных частиц, удалением воздуха и воды из пор грунта

-: Фильтрацией воды, уплотнением минеральных частиц, ползучестью скелета грунта

-: Разрушением структурной прочности, выдавливанием грунта в стороны, вытеснением связной воды.

26: Что называется коэффициентом бокового давления грунта?

+: Отношение приращения бокового давления ∆σ _у к приращению вертикального давления ∆σ _х

-: Отношение относительной поперечной деформаций ε _х к продольной деформации ε _у

-: Отношение приращения деформаций ∆S к приращению напряжения ∆σ

-: Отношение изменение пористости ∆е к изменению давления ∆Р.

27: Назовите прочностные характеристики грунта и испытания, при которых они определяются?

28: С какой целью определяется угол внутреннего трения и сцепление грунта?

+: Для определения прочностных свойств грунтов

-: Для определения деформационных свойств грунтов

-: Для определения физических свойств грунта

-: Для определения деформационно-пр очностных свойств грунта.

29: В чём преимущества стабилометрическ их испытаний по сравнению со сдвиговыми?

-: Возможность определения формы деформации

-: Учёт объёмно – напряжённого состояния.

30: Какое минимальное количество образцов глинистого грунта необходимо для стабилометрическ их испытаниях?

31: Какие характеристики грунта определяются стабилометрическ ими испытаниями?

32: При стабилометрическ их испытаниях получили значения главных нормальных напряжений  ₁ = 0,15 МПа,  ₂ = 0,05 МПа. Определить угол внутреннего трения песка.

33: В каких единицах измеряется сцепление грунта?

34: Для чего служат испытания грунта крыльчаткой?

35: Какими испытаниями можно определить коэффициент Пуассона в грунтах?

Источник

Компрессионная зависимость

Для оценки сжимаемости грунтов и определения показателей деформационных свойств в лабораторных условиях проводят испытания образцов грунта в компрессионных приборах (рис. 2.1).

Для этого кольцо (высотой h) с образцом грунта 6 (рис. 2.2), полностью насы­щенного водой, помещают в одометр. Через фильтрующие днище 5 и поршень 2 может происходить выдавливание воды из пор грунта. В одометре созданы условия, исключающие капиллярное давление и предотвращающие высыхание образца грунта.

Рис. 2.1. Компрессионные приборы фирмы «ГЕОТЕК»

Рис. 2.2. Схема испытания образца грунта на сжатие в одометре:

1 – образец грунта; 2 – металлическое кольцо; 3 – днище;

4– пластины с отверстиями для отвода воды; 5 – штамп;

6 – индикаторы часового типа

При передаче нагрузки поршнем одометра давления высота образца уменьшится вследствие уплотнения грунта (уменьше­ния его пористости). При увеличении давления образец полу­чит дополнительное уплотнение из-за изменения объема пор.

В условиях отсутствия возможности боково­го расширения образца грунта в кольце, изменение его пористости под давлением , распределенным по площади , найдем из выражения

, (2.1)

где – осадка от давления .

Объем твердых частиц в образце грунта до и после дефор­мации остается практически неизменным. Объем твердых частиц в единице объема образца грунта составляет:

, (2.2)

где — начальный коэффициент пористости грунта.

С учетом (2.1) и (2.2) получим из­менение коэффициента пористости образца грунта под дей­ствием давления

. (2.3)

Исключив значение из начального коэффициента пори­стости , получим зависимость коэффициента пористости грунта от дав­ления

. (2.4)

По значениям для различных давлений можно построить график зависимости –(ветвь сжатия) (рис. 2.3, а).

При уменьшении давления ступенями и разгрузке образца грунта наблюдается обратный процесс – увеличе­ние объема (набухание). Зная величину перемещения по формуле (2.4), можно построить ветвь набухания 2. График зависимости коэффициента пористости от давления называют компрессионной кривой, так как она ха­рактеризует сжимаемость грунта.

Рис. 2.3. Компрессионные кривые:

а – компрессионная кривая с ветвью разгрузки для грунта, не обладающего структурной прочностью; б – расчетная схема для определения коэффициента относительной

сжимаемости; в – компрессионные кривые для грунта, имеющего структурную прочность

При разгрузке образца проявляются упругие деформации грунта и деформации упругого последействия. После снятия всей нагрузки образец грунта не может занять первоначального объема вследствие происшедших при уплотнении грунта взаимных сме­щений частиц, их разрушения и установления новых связей между частицами при более плот­ном состоянии грунта.

В пределах сравнительно небольших изменений сжимающих напряжений от до , возникающих в грунте после возведения сооружения, компрес­сионную кривую грунта ненарушенной структуры приближенно можно аппроксимировать линейной зависимостью вида:

, (2.5)

где характеризует сжимаемость грунта в интервале сжимающих напряжений от до . Эта величина называется коэффициентом сжимаемости и обозначается (1/МПа):

=. (2.6)

В соответствии с рис. 2.2 коэффициент сжи­маемости будет равен

. (2.7)

Заменяя в выражении (2.5) на , получим уравнение секущей прямой, близкой к компрессионной кривой на участке АВ:

, (2.8)

. (2.9)

Поэтому закон компрессии грунта формулируется так: при небольшом изменении сжимающих напряжений уменьшение коэффициента пористости грунта пропорционально увеличению сжимающего напряжения.

Для оценки сжимаемости грунта используется также величина относительной объ­емной деформации грунта, отнесенная к единице давления и называемая коэффициентом относительной сжи­маемости (1/МПа):

. (2.10)

Вследствие криволинейного характера графика компрессионных испытаний грунта коэффициент сжимаемости и коэффициент относительной сжимаемости будут зависеть от интервала рассматриваемых напряжений.

На рис. 2.3, а приведены компрессионные кривые, характерные для грунта, не обла­дающего структурной прочностью, то есть уплотняющегося под действием небольшого давления. Такое явление обычно свой­ственно очень слабым грунтам.

При напряжении, меньшем структурной прочности , когда оно воспринимается водно-коллоидными и кристалли­зационными связями, процесс уплотнения практически не раз­вивается. Лишь после разрушения этих связей при происходит уплотнение грунта. Компрессионная кривая для та­кого грунта приведена на рис. 2.3, б.

Источник

Компрессионные свойства грунтов (сжимаемость)

Для определения деформативных свойств грунтов (I группа характеристик) проводятся компрессионные испытания.

Механические свойства грунтов

Механическими называются те свойства грунтов, которые характеризуют их поведение под нагрузкой.

Все механические характеристики грунта делятся на 3 группы:

Все механические свойства грунтов определяются опытным путём (полевые и лабораторные исследования).

Рассмотрим, прежде всего, те приборы, с помощью которых определяются эти свойства.

Исследуем грунт ненарушенной структуры, помещая его в одометр, иначе называемый компрессионным прибором (см. рисунок).

Общий вид компрессионного прибора (автоматизированная система).

При испытании прикладываем на образец грунта нагрузку Р₁ – произойдет уплотнение грунта, и коэффициент пористости станет е₁.

Затем прикладываем нагрузку Р₂, получим е₂ и т.д. (4–5 ступеней).

После заданного нагружения будем снимать нагрузку и наблюдать за результатами. По результатам испытаний строим график компрессионной кривой (к.к).

Графическое представление компессионных испытаний в одометре с построением прямой и обратной ветвей компрессионных кривых (к.к.).

Компрессия – это сжатие грунта без возможного бокового расширения.

Схематично условие компрессии можно представить при рассмотрении следующих инженерных задач:

Эти условия можно представить ниже приведенными схемами.

Из графика компрессионной кривой видно, что происходит необратимое уплотнение грунта. Нас интересует в основном только прямая ветвь компрессионной кривой.

Обратная ветвь к.к. –возможность поднятия дна котлована, имеет значение при глубоких котлованах(гидротехническое строительство).

Изобразим снова компрессионную кривую.

На небольшом участке рассмотрим приращение нагрузки ∆Р и получим соответственно ∆е. Заменим дугу прямой и рассмотрим угол α.

В этой формуле знак (–) означает, что с увеличением нагрузки α – уменьшается. В дифференциальной форме:

tgα = m_о и тогда de = –m_оdP – основная математическая форма закона компрессии.

Относительное изменение коэффициента пористости пропорционально изменению нагрузки (для малых интервалов нагрузок).

Компрессионная кривая позволяет судить о сжимаемости грунта.

α – может характеризовать сжимаемость.

Пример изменения угла наклона к.к. для мало и сильно сжимаемого грунтов.

Возьмем произвольную точку i на прямой, в пределах отрезка Р₁ – Р₂. Составим уравнение для этой точки, исходя из начального параметра е₀.

е_i = е₀ – р_i tgα – это основное уравнение, характеризующее компрессию в выбранном варианте.

Рассмотрим подробнее .

где m 0,05 – грунт сильно сжимаемый.

Выводы по механическим и компрессионным свойствам грунтов

Таким образом, m_о является той характеристикой, которая, как правило, решает выбор основания: можно строить или нельзя (тогда возникает необходимость перехода на искусственное основание).

В России существует еще одна характеристика сжатия грунта: Е₀ – модуль общей деформации грунта.

Е₀– характеризует упругие + остаточные деформации

(Эти деформации не разделяются, так как в большинстве случаев для здания это не имеет никакого значения.)

Модуль общей деформации может быть определен следующим выражением:

μ – коэффициент Пуассона (бокового расширения грунта).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Компрессионные испытания грунтов

Прочность и устойчивость любого возводимого объекта зависят от свойств грунта, на котором он строится. Именно поэтому геологи в первую очередь тщательно исследуют зону предполагаемого строительства, проводят компрессионные испытания грунтов и физико-химический анализ почв. Полученные результаты служат основой для расчета фундамента, от которого впоследствии будет зависеть надежность строящегося здания.

Цель испытания

Изучение физических, механических и химических параметров грунта – важный этап строительных работ. При этом геологи и сотрудники лабораторий ориентируются на общепринятые ГОСТ, СНиП и другую нормативную и техническую документацию, в которой указывается порядок проведения опытов и данные для ориентира.

Один из основных этапов исследования – изучение механических свойств грунтовой породы, в частности ее деформационных параметров. Для этого чаще всего используют компрессионный метод, который подразумевает воздействие на грунт высоким давлением. Это приводит к уплотнению образца, но исключает его разрушение и боковое расширение.

Метод компрессии используют на строительных площадках для определения разных механических параметров почвы, в том числе сжимаемости и деформируемости. Для этого создают условия, при котором грунт может сжиматься, но не расширяться по бокам.

При компрессионном исследовании определяют:

Полученные результаты используются для расчета начального показателя пористости почвы.

Определение сжимаемости

Грунт состоит из твердых части и пор, которые способны полностью или частично заполняться жидкостью. Как правило, на основание сооружения воздействует небольшая сила сжатия. При этом полевой шпат, кварц и другие твердые частицы меняются незначительно, поэтому их не учитывают в испытании. Большее значение здесь отводится порам, так как они склонны деформироваться под давлением.

Определение сжимаемости – один из этапов компрессионного испытания грунта. Этот параметр выступает в качестве расчетного модуля деформации почв, который нужен для определения усадки сооружения. Он помогает изучить почву и понять, можно ли ее использовать в качестве основания для возводимого сооружения. Как только под воздействием нагрузки она начинает сжиматься, запускается процесс осадки.

После проведения испытания образцы грунта распределяют по категориям:

Сжимаемость – свойство, характерное для всех видов почвы. В процессе эксплуатации она подвергается механическим нагрузкам, которые деформируют ее, сжимают исходную пористость и объем. Именно от изначального количества пор зависит склонность грунтовых пород к сжатию. На это также влияет состав, специфика нагрузки и связи в структуре почвы. Чтобы определить степень сжимаемости грунтовой породы, геологи вычисляют коэффициент бокового давления, относительного сжатия и общей деформации, а также модуль расширения, происходящего в перпендикулярной плоскости.

Таким образом, параметр сжимаемости грунта зависит от того:

При постоянном механическом воздействии изменения грунтовых пород могут быть упругими или пластическими. В первом случае нагрузка не разрушает структуру связей и оболочки, поэтому снижение компрессионной нагрузки приводит к восстановлению деформации. О пластических изменениях говорят тогда, когда разрушается скелет и связи между отдельными частицами. Как правило, на скальных породах они появляются быстрее, чем на глинистой земле.

Выделяют два вида пластических деформаций:

Испытания грунтов в лабораторных условиях или на строительной площадке помогают предупредить пластические деформации земли, на которой строится объект, и предотвратить разрушение фундамента.

Расчет величины сжатия грунта нужен не только для изучения свойств местных пород, но и для определения риска осадки здания. Для этого сотрудники строительных лабораторий используют три метода компрессионного сжатия – одноосное, двухосное и трехосное. Во всех случаях образцы подвергаются механическому воздействию. При одноосном сжатии боковое напряжение исключается, поэтому грунт может меняться в разных направлениях. Чем больше осей задействовано в эксперименте, чем больше образец ограничен в пространстве.

Определение прочности

При компрессионном испытании грунтов также определяют условия, при которых появляются трещины сдвига и отрыва. Экспериментальным путем выявили, что это происходит в местах движения слоев грунтовой породы. Чем больше в породе частиц, которые, перемещаясь, цепляются друг за друга, тем реже происходит сдвиг. У сыпучих почв сопротивление сдвигу практически отсутствует.

Глинистые породы также склоны разрушаться при сдвиге слоев. Только между их частицами возникает не сила трения, а сила сцепления, которая зависит от уплотняющего давления. Они противостоят растяжению благодаря цементационным и водно-коллоидным связям. Поэтому этот вид грунта называют связным.

Алгоритм исследования

Компрессионные испытания грунтов – лабораторное исследование, которое проводят для определения вертикального изменения грунтовых образцов. Чтобы изучить деформационные характеристики, их подвергают сложному уплотнению, при котором из пор полностью вытесняется воздух. При этом поровое пространство не разрушается. Нагрузку увеличивают по степеням, каждая из которых составляет не более 0,5 МПа (кгс/кв. см). Если в эксперименте задействованы две ветви нагружения, то давление на каждом этапе растет по 0,5 МПа (кгс/кв. см), а в обратном порядке – падает по 1,0 МПа (кгс/кв. см). Две ветви нагружения применяют в сложных ситуациях, поэтому продолжительность исследования и, соответственно, его стоимость удваивается.

Оборудование

Для постановки опыта используют одометр – компрессионный прибор, которые нагружает исследуемые пробы и помогает определить их механические свойства. Помимо одометра, лаборанты пользуются грунтовым ножом, бумажными фильтрами, бюксами, часами, часовыми индикаторами и гирями в наборе.

Взятие проб

Результаты опыта зависят от того, насколько правильно были взяты пробы грунтовой породы. Предварительно лаборанты определяют ее физические свойства, а затем выбирают и взвешивают режущее металлическое кольцо нужного диаметра. Далее алгоритм взятия пробного материала состоит из следующих этапов:

Образец пробы, взятый таким путем, не склонен к разрушению и способен сохранять свои свойства в течение всего испытания. Это позволяет получить наиболее точные результаты.

Ход работы

На следующем этапе компрессионного испытания грунт, заключенный в кольцо, переносят в цилиндрическую камеру одометра. На его дне располагаются отверстия для удаления влаги, выступающей из образца, а под ним – емкость для ее отвода. На пробу воздействуют дырчатым поршнем, который позволяет влаге и воздуху свободно выходить из пор. Давление на него оказывает центрирующий шар. Чтобы в процессе из цилиндрической камеры не выдавливались грунтовые частицы, между исследуемым образцом, стенками одометра и поршнем прокладывают фильтровальную бумагу.

Компрессионное сжатие увеличивают ступенчатым образом. На новую ступень переходят только после того, как достигнута условная стабилизация деформации. Точкой отсчета считается природная нагрузка почвы, для вычисления которой используют удельный вес и высоту используемого образца.

На каждой следующей ступени давление увеличивается на 0,5 МПа (кгс/кв. см). Обычно интервал между сменами составляет 20 мин. Конечную степень сжатия определяют путем сложения природной и проектной нагрузки. Разгрузка в обратном порядке проводится по этому же алгоритму.

Обработка результатов

По окончании компрессионного испытания грунта инженеры лаборатории разбирают одометр. Если опыт ставился в водной среде, из прибора удаляют влагу. Часть пробы отправляется в стеклянный бюкс, в котором затем определяется его конечная влажность. Результаты опыта записывают в журнал. Здесь в основном столбце указывают вертикальное давление, которым воздействовали на опытный образец, а в остальных:

Если исследованию подвергалась супесь, суглинок или засоленный песок, определяют начальное давление, если песок, органическая или глинистая почва – коэффициент консолидации.

Источник