ГОСТ 12248.3-2020. Межгосударственный стандарт. Грунты. Определение характеристик прочности и деформируемости методом трехосного сжатия

9 Обработка результатов

 

9.1 По результатам испытания образца грунта в условиях трехосного сжатия вычисляют:

- относительную вертикальную деформацию образца грунта по формуле

 

(9.1)

 

где h - начальная высота образца, мм;

- абсолютная вертикальная деформация в конце стадии реконсолидации для НН-испытаний и уплотнения (консолидации) для КН- и КД-испытаний, мм;

- абсолютная вертикальная деформация образца с начала девиаторного нагружения, мм;

- абсолютную объемную деформацию образца грунта , см³.

Примечание - Если объемные деформации образца определяются по изменению объема жидкости в камере, а не по объему отжатой из образца поровой жидкости, то необходимо вводить поправки на расширение камеры и дополнительного объема от вводимого в камеру штока для КН- и КД-испытаний;

 

- относительную объемную деформацию образца грунта по формуле

 

(9.2)

 

где V - начальный объем образца, см³;

- изменение объема в конце этапа консолидации, см³;

- девиатор напряжений q, МПа, по формуле

 

(9.3)

 

где F - вертикальная нагрузка, кН;

A_i - текущая площадь поперечного сечения образца, определяемая либо по результатам прямых измерений, либо в соответствии с 9.3, см²;

A_s - площадь поперечного сечения штока, см²;

- поправка на упругие свойства оболочки к вертикальному напряжению;

- поправка на упругие свойства оболочки к горизонтальному напряжению.

Примечание - При расчете вертикальной нагрузки вводят поправку на шток в соответствии с Б.2.3 (приложение Б).

 

9.2 Поправки на упругие свойства оболочки и определяют по формулам:

 

(9.4)

 

(9.5)

 

где t - начальная толщина оболочки, мм;

E_m - модуль упругости оболочки на растяжение, МПа;

D_i - начальный диаметр оболочки без образца, мм.

9.3 При относительной вертикальной деформации образца грунта, превышающей 2%, необходимо учитывать изменение площади образца в процессе испытания.

Для любого момента испытания текущую площадь образца A_i определяют по формулам:

- для НН-испытания

 

(9.6)

 

- для КН- и КД-испытаний

 

(9.7)

 

где b - коэффициент неравномерности расширения образца, определяемый в соответствии с приложением Е.

9.4 При определении характеристик прочности по вычисленным значениям строят графики зависимости относительной вертикальной деформации от девиатора напряжений для испытаний, проведенных при различных значениях (см. рисунок Ж.1.1 приложения Ж).

На графиках определяют значения разрушающего девиатора напряжения , соответствующего моменту разрушения образца грунта (см. 8.1.5), и строят круги Мора - Кулона с радиусами и координатами центров (см. рисунок Ж.1.2 приложения Ж).

9.5 Частное значение сопротивления недренированному сдвигу c_u, МПа (кПа), определяют по результатам НН-испытаний по формуле

 

(9.8)

 

где и - значения полных напряжений и при разрушении образца, МПа.

9.6 Значения угла внутреннего трения (град) и удельного сцепления c [МПа (кПа)] при КН- и КД-испытаниях вычисляют по формулам:

 

(9.9)

 

(9.10)

 

где N вычисляют по формуле

 

(9.11)

 

M по формуле

 

(9.12)

 

Примечание - Эффективные напряжения и вычисляют по формулам:

 

(9.13)

 

(9.14)

 

где u - поровое давление, МПа.

 

9.7 По результатам КД-испытаний определяют следующие деформационные характеристики грунтов: модуль деформации E, коэффициент поперечной деформации , модуль сдвига G, модуль объемной деформации K и секущий модуль деформации E₅₀.

9.8 Модуль деформации E определяется по результатам КД-испытаний. Для этого строят графики зависимости (см. рисунок Ж.2.1 приложения Ж).

Для определения модуля деформации E используют прямую, построенную методом линейной аппроксимации, для участка кривой в диапазоне от до в соответствии с рисунком Ж.2.1 (приложение Ж).

9.9 Значения модуля деформации E и коэффициент поперечной деформации вычисляют по формулам:

 

(9.15)

 

(9.16)

 

(9.17)

 

где - приращение вертикального напряжения в заданном диапазоне, МПа (см. рисунок Ж.2.1 приложения Ж);

и - приращение относительных вертикальной и поперечной деформации образца, д. е.;

- приращение относительной объемной деформации образца, д. е.

9.10 Модуль сдвига G, модуль объемной деформации K и секущий модуль деформации E₅₀ определяют по формулам:

 

(9.18)

 

(9.19)

 

(9.20)

 

где q_max - максимальный девиатор напряжений при разрушении образца, МПа;

- значение при 0,5q_max, д. е. (см. рисунок Ж.2.2 приложения Ж).

9.11 Модуль деформации повторного нагружения E_ur определяют из графика зависимости (см. рисунок Ж.2.1 приложения Ж) по формуле

 

(9.21)

 

где - вертикальное напряжение, соответствующее окончанию разгрузки и началу повторного нагружения (см. рисунок Ж.2.3 приложения Ж);

- вертикальное напряжение в точке B, соответствующей пересечению ветвей разгрузки и повторного нагружения (см. рисунок Ж.2.3 приложения Ж);

- относительная вертикальная деформация, соответствующая вертикальному напряжению ;

- относительная вертикальная деформация, соответствующая вертикальному напряжению .

Примечание - Коэффициент поперечной деформации для ветви повторного нагружения определяют по формуле (9.15), при этом приращения относительной вертикальной и поперечной деформации образца выбирают для соответствующего диапазона вертикальных напряжений (см. рисунок Ж.2.3 приложения Ж).

 

9.12 Угол дилатансии определяют в соответствии с приложением К.