Испытания грунтов на сжатие в условиях одноосного напряженного состояния

Испытания при трехосном напряженном состоянии, проводимые при отсутствии бокового обжимающего давления (о3=0), известны как испытания на сжатие в условиях одноосного напряженного состояния. В эту категорию попадают и стандартные испытания на сжатие цилиндрических образцов бетона. Значение о1, вызывающее раздавливание образца, в механике грунтов рассматривается как прочность грунта на сжатие в условиях одноосного напряженного состояния и обозначается символом qu. Анализ уравнения (7.9) показывает, что величина 0cr, определяемая выражением (7.10), остается неизменной. С другой стороны, уравнение (7.11) в рассматриваемом случае упрощается и приводится к виду:

Диаграмма Мора, как показано на рис. 7.13, в применении к опыту на сжатие в условиях одноосного напряженного состояния выражается кругом, касательным к началу координат 0. Величина тmax в соответствии с выражением (7.17) оказывается при этом равной сцеплению с и остается неизменной в процессе испытаний в трехосном напряженном состоянии, если какое-либо изменение влажности грунта полностью предупреждено. Очевидно, что в таких случаях испытание на сжатие в условиях одноосного напряженного состояния вследствие своей простоты имеет значительные преимущества перед испытанием при трехосном напряженном состоянии; Как следует из данных рис. 7.14, а и б и табл. 7.1, испытание на сжатие в условиях одноосного напряженного состояния может быть с успехом использовано как классификационное испытание с точки зрения не только предельной прочности глинистого грунта, но и его деформируемости, оцениваемой по величине относительной деформации при нарушении прочности образца. Ниже будет показано, что на величину относительной деформации при этом может оказывать влияние интенсивность (скорость) приложения нагрузки на образец во времени. Однако в обычно принятых условиях, когда само испытание длится приблизительно всего 10 мин, чего можно легко достигнуть путем соответствующего регулирования скорости нагружения образца, нельзя ожидать больших отклонений в значении относительной деформации еf при раздавливании образца.

Графики зависимости между напряжениями и деформациями, приведенные на рис. 7.14,б, относятся к опытам с контролируемыми напряжениями. При испытаниях образца с контролируемой деформацией кривая В будет, вероятно, приближаться к линии ef и в этом случае точка е, определяющая пиковое напряжение, может приниматься для определения величины ef в классификационных целях.

В некоторых случаях пластичные глины имеют более высокую прочность (кривая D'), но обычно их прочность намного ниже (кривая D), чем у глин в твердой консистенции. Это обстоятельство может использоваться для определения структурной прочности глинистых грунтов. В некоторых глинах даже после нарушения их структуры все же возникают поверхности излома (см. рис. 7.15, где показана сбоку внешняя грань призматического образца).

На рис. 7.14, в приводится сечение призматического образца, подготовленного к испытанию из цилиндрического соответствующей его подрезкой. Сечение такого образца на этом рисунке отмечено по его углам буквами а. Один из получившихся сегментов грунта, например aba, может быть затем сфотографирован еще до испытания (рис. 7.16 и 7.17). После опыта из образца может быть вырезан тонкий слой асса для фиксации фотосъемкой деформации образца, сопровождавшей его раздавливание под нагрузкой. После этого грунт в уже испытанном образце переминается и вновь подготавливается для повторного испытания с целью определения структурной прочности породы. Потеря в объеме образца за счет вырезанного тонкого слоя асса может быть компенсирована одним из трех оставшихся сегментов, например сегментом ada.