Режимы испытания образцов
Основные схемы лабораторных испытаний.
Под механическими свойствами грунтов понимают их способность сопротивляться изменению объема и формы в результате силовых (поверхностных и массовых) и физических воздействий. Механические характеристики грунтов, в зависимости от действующих напряжений, разделяют на: деформационные, при допредельном по прочности напряженном состоянии грунта, которые определяют способность грунта сопротивляться развитию деформаций; прочностные, при предельном по прочности напряженном состоянии грунта, которые определяют способность грунта сопротивляться разрушению; фильтрационные, для случая грунтовой массы, которые определяют развитие процессов деформирования и разрушения грунта во времени.
Основные схемы лабораторных испытаний представлены на рис.
Основные схемы испытаний образцов:
а – одноосное; б – компрессионное; в – сдвиговое; г – трехосное в стабилометре; д – трехосное в приборе с независимыми главными напряжениями; Fx, Fy, Fz – нормальные силы; Т – сдвигающая сила; σ – нормальные напряжения; τ - касательные напряжения
Схему одноосного сжатия (возможно и растяжения) образца применяют только для испытаний прочных связных грунтов (скальные, мерзлые, плотные маловлажные глины). Особенностью данной схемы является отсутствие в образцах боковых напряжений и возможность неограниченного развития боковых деформаций. Схема может быть использована для определения деформационных и прочностных характеристик.
Схема компрессионных испытаний применяется для определения деформационных характеристик сыпучих и связных грунтов. Особенностью данной схемы является невозможность развития боковых деформаций образцов, поскольку испытания грунта происходят в жесткой обойме в виде кольца.
Измерение возникающих боковых напряжений в стандартном компрессионном приборе невозможно.
Схема одноплоскостного сдвига применяется для определения прочностных характеристик сыпучих и связных грунтов. Особенностью данной схемы является наличие фиксированной поверхности разрушения образца и изменчивость значений нормальных и сдвигающих напряжений в процессе сдвига.
Схемы трехосных испытаний применяются для наиболее точного определения деформационных и прочностных характеристик сыпучих и связных грунтов. Различают схемы стабилометрического нагружения цилиндрического образца и нагружения кубического образца независимыми нормальными напряжениями. Особенностями данных схем является возможность разрушения образца по произвольной площадке, где будет предельное соотношение между нормальными и сдвигающими напряжениями.
Испытания образцов проводят по режимам статического и динамического нагружения. Статическое нагружение заключается в медленном изменении прикладываемых к образцам ступеней нагрузки после стабилизации деформаций от предыдущих ступеней. Динамическое нагружение имитирует импульсное или вибрационное воздействие, например от механизмов.