Испытание грунтов в замкнутой камере
Испытание в замкнутой камере получило свое название благодаря тому факту, что жидкость, при посредстве которой создается боковое обжатие образца грунта в приборе, закупоривается в некоторой камере давления. Для этой цели используется прибор почти такой же, как и для испытания грунтов в трехосном напряженном состоянии. В этом приборе отсутствует только кран 1, который в процессе испытания в камере находится в закрытом состоянии. Напомним, что при испытании в условиях трехосного напряженного состояния боковое давление о3 в течение всего опыта поддерживается на постоянном уровне вплоть до начала раздавливания образца в условиях прогрессивного увеличения вертикального давления о1. При испытании в замкнутой камере боковое давление о3 измеряется с помощью манометра не только в начальный момент раздавливания образца, но и на всех промежуточных стадиях опыта при изменении нагрузки о1. Рис. 7.18 и 7.19 иллюстрируют два различных способа интерпретации результатов таких испытаний, разработанные в Голландии.
Испытание в замкнутой камере обладает важным преимуществом по сравнению с обычным испытанием в трехосном напряженном состоянии в связи с тем, что оно позволяет непосредственно определять отношение о3/о1 на всех промежуточных стадиях опыта. Это имеет очень большое значение при исследованиях, связанных с оценкой бокового давления грунта на подпорные стенки и шпунтовые ограждения.
Ниже будет показано, что проектирование, связанное с учетом бокового давления грунта, зачастую представляет собой проблему, подлежащую разрешению на основе изучения деформации, а не условий разрушения грунта. Другое преимущество описываемого способа испытания заключается в том, что для проведения всего опыта с разными нагрузками требуется лишь один образец. Для испытаний при трехосном напряженном состоянии необходимы по меньшей мере три-четыре образца.
На рис. 7.20 показан способ графической интерпретации результатов некоторых испытаний в замкнутой камере, выполненных в СССР. Здесь отношение о3/о1 рассматривается как функция увеличивающегося вертикального давления о1.
Разрушение образца на любой стадии испытания в замкнутой камере можно вызвать, выпуская из камеры некоторое количество жидкости, обжимающей образец (например, открывая кран 1, показанный на рис. 7.10), с регистрацией соответствующего минимального значения бокового давления о3. Считается, что оно соответствует предельному равновесию сил в момент раздавливания образца. Опыт может быть повторен несколько раз, и его результаты откладываются на диаграмму Мора обычного вида, наподобие изображенных на рис. 7.12 и 7.13. Согласно Де Бееру, полученная таким образом огибающая диаграммы Мора представляет собой две прямые линии, пересекающиеся в так называемой особой точке. Считается, что ордината этой точки соответствует сопротивлению сдвигу грунта в его естественном залегании в массиве. Было установлено, что оно несколько меньше прочности на сдвиг, полученной с помощью обычных опытов на сдвиг в условиях трехосного напряженного состояния при значениях, равных природному давлению от веса перекрывающих пород на образец грунта в естественном его залегании.
Недостатком испытания в замкнутой камере является сложность его проведения. Прежде всего для любых испытаний, продолжающихся в течение нескольких часов, требуется помещение с постоянной температурой. Кроме того, весьма трудно предотвратить утечку обжимающей образец жидкости из замкнутой под давлением камеры в период продолжительных испытаний. Наконец, используемые модели прибора, очевидно, недостаточно прочны, так как они относительно легко деформируются при высоких внутренних давлениях. Это вызывает деформацию образца грунта, которая не поддается контролю и особенно нежелательна при испытании структурных глин, так как она может вызвать частичное нарушение их структуры и тем самым их ослабление. В период уменьшения обжимающего давления о3, например, за счет уплотнения и уменьшения объема образца глины, обычно отмечается некоторое пружинящее действие всего прибора. Тем не менее представляется вполне реальным, что усовершенствование конструкции прибора сведет эти дефекты до минимума. Это улучшение должно быть осуществлено ввиду больших возможностей приборов такого типа.
