ГОСТ 12248.1-2020. Межгосударственный стандарт. Грунты. Определение характеристик прочности методом одноплоскостного среза

8 Проведение испытания

 

8.1 Предварительное уплотнение образцов проводят при нормальных давлениях p, принимаемых как часть (например, 0,25p_max, 0,5p_max и т.д.) максимального нормального значения давления p_max, которое устанавливают в зависимости от предполагаемого напряженного состояния грунтового массива с учетом передаваемых на основание нагрузок и бытового давления.

При отсутствии указанных данных значения p допускается принимать по таблице 8.1. Значения ступеней принимают в соответствии с таблицей 8.1 или равными удвоенным значениям предыдущей ступени.

 

Таблица 8.1

 

Значения нормальных давлений и ступеней давления

при предварительном уплотнении грунтов

 

Грунты	Нормальное давление p при предварительном уплотнении, МПа	Ступени давления , МПа
Пески гравелистые, крупные и средней крупности плотные; глины с IL <= 0,25	0,1; 0,3; 0,5	0,1 до p = 0,1 и далее 0,2
Пески гравелистые, крупные и средней крупности средней плотности; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности; супеси, суглинки, слабозаторфованные и органоминеральные грунты с IL <= 0,5; глины с 0,25 < IL <= 0,5	0,1; 0,2; 0,3	0,05 до 0,1 и далее 0,1
Пески гравелистые, крупные и средней крупности, мелкие и пылеватые рыхлые; супеси, суглинки, глины, слабозаторфованные и органоминеральные грунты с 0,5 < IL <= 1,0	0,1; 0,15; 0,2	0,025 до 0,05 и далее 0,05
Супеси, суглинки, глины, слабозаторфованные и органоминеральные грунты с IL >= 1,0	0,025; 0,075; 0,125	0,025 до 0,075 далее 0,05
Примечания 1 Нормальное давление p при предварительном уплотнении образцов просадочного грунта, испытываемых в водонасыщенном состоянии, должно составлять 0,1; 0,2 и 0,3 МПа и возрастать ступенями . 2 Ступени давления для крупнообломочных грунтов с заполнителем назначаются по характеристикам заполнителя при его содержании свыше 40% для песчаных и свыше 30% для глинистых грунтов. При испытании крупнообломочных грунтов без заполнителя ступени давления назначаются как для песков гравелистых, крупных и средней крупности плотных.

 

По специальному заданию допускается назначать нормальные давления p, МПа, при уплотнении перед срезом в зависимости от величины давления предварительного уплотнения (исторического давления) и классификации грунтов по параметру OCR (нормально уплотненные и переуплотненные). Характеристики давления предварительного уплотнения и коэффициента OCR определяются по результатам компрессионных испытаний.

8.2 Для глинистых и органоминеральных грунтов, водонасыщенных в природном залегании или приведенных в водонасыщенное состояние предварительным замачиванием (см. 7.4, 7.5), предварительное уплотнение образцов и испытание на срез проводят в соответствии с 8.3 - 8.10.

8.3 Предварительное уплотнение образцов до заданной нагрузки p проводят ступенями в соответствии с таблицей 8.1. Каждую ступень выдерживают 10 - 15 мин. Для образцов, которые будут испытываться в кинематическом режиме (см. 8.7), конечную ступень выдерживают до завершения 100%-ной фильтрационной консолидации образца. Количество консолидационных испытаний должно быть не менее трех для литологической разновидности грунтов.

Примечание - Допускается выдержка конечной ступени при предварительном уплотнении водонасыщенных глинистых грунтов в соответствии с требованиями 8.14.

 

Показания приборов для измерения вертикальных деформаций образца регистрируют в конце приложения каждой ступени . На конечной ступени при выдерживании ее до завершения 100%-ной фильтрационной консолидации образца показания снимают в следующей последовательности: первое - сразу после приложения ступени, затем через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30 мин и далее с интервалом 1 ч в течение рабочего дня, а затем в начале и конце рабочего дня.

Примечание - Время снятия показаний может быть несколько изменено для удобства построения кривой консолидации методом "квадратного корня из времени" (см. 8.4).

 

8.4 Для определения времени окончания 100%-ной фильтрационной консолидации t₁₀₀ в процессе испытания по аналогии с компрессионными испытаниями строят график зависимости деформации образца во времени - кривую консолидации, которую обрабатывают методом квадратного корня из времени. Значение t₁₀₀ используется далее для определения скорости деформации среза (см. 8.8, 8.9).

8.5 После предварительного уплотнения, если оно проводилось в уплотнителе, следует быстро разгрузить образец и перенести рабочее кольцо с образцом в срезную коробку. В случае предварительного уплотнения образца в условиях полного водонасыщения перед разгрузкой образца удаляют воду из ванны уплотнителя.

Далее проводят следующие операции: закрепляют рабочее кольцо в срезной коробке, устанавливают перфорированный штамп, регулируют механизм нагрузки, устанавливают зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки (0,5 мм - для глинистых и органоминеральных грунтов и 1 мм - для песков), устанавливают измерительную аппаратуру для регистрации вертикальных деформаций образца.

8.6 На образец грунта передают то же нормальное давление, при котором происходило предварительное уплотнение грунта.

Испытание на срез "плашка по плашке" 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 срезе "плашка по плашке".

8.7 После передачи на образец грунта нормальной нагрузки приводят в рабочее состояние механизм создания горизонтальной сдвигающей нагрузки и устройство для измерения деформаций среза грунта и регистрируют его начальное показание.

Испытание на срез проводят при непрерывно возрастающей горизонтальной нагрузке с постоянной скоростью деформации образца (кинематический режим) или при возрастании нагрузки ступенями (статический режим).

8.8 При кинематическом режиме нагружения для одноплоскостного среза скорость деформации среза v, мм/мин, определяют по формуле

 

(8.1)

 

где l_f - ожидаемая горизонтальная деформация (смещение) при разрушении, мм;

t_f - время до разрушения (см. 8.9), мин.

Примечание - Если ожидаемая горизонтальная деформация образца при разрушении неизвестна из предыдущих испытаний, допускается в формуле (8.1) принимать значение l_f, исходя из относительной деформации 10% от диаметра образца для песчаных грунтов и 2% от диаметра образца для глинистых грунтов.

 

Время до разрушения t_f, то есть время до мобилизации максимального сопротивления образца срезу, определяется из условия, что в момент разрушения в образце останется не более 5% порового давления, по формуле

 

t_f = 13t₁₀₀, (8.2)

 

где t₁₀₀ - время окончания фильтрационной консолидации, мин, определяемое по результатам испытания образца на последней ступени предварительного уплотнения (приведено в приложении В).

8.9 Для глинистых грунтов допускается скорость деформации среза v принимать в зависимости от числа пластичности в соответствии с таблицей 8.2.

 

Таблица 8.2

 

Скорости среза для глинистых грунтов

 

Грунты	Скорость среза v, мм/мин
Супеси	<= 0,3
Суглинки с Ip < 12%	<= 0,1
Суглинки с Ip >= 12%	<= 0,05
Глины с 17% < Ip <= 30%	<= 0,02
Глины с 30% < Ip <= 40%	<= 0,01
Глины с Ip >= 40%	<= 0,005

 

8.10 При испытаниях в статическом режиме срезающая нагрузка передается ступенями по 5% от значения нормальной нагрузки, при которой проводят срез. Не реже чем через каждые 2 мин после передачи ступени нагрузки проводится измерение деформации среза, уменьшая интервал между измерениями до 1 мин в период затухания деформаций до ее условной стабилизации. Критерием завершения ступени нагружения является достижение скорости деформации среза, не превышающее 0,01 мм/мин.

8.11 При испытаниях в кинематическом режиме горизонтальные нагрузки и деформации среза фиксируют через 0,25 - 0,5 мм так, чтобы накопилось 15 - 20 отсчетов от начала до конца среза.

8.12 Для неводонасыщенных в природном залегании глинистых и органоминеральных грунтов, а также песчаных, просадочных, набухающих и засоленных грунтов предварительное уплотнение образцов и испытание на срез проводят в соответствии с 8.13 - 8.18.

8.13 Предварительное уплотнение образцов до заданной нагрузки p (см. 8.1) проводят ступенями в соответствии с 8.1.

8.14 Каждую ступень давления при предварительном уплотнении выдерживают в течение времени, указанного в таблице 8.3, а конечную ступень - до достижения условной стабилизации деформаций сжатия образца грунта.

 

Таблица 8.3

 

Время выдерживания ступеней и критерий условной стабилизации

деформаций образца

 

Грунты	Время выдерживания ступеней, не менее	Время условной стабилизации деформаций сжатия на конечной ступени, не менее, ч
Пески	5 мин	0,5
Глинистые (непросадочные и ненабухающие):
- супеси	30 мин	3
- суглинки с Ip < 12%		6
- суглинки с Ip >= 12%		12
- глины с Ip < 22%		12
- глины с Ip >= 22%		18
Органоминеральные	1 ч	24
Просадочные		Как для непросадочных
Набухающие	30 мин	Как для ненабухающих

 

За критерий условной стабилизации деформации принимают ее приращение, не превышающее 0,05% высоты образца за время, указанное в таблице 8.3.

8.15 В конце каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций, а на последней ступени фиксируют наступление условной стабилизации деформации сжатия образца грунта.

8.16 После предварительного уплотнения проводят операции в соответствии с 8.5 - 8.7.

8.17 При статическом режиме испытание проводится в соответствии с требованиями 8.10.

8.18 При непрерывно возрастающей горизонтальной нагрузке (кинематический режим) скорость среза должна быть постоянной и соответствовать указанной в таблице 8.4. Горизонтальное сдвигающее усилие и деформацию среза фиксируют через 0,25 - 0,5 мм так, чтобы накопилось 15 - 20 отсчетов от начала среза до достижения максимальной срезающей нагрузки.

 

Таблица 8.4

 

Скорости среза песков и глинистых грунтов

 

Грунты	Скорость среза v, мм/мин
Крупнообломочные грунты, пески и супеси	<= 0,5
Суглинки с Ip <= 12%	<= 0,1
Суглинки с Ip > 12%	<= 0,05
Глины с Ip <= 30%	<= 0,02
Глины с Ip > 30%	<= 0,01

 

8.19 При проведении испытания методом одноплоскостного среза в статическом режиме испытание следует считать законченным, если при приложении очередной ступени срезающей нагрузки произойдет мгновенный срез (срыв) одной части образца по отношению к другой или относительная деформация образца превысит 10% (в зависимости от того, что наступит раньше).

8.20 При проведении одноплоскостного среза в кинематическом режиме за окончание испытаний принимают момент, когда срезающая нагрузка достигнет максимального значения, после чего наблюдается некоторое ее снижение или установление постоянного значения, или относительная деформация образца превысит 10% (в зависимости от того, что наступит раньше).

8.21 Остаточная прочность на срез может быть определена в испытании одноплоскостного среза путем сдвига по заранее подготовленной поверхности методом "плашка по плашке" или путем многократного изменения направления сдвига.

После достижения максимальной нагрузки проводится горизонтальное перемещение сдвиговой коробки до достижения его полного хода, затем она возвращается в исходное положение. Скорость обратного смещения не должна превышать скорости смещения до пиковой силы сдвига. Опыт повторяется несколько раз. Полученные при повторных срезах значения горизонтальных нагрузок будут характеризовать величину остаточной прочности грунтов.

8.22 После окончания срезных испытаний в статическом или кинематическом режимах, а также после среза по заранее подготовленной поверхности следует разгрузить образец, извлечь рабочее кольцо с образцом из прибора и отобрать пробы для определения влажности из средней части образца.