ГОСТ Р 56353-2022. Национальный стандарт Российской Федерации. Грунты. Методы лабораторного определения динамических свойств дисперсных грунтов

6.4 Проведение динамического консолидированно-недренированного испытания

 

6.4.1 Водонасыщение образцов

6.4.1.1 Перед началом проведения испытания проводят водонасыщение образца, что необходимо для контроля порового давления и эффективных напряжений в образце в процессе испытания. Водонасыщение проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 12248.3.

6.4.1.2 Степень водонасыщения образцов и отсутствие воздуха в системе измерения порового давления контролируют параметром Скемптона:

 

, (6.1)

 

где - изменение порового давления;

- изменение среднего нормального напряжения, соответствующее изменению полного гидростатического давления в камере.

При полном водонасыщении B равно 1,00; для плотных песков B может быть существенно ниже 1,00 даже при полном заполнении пор водой. Контроль параметра B проводят при увеличении с шагом 20 кПа в условиях закрытой системы до достижения B >= 0,95. Полученное значение параметра Скемптона заносят в протокол испытаний (см. приложение Б).

Примечание - При испытаниях на виброползучесть возникающее поровое давление ничтожно, и поэтому образцы грунта допускается испытывать как при естественной влажности, так и при полном водонасыщении.

 

6.4.2 Предварительная консолидация образцов

6.4.2.1 Предварительную консолидацию (уплотнение) грунта проводят в целом в соответствии с требованиями ГОСТ 12248.3 при напряжениях, соответствующих условиям природного залегания испытуемого грунта с учетом природной и дополнительной нагрузки. Она может быть изотропной или анизотропной. При анизотропной консолидации отношение главных эффективных напряжений приводит к определенному сдвиговому деформированию грунта.

6.4.2.2 Значения и соотношение главных напряжений грунта в массиве могут существенно варьировать в зависимости от глубины, степени переуплотнения грунта и других обстоятельств, имея часто критическое значение для надежной экспериментальной оценки поведения грунтов. Величину отношения задают соответствующим соотношением давления в камере и осевого усилия. При консолидации до природного напряженного состояния осевое напряжение принимают равным эффективному значению вертикального природного напряжения на глубине опробования испытуемого грунта в массиве.

Горизонтальное напряжение рассчитывают по формуле

 

, (6.2)

 

где K₀ - коэффициент бокового давления покоя грунта, который следует предварительно определять экспериментально при уплотнении грунта до природного напряженного состояния при отсутствии радиальных деформаций.

6.4.2.3 Для нормально уплотненных несвязных грунтов значение K₀ может быть получено расчетом по формуле

 

, (6.3)

 

где - эффективное значение угла внутреннего трения грунта.

При невозможности определения или расчета значения коэффициента бокового давления покоя для нормально уплотненных грунтов допускается принимать:

- K₀ = 0,5 - для несцементированных песков;

- K₀ = 1,0 - для глинистых грунтов мягкопластичной и текучепластичной консистенций, а также для илов и торфов;

- K₀ = 0,7 - для всех остальных дисперсных грунтов.

Для переуплотненных грунтов значение K₀ следует определять экспериментально.

6.4.2.4 Анизотропная консолидация проводится после завершения изотропного обжатия в соответствии с ГОСТ 12248.3-2020 (пункты 8.2.1 - 8.2.5). Осевое давление передают ступенями в соответствии с таблицей 1.

 

Таблица 1

 

Ступени нагрузки при анизотропной консолидации

 

Грунты	Давление в камере , кПа	Ступени вертикального давления , кПа
Пески гравелистые независимо от плотности, пески крупные и средней крупности плотные. Глины с IL <= 0,25	До 500
Пески средней крупности рыхлые и средней плотности, пески мелкие плотные и средней плотности. Глинистые: супеси и суглинки с IL <= 0,5; глины с 0,25 < IL <= 0,5	До 300
Пески мелкие рыхлые, пески пылеватые независимо от плотности. Глинистые: супеси, суглинки, глины с IL > 0,5	До 200
Органоминеральные и органические грунты	До 100
Примечания 1 При значениях давления в камере, больших указанных в настоящей таблице, ступени давления принимают равными 10% конечного давления. 2 Вертикальное давление прикладывают через 15 мин после достижения заданного давления в камере. 3 При конечном значении бокового напряжения, меньшем указанных в настоящей таблице, это напряжение создается в одну ступень. 4 При консолидации в камере трехосного сжатия с раздельным созданием напряжений на боковой поверхности и торцах образца [типа Б - ГОСТ 12248.3-2020 (приложение Б)] ступени вертикального давления следует задавать равными сумме ступеней давления в камере и вертикального давления, указанных в настоящей таблице.

 

6.4.2.5 При уплотнении грунта до природного напряженного состояния в отсутствие дополнительных нагрузок возможно проведение K₀-консолидации при нулевых радиальных деформациях, которая представляет собой разновидность анизотропной консолидации. Ее следует проводить в автоматическом режиме по схеме соответствующего модуля программного обеспечения, входящего в комплект поставки оборудования.

6.4.2.6 Объемная деформация при консолидации контролируется по изменению отжатой жидкости. Пересчет текущего коэффициента пористости грунта и размеров образца ведется автоматически. Данные консолидации на момент ее окончания заносят в протокол испытаний (см. приложение Б). Консолидацию ведут до полного завершения фильтрационных процессов. Для водонасыщенных грунтов за критерий окончания фильтрационной консолидации образца может быть также принято условие изменения объемной деформации не более 0,3% за последние 4 ч.

Примечание - Если осевая деформация образца при анизотропной консолидации превысила 5%, значение K₀ определено неверно.

 

6.4.3 Проведение динамического нагружения

6.4.3.1 После завершения консолидации перекрывают дренаж и проводят испытания образца грунта с заданными параметрами динамической нагрузки. Расчет динамических напряжений, если они не заданы каким-либо иным способом, приведен в приложении Г.

6.4.3.2 При исследовании виброползучести в грунтах, подверженных динамическим воздействиям от внешних источников уже в процессе возведения сооружения, допускается прикладывать расчетные динамические напряжения одновременно с вертикальным кинематическим или статическим нагружением в соответствии с ГОСТ 12248.3 после завершения консолидации образца при природном давлении.

6.4.3.3 При расчете амплитуды динамических напряжений и длительности испытания следует учитывать преобладающую частоту воздействия. При оценке сейсмической разжижаемости грунтов для обеспечения надежности измерения порового давления в ходе опыта рекомендуется использовать частоту динамического нагружения не более 0,5 Гц. При испытании на виброползучесть частота нагружения должна быть выше 0,01 Гц. Во всех случаях частоты нагружения ниже 0,01 Гц ввиду возможности проявления реологических и тиксотропных эффектов применять без обоснования не допускается.

Примечание - Надежность измерения порового давления снижается с ростом частоты нагружения.

 

6.4.3.4 Число циклов нагружения при оценке сейсмической разжижаемости следует определять в соответствии с магнитудой ожидаемого землетрясения (приложение Г). Число циклов нагружения при испытании на виброползучесть должно составлять не менее 500.

6.4.3.5 Динамическое нагружение в зависимости от задачи испытания ведут либо до разрушения (видимое разрушение образца или достижение осевой деформации более 10%), либо до достижения заданной программой эксперимента осевой деформации образца или определенного числа циклов воздействия (см. приложение Г). Главные напряжения, поровое давление и осевая деформация должны регистрироваться автоматически не менее 20 раз за один цикл нагружения. При испытании песков на разжижаемость критерием остановки опыта служит достижение 100%-ного PPR либо завершение расчетного числа циклов воздействия.

6.4.3.6 При необходимости оценки осадки поверхности массива в результате разжижения грунта соответствующее испытание перед разгрузкой завершается реконсолидацией. В этом случае по окончании циклического воздействия к образцу для обеспечения равномерного дренирования через канал(ы) дренирования прикладывают противодавление, эквивалентное возникшему при динамическом нагружении поровому давлению. Отток воды следует осуществлять при открытом дренаже по мере плавного снижения противодавления. Необходимо зафиксировать изменение объема грунта при реконсолидации по объему отжатой жидкости.

6.4.3.7 По окончании испытания образец грунта разгружают, сбрасывают давление в камере и сливают рабочую жидкость.

6.4.3.8 Образец грунта извлекают из камеры и отбирают из него пробы для контрольного определения влажности. Все результаты испытания заносят в протокол (см. приложение Б).