![]() |
Оставьте ссылку на эту страницу в соцсетях:
Поиск по базе документов: | Контакты | Для поиска на текущей странице: "Ctr+F" | | |
| ||
Утвержден и введен в
действие Приказом Ростехрегулирования от 15 декабря 2009
г. N 892-ст НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГРУНТЫ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ СДВИГУ ОТТАИВАЮЩИХ
ГРУНТОВ Soils. Method for
determination of thawing soil shear
resistance ГОСТ Р 53582-2009 Группа Ж39 ОКС 93.020 Дата введения 1 июня 2010 года Предисловие Цели и принципы
стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27
декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила
применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации.
Основные положения". Сведения о
стандарте 1. Разработан
Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и
конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений
НИИОСП им. Н.М. Герсеванова - филиалом Федерального
государственного унитарного предприятия "Научно-исследовательский центр
"Строительство" (ФГУП "НИЦ "Строительство"). 2. Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465
"Строительство". 3. Утвержден и
введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию
и метрологии от 15 декабря 2009 г. N 892-ст. 4. Введен впервые. Информация об
изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом
информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений
и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях
"Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены
настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно
издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты".
Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в
информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального
агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет. 1. Область
применения Настоящий стандарт
устанавливает метод лабораторного определения сопротивления сдвигу оттаивающих
глинистых, органоминеральных грунтов, а также мелких и пылеватых песков для
оценки устойчивости склонов и откосов при строительстве в районах
распространения многолетнемерзлых и сезонномерзлых
грунтов. 2.
Нормативные ссылки В настоящем
стандарте использованы ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 5180-84.
Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик ГОСТ 12071-2000.
Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов ГОСТ 12248-96.
Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости ГОСТ 12536-79.
Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава ГОСТ 20522-96.
Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний ГОСТ 24847-81.
Грунты. Методы определения глубины сезонного промерзания ГОСТ 25100-95.
Грунты. Классификация ГОСТ 30416-96.
Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения. Примечание. При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить
действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на
официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю
"Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1
января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным
указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт
заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует
руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт
отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в
части, не затрагивающей эту ссылку. 3. Термины
и определения В настоящем
стандарте использованы термины по ГОСТ 25100, а также следующие термины с
соответствующими определениями: 3.1. Оттаивающий
грунт: грунт, в котором при переходе из мерзлого состояния в талое
разрушаются криогенные структурные связи. 3.2. Граница
оттаивания (нулевая изотерма): граница раздела оттаивающего и мерзлого грунта,
движущаяся сверху вниз в процессе оттаивания. 3.3. Приконтактный слой грунта: тонкий (2 - 4 мм) слой оттаивающего
грунта вблизи границы оттаивания, имеющий наибольшие разрыхленность,
водопроницаемость, влажность и поровое давление. 3.4. Оттаявший
грунт: грунт, в котором восстанавливается структура, уменьшаются разрыхленность, водопроницаемость, влажность и поровое
давление (расположен выше приконтактного слоя). 4. Общие
положения 4.1. Настоящий
стандарт устанавливает метод лабораторного определения сопротивления сдвигу
оттаивающих грунтов. 4.2. Для испытаний
используются образцы мерзлого грунта ненарушенного и нарушенного сложения в
зависимости от свойств грунта и целевого назначения
определения характеристик грунта. Образцы мерзлого грунта ненарушенного
сложения должны сохранять форму, природную температуру, влажность и льдистость. 4.3. Горные
выработки для отбора образцов мерзлого грунта ненарушенного сложения необходимо
проходить без предварительного протаивания грунта, с
сохранением плотности, влажности и криогенной структуры. 4.4. Образцы
мерзлого грунта необходимо отбирать при отрицательной температуре окружающего
воздуха, в теплое время года - при условии их немедленной теплоизоляции и
доставки в хранилище с отрицательной температурой воздуха. Бурение скважин
допускается вести без применения жидкости, с продувкой воздухом, охлажденным до
отрицательной температуры (см. ГОСТ 12071). 4.5. Образцы грунта
нарушенного сложения (с заданными физическими свойствами) должны замораживаться
в холодильных камерах при заданной температуре в специальных формах из
нетеплопроводного материала, обеспечивающих требуемое направление теплопотока и формирование криогенной текстуры грунта. 4.6. Общие
требования к лабораторным испытаниям грунтов, оборудованию и приборам,
лабораторным помещениям, способы изготовления образцов для испытаний приведены
в ГОСТ 30416 и ГОСТ 12248. 4.7. Для испытываемых грунтов должны быть определены следующие
физические характеристики по ГОСТ 5180: суммарная влажность для мерзлого
грунта, плотность, плотность частиц, влажность на границе текучести и
раскатывания, влажность оттаивающего грунта на контакте с мерзлым грунтом,
гранулометрический и микроагрегатный составы грунтов
по ГОСТ 12536, а также должны быть вычислены коэффициент пористости, степень
заполнения объема пор льдом и незамерзшей водой, число пластичности и
показатель текучести для оттаивающего грунта. 4.8. В процессе
испытаний грунтов ведут журнал по форме, приведенной в Приложении А. 5. Сущность
метода 5.1. Испытания
оттаивающего грунта методом одноплоскостного среза по поверхности мерзлого
грунта проводят для определения следующих характеристик: сопротивления грунта
срезу 5.2. Эти
характеристики определяют по результатам испытаний образцов мерзлого грунта
нарушенного и ненарушенного сложения в одноплоскостных срезных приборах с
фиксированной плоскостью среза путем сдвига касательной нагрузкой оттаивающего
образца относительно другой его части - мерзлого образца. 5.3. Оттаивание
образцов мерзлого грунта нарушенного и ненарушенного сложения проводится сверху
вниз. Сдвиг проводится на контакте оттаивающего грунта с мерзлым слоем ("приконтактный слой"). 5.4. Сопротивление
грунта сдвигу определяют как предельное среднее касательное напряжение, при котором
образец оттаивающего грунта сдвигается по фиксированной плоскости, проходящей
на 2 - 4 мм выше поверхности мерзлого грунта при заданном нормальном
напряжении. Для определения значений 5.5. Испытания
проводят по схеме быстрого недренированного испытания
- сдвига глинистых, органоминеральных грунтов, а также мелких и пылеватых
песков. 5.6. Для испытаний
используют образцы мерзлого грунта ненарушенного сложения с природной
плотностью и влажностью - льдистостью или образцы нарушенного сложения с
заданными значениями плотности и влажности. Образцы должны иметь форму цилиндра
диаметром не менее 70 мм и высотой 0,6 - 0,7 диаметра. Примечание. По
специальному заданию могут применяться другие методы оттаивания грунта и
конструкции приборов, обеспечивающие моделирование процесса промерзания -
оттаивания и нагружения грунта. 6.
Оборудование и приборы 6.1. Все операции
по изготовлению, подготовке и испытанию образцов мерзлого грунта следует
выполнять в помещениях с постоянной отрицательной температурой (холодильных
камерах или подземных лабораториях, расположенных в толще вечномерзлых
грунтов), которая должна обеспечивать сохранность мерзлого состояния грунта,
недопущение сколов и других нарушений поверхности в процессе обработки.
Температура воздуха в помещении для подготовки образцов ненарушенного сложения
и изготовления образцов нарушенного сложения должна приниматься в соответствии
с техническим заданием или моделированием природного состояния. 6.2. Измерения,
контроль и запись значений температуры в холодильных камерах осуществляется
автоматически или с помощью термодатчиков, заленивленных
термометров и термографов. Монолиты, пробоотборники, ножи, кольца, приборы,
эксикаторы должны постоянно находиться в помещении для приготовления и
подготовки образцов или выдерживаться до начала работ не менее двух часов в
помещении с отрицательной температурой. 6.3. В состав
установки для испытаний оттаивающего грунта методом одноплоскостного сдвига по
поверхности мерзлого грунта должны входить: - срезной
прибор с фиксированной плоскостью среза, состоящий из подвижной и неподвижной
частей, включающих в себя рабочие кольца с внутренними размерами не менее 70
мм; - жесткий тепловой
штамп с регулируемой постоянной температурой; - устройство для
создания и регулирования температуры теплового штампа; - датчики (щупы и
др.) для контроля границы раздела оттаивающего и мерзлого грунта; - механизм для вертикального
нагружения образца; - механизм для
создания касательной нагрузки; - устройства для
измерения вертикальных и горизонтальных деформаций образца; - комплект
оборудования для изготовления и подготовки образцов мерзлого грунта к
лабораторным испытаниям на сдвиг оттаивающих грунтов. Принципиальная
схема установки для определения сопротивления сдвигу оттаивающего грунта на
контакте с мерзлым грунтом приведена в Приложении Б. 6.4. В
комплект оборудования для подготовки образцов мерзлого грунта к лабораторным
испытаниям на сдвиг оттаивающих грунтов должны входить: - винтовой
пресс-станок; -
кольца-пробоотборники из нержавеющей стали с режущим краем, заостренным под
углом 45°, внутренним диаметром, соответствующим диаметру образца грунта и
высотой, на 5 мм превышающей высоту образца, предназначенного для испытаний; - выталкиватель
диаметром, равным диаметру образца грунта; - пила (по дереву и
металлу); - нож из
нержавеющей стали с прямым лезвием; - эксикатор (со
льдом или снегом на дне); - технические весы; - изопаролента (или полиэтиленовая пленка, пакеты). 6.5. В комплект
оборудования для изготовления образцов мерзлого грунта нарушенного сложения дополнительно
к 6.4 должны входить: - формы для
замораживания грунта; - уплотнитель. 6.6. Формы, в
которых проводится замораживание грунта, должны быть изготовлены из
нетеплопроводного материала (органическое стекло и др.) со стенками толщиной не
менее 20 мм и обеспечивать возможность промораживания
в заданном направлении, а также исключать возможность отжатия
воды или утечки ее из грунта во время промораживания. Схема формы для
приготовления образца мерзлого грунта нарушенной структуры приведена в Приложении
В. Примечание. Для
исключения радиального оттаивания изготавливаются рабочие кольца из
нетеплопроводного материала или штамп, диаметр которого на 2 мм меньше диаметра
рабочего кольца. 7.
Подготовка образцов грунта к испытанию 7.1. Образцы
мерзлого грунта ненарушенного сложения с природной влажностью и льдистостью
вырезают из монолита или керна так, чтобы при последующем испытании он имел по
отношению к нагрузке ориентировку, соответствующую природному залеганию. 7.2. При
изготовлении образцов грунта из монолита предварительно выпиливают заготовки в
виде призм, размеры основания и высота которых должны на 2 - 3 см превышать
заданные размеры образцов. 7.3. Перед
изготовлением образцов мерзлого грунта кольца-пробоотборники нумеруют,
взвешивают, измеряют их высоту и внутренний диаметр. Кольцо-пробоотборник
смазывают с внутренней стороны тонким слоем технического вазелина и
устанавливают режущим краем на зачищенную поверхность основания призмы (или
керна). Кольцо-пробоотборник одновременно может служить рабочим кольцом. 7.4. При помощи
пресса кольцо-пробоотборник слегка вдавливают в мерзлый грунт и острым ножом
начинают срезать грунт. Постепенно надвигают кольцо на образующийся грунтовый
цилиндр до полного его заполнения. Штангенциркулем измеряют высоту образца не
менее чем в четырех различных точках, расположенных по диаметру образца в двух
взаимно перпендикулярных направлениях, проверяют взаимную параллельность
оснований образца с погрешностью 0,1 мм. Из кольца-пробоотборника образец
грунта перемещают в рабочие кольца. Образец грунта вместе с рабочим кольцом
взвешивают с погрешностью не более 0,01 г. 7.5. Для испытуемых
образцов грунта дополнительно к физическим характеристикам, указанным в 4.7,
должны быть определены тип криогенной текстуры и льдистость по ГОСТ 25100. 7.6. Образцы грунта
нарушенного сложения изготавливают из талого грунта заданного состава,
влажности и плотности. Требуемая плотность достигается уплотнением грунта при
заполнении рабочих колец. Между рабочими кольцами помещают прокладки для
создания зазора между кольцами. 7.7. Замораживание
грунта проводят в специальных формах из оргстекла, крышку формы устанавливают в
зависимости от заданных условий промораживания: при
помещении крышки снизу - промораживание сверху; при
помещении крышки сверху - промораживание снизу. Форму
с образцом помещают в помещение или холодильный шкаф с заданной отрицательной
температурой воздуха. 7.8. Во время
замораживания измеряют температуру контрольного образца грунта, в который
помещают термодатчик. Промораживание заканчивают,
когда температура контрольного образца достигнет заданного значения. После
этого образец извлекают из формы, герметизируют и сохраняют в эксикаторах (со
льдом или снегом) до испытаний. Время хранения - не более пяти суток. 7.9. До начала проведения
испытаний необходимо провести тарировку приборов. 8.
Проведение испытания 8.1. Образец грунта
в рабочих кольцах помещают в сдвиговый прибор. На образец грунта ставят
тепловой штамп и центрируют его. 8.2. Температура в
тепловом штампе создается и регулируется с помощью ультратермостата
(циркуляция антифриза или другой незамерзающей жидкости) или других нагревающих
устройств. Температура на нижней поверхности штампа не должна превышать 50 °C. 8.3. Проводят
регулировку механизма нагрузки. Закрепляют устройства для измерения
вертикальных и горизонтальных деформаций, записывают время начала испытаний и
начальные показания приборов. На образец грунта передают нормальное давление p,
при котором будет проводиться сдвиг образца. Значение p принимают по таблице 1. Таблица 1 Нормальное давление
на образец грунта с учетом
консистенции и водонасыщения ┌─────────────────────────────────────────────────┬───────────────────────┐ │ Грунты │ Нормальное
давление p,│ ├────────────────────────┬────────────────────────┤ МПа │ │ Глинистые и │Мелкие и пылеватые
пески│
│ │органоминеральные
грунты│ с коэффициентом │ │ │с
показателем текучести │ водонасыщения
S │ │ │ │ r │ │ ├────────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤ │ I
< 0,5 │ 0 - 0,50 │ 0,1; 0,15; 0,2 │ │ L │ │ │ │ 0,5 <= I
< 1,0 │ 0,50 - 0,80 │ 0,05; 0,1; 0,15 │ │ L │ │ │ │ I
>= 1,0 │ 0,80 - 1,00 │
0,025; 0,075; 0,125 │ │ L │ │ │ └────────────────────────┴────────────────────────┴───────────────────────┘ 8.4. Время
(скорость) оттаивания зависит от размеров образца, состава, плотности и
влажности грунта. В процессе оттаивания с помощью щупа (термодатчиков и др.)
контролируют температуру грунта в зоне сдвига, т.е. на границе раздела
оттаивающего и мерзлого грунта, которая должна быть расположена на 1 - 3 мм
ниже верхней части рабочего кольца в подвижной обойме (см. Приложение Б).
Устанавливают зазор 2 мм между подвижной и неподвижной частями срезной коробки. 8.5. Приводят в
действие механизм для создания касательной нагрузки и проводят срез образца грунта
не более чем за 2 мин с момента приложения нагрузки. При передаче
касательной нагрузки ступенями их значения не должны превышать 10% значения
нормального давления, при котором проводится срез, и приложение ступеней
нагрузки должно следовать через каждые 10 - 15 с. При передаче
непрерывно возрастающей касательной нагрузки скорость среза принимают в
интервале 2 - 3 мм/мин так, чтобы срез проходил в течение указанного времени. 8.6. Испытание
следует считать законченным, если при приложении очередной ступени касательной
нагрузки происходит мгновенный срез (срыв) одной части образца по отношению к
другой или общая деформация среза превысит 5 мм. При проведении
среза с постоянной скоростью за окончание испытаний принимают момент, когда
срезающая нагрузка достигнет максимального значения, после чего будет
наблюдаться некоторое ее снижение или установление постоянного значения, или
общая деформация среза превысит 5 мм. 8.7. После
окончания испытания следует разгрузить образец, извлечь рабочее кольцо с
образцом из прибора и отобрать пробы для определения влажности из зоны среза
образца. 8.8. В процессе
испытания ведут журнал, форма которого приведена в Приложении А. 9.
Обработка результатов 9.1. По измеренным
в процессе испытания значениям касательной и нормальной нагрузок вычисляют
касательные и нормальные напряжения
где Q и F -
касательная и нормальная силы к плоскости среза, кН; A - площадь среза,
см2. Определение Из каждого значения
По измеренным в
процессе испытания значениям деформации среза За сопротивление
грунта сдвигу принимают максимальное значение Если значение 9.2. Угол
внутреннего трения
Угол внутреннего
трения
где n - число
испытаний. Примечание. Для
оценки разброса экспериментальных данных и выявления ошибок испытаний перед
вычислением значений Приложение А (рекомендуемое) испытаний для определения
сопротивления оттаивающего грунта
сдвигу Объект (пункт)
____________________ Данные о
рабочем кольце и образце Сооружение
________________________ высота, мм ______________________ Шурф (скважина) N
_________________ диаметр, мм _____________________ Глубина отбора
образца, м _________ площадь, см2 ____________________ Лабораторный номер
образца ________ объем, см3
______________________ Наименование грунта
_______________ масса кольца, г _________________ Сложение грунта
___________________ масса кольца с
мерзлым грунтом, г Визуальное описание
образца
_________________________________ мерзлого грунта в
лаборатории _____ масса образца
мерзлого грунта, г ___________________________________ _________________________________ Температура в холодильной
плотность мерзлого грунта, г/см3 камере
____________________________
_________________________________ Температура штампа
________________ влажность мерзлого
грунта, д.е.
_________________________________
влажность грунта в приконтактной зоне, д.е.
______________________
визуальное описание грунта в
зоне сдвига ___________________ ┌─────┬───────┬──────┬───────┬───────┬──────┬───────┬──────┬──────┬────────┬──────┐ │Дата
│ Время │Время │Давле-
│Пока- │Время
│Пока- │Абсо-
│Каса- │Каса- │Приме-│ │испы-│снятия
│от │ние
на │зания
│от │зания │лютная│тель- │тельное │чание │ │таний│отсчета│начала│образец│инди- │начала│инди- │дефор-│ное │напря- │ │ │ │ t , ч │оттаи-│грунта │катора │сдви- │катора │мация │напря-│жение │
│ │ │
i │вания,│p,
МПа │дефор- │га,
│сдвига,│сдвига│жение
│с учетом│ │ │ │ │мин │
│мации
│мин │мм │l, мм
│тау, │поправки│ │ │ │ │ │ │осадки,│ │ │ │МПа │на │ │ │ │ │ │ │мм │ │ │ │ │трение в│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │приборе
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │тау, МПа│ │ ├─────┼───────┼──────┼───────┼───────┼──────┼───────┼──────┼──────┼────────┼──────┤ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ └─────┴───────┴──────┴───────┴───────┴──────┴───────┴──────┴──────┴────────┴──────┘ Приложение Б (рекомендуемое) УСТАНОВКИ ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ СДВИГУ ОТТАИВАЮЩЕГО ГРУНТА
НА КОНТАКТЕ С МЕРЗЛЫМ ГРУНТОМ 1 - индикатор
часового типа для измерений деформаций сдвига; 2 -
подвижная обойма; 3 - неподвижная обойма; 4 - устройство для
создания и регулирования температуры теплового штампа; 5
- индикаторы часового типа для измерения
деформации осадки; 6 - вертикальная нагрузка; 7 - тепловой штамп;
8 - оттаявший грунт; 9 - плоскость
среза; 10 - приконтактный слой (оттаивающий
грунт); 11 - граница раздела оттаивающего и мерзлого грунта;
12 - мерзлый грунт; P - сдвигающая
нагрузка Рисунок Б.1 Приложение В (рекомендуемое) ФОРМЫ ДЛЯ
ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦА МЕРЗЛОГО ГРУНТА НАРУШЕННОЙ
СТРУКТУРЫ 1 - рабочее кольцо;
2 - грунт; 3 - крышка формы; 4 - защитное кольцо
формы; 5 - кольцевая прокладка; 6 - опорное кольцо
формы; 7 - диск-вкладыш Рисунок В.1 Приложение
Г (рекомендуемое) ОБРАЗЕЦ
ГРАФИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ ОТТАИВАЮЩЕГО ГРУНТА
МЕТОДОМ ОДНОПЛОСКОСТНОГО СДВИГА График Масштаб графика: по горизонтали 10 мм - l мм для по вертикали 20 мм - 0,1 МПа для График Масштаб графика: по горизонтали 20 мм - 0,1 МПа для по вертикали 20 мм - 0,1 МПа для Рисунок Г.1 | ||
| ||
|