Утвержден и введен в
действие
Приказом Росстандарта
от 20 октября 2011
г. N 475-ст
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГРУНТЫ
МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК
СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ СДВИГУ ГРУНТОВ В ДОРОЖНОМ
СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Soils. Methods of
laboratory determination
of characteristics of
shear resistance of soils
in road construction
ГОСТ Р 54476-2011
Группа Ж39
ОКС 13.080;
ОКСТУ 5709
Дата введения
1 мая 2012 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
Открытым акционерным обществом "Дорожный научно-исследовательский институт
"СоюздорНИИ" (ОАО "СоюздорНИИ")
при участии Государственного технического университета МАДИ (ГТУ МАДИ).
2. Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465
"Строительство".
3. Утвержден и
введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию
и метрологии от 20 октября 2011 г. N 475-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 методы лабораторного определения характеристик сопротивляемости
сдвигу грунтов, используемых в строительстве автомобильных дорог [1] в качестве
оснований насыпей, а также материала насыпей и имеющих в природных условиях
низкую прочность вследствие особенностей состава и высокой влажности. К таким
грунтам следует относить особые грунты, определяемые как "слабые", а
также глинистые грунты с повышенной влажностью и переувлажненные (см. раздел
3). Указанные выше грунты в качестве естественных оснований других инженерных
сооружений обычно не используются. При воздействии на грунтовую толщу, сложенную
такими грунтами, самых малых (менее 0,05 МПа) нагрузок, в частности от типовых
насыпей высотой до 3 м, грунты могут работать на сдвиг в неконсолидированном
состоянии.
Характеристики
прочности используемых в дорожном строительстве и не относящихся к упомянутым выше грунтов определяют по методике
неконсолидированных - недренированных (быстрых)
сдвигов по ГОСТ 12248.
2.
Нормативные ссылки
В настоящем
стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 5180-84.
Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12248-96.
Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 22733-2002.
Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
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.
В настоящем
стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1. Слабые грунты:
связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания
менее 0,075 МПа (при испытании приборами вращательного среза) или модуль осадки
более 50 мм/м при нагрузке 0,25 МПа (модуль деформации ниже 5 МПа). При
отсутствии данных испытаний к слабым грунтам следует относить торф и заторфованные грунты, илы, сапропели, глинистые грунты с
коэффициентом консистенции свыше 0,5, иольдиевые
глины, грунты мокрых солончаков.
3.2. Максимальная
плотность и оптимальная влажность: параметры, определяемые при испытании грунта
методом стандартного уплотнения по ГОСТ 22733.
3.3. Максимальная
влажность: наибольшая влажность, при которой возможно получить коэффициент
уплотнения 0,9 по ГОСТ 22733.
3.4. Допустимая
влажность: максимальная влажность, при которой еще возможно при устройстве
земляного полотна автомобильных дорог уплотнение грунта до требуемого
коэффициента уплотнения.
3.5. Грунты с
повышенной влажностью: глинистые грунты с влажностью от
допустимой до максимальной.
3.6. Грунты
переувлажненные: глинистые грунты с влажностью, превышающей максимальную.
3.7. Коэффициент
уплотнения: отношение плотности сухого грунта к максимальной плотности сухого
грунта при испытании по методу стандартного уплотнения по ГОСТ 22733.
4. Общие
положения
4.1. Настоящий
стандарт устанавливает метод лабораторного определения характеристик прочности немерзлых слабых грунтов ненарушенной структуры и
нарушенной (искусственно уплотненных) при испытании на одноплоскостный
срез.
4.2. Общие
требования к лабораторным испытаниям грунтов, оборудованию и приборам,
лабораторным помещениям, способам изготовления образцов для испытаний приведены
в ГОСТ 30416.
4.3. Для учета
статистического характера распределения прочностных свойств грунтов
в пределах выделенного инженерно-геологического элемента (ИГЭ) для испытания
используют образцы грунта, имеющие природную влажность, близкую к среднемедианному (среднеарифметическому) или к заданному
расчетному значению (с заданной обеспеченностью) для данного ИГЭ.
4.4. Для
испытываемых грунтов должны быть определены физические характеристики по ГОСТ
5180 <*>: влажность, плотность, плотность частиц, влажность на границах
раскатывания и текучести, гранулометрический состав, а для грунтов,
используемых в насыпях, - параметры стандартного уплотнения по ГОСТ 22733. При
этом должны быть вычислены все требующиеся в соответствии с заданием на
проведение испытаний характеристики, в том числе обязательно определяют степень
водонасыщения испытываемых образцов.
--------------------------------
<*>
Допускается использовать ускоренные методы, если это предусмотрено заданием на
испытания.
4.5. В процессе
испытаний на сдвиг ведут журнал, форма которого приведена в Приложении А.
5. Метод
определения характеристик прочности
при одноплоскостном
срезе
5.1.
Сущность метода и исходные предпосылки
5.1.1. Испытания на
сдвиг проводят для определения сдвиговых характеристик (удельного сцепления 
и угла внутреннего трения 
), в
зависимости от влажности грунта в момент сдвига. Принципиальная схема испытаний
на одноплоскостный сдвиг представлена в ГОСТ 12248.
5.1.2. При
проведении испытаний и последующей интерпретации результатов исходят из
положений, что сопротивляемость сдвигу 
практически полностью водонасыщенного
грунта описывается выражением
,
(5.1)
где p - полное
нормальное давление на площадке сдвига, МПа;
- угол внутреннего трения, соответствующий
плотности - влажности грунта в момент сдвига, град;
- удельное сцепление, также соответствующее
плотности - влажности в момент сдвига.
В общем случае
удельное сцепление может состоять из двух частей:
,
(5.2)
где 
- часть полного сцепления, имеющая
водно-коллоидную природу и обусловленная наличием восстанавливающихся
связей;
- часть полного сцепления, имеющая
невосстанавливающийся характер.
Для грунтов,
входящих в область применения настоящего стандарта, значение обычно пренебрежимо мало. В случае, если оно существенно, его можно выделить испытанием
"плашка по плашке" в соответствии с ГОСТ 12248.
5.2.
Оборудование и приборы
5.2.1.
Принципиальная схема установки для испытаний представлена в ГОСТ 12248.
5.2.2. Конструкция
срезного (сдвигового) прибора должна обеспечивать передачу первоначального
вертикального давления на образец (от веса штампа и измерительных приборов) не
более 0,01 МПа.
5.2.3. При
тарировании срезной коробки для прибора устанавливают поправки на преодоление
трения подвижной части коробки.
5.2.4. Для
уменьшения изменения влажности образца в процессе испытания применяют штампы
без перфорации или с водонепроницаемыми прокладками.
5.3.
Проведение испытаний
5.3.1. Определяют
начальную (исходную) влажность образцов, предназначенных для испытаний.
5.3.2.
Выбирают значения нормальных нагрузок, при которых будет проводиться срез,
исходя из следующих основных условий:
- максимальные
нормальные напряжения принимаются на 30% - 50% больше значения вертикальных
нормальных напряжений, которые могут возникнуть в грунте под расчетной
нагрузкой от проектируемого сооружения, но не выше значений напряжений, при
которых может происходить выдавливание грунта через зазоры в сдвиговом приборе;
- минимальная
нагрузка принимается такой, чтобы значение сопротивляемости грунта сдвигу под
нагрузкой оказалась не более значения этой нагрузки, в противном случае
получаемую экспериментальную точку при окончательной обработке результатов и их
анализе не учитывают;
- промежуточное
значение нормальной нагрузки назначают равным
среднеарифметическому максимального и минимального значений.
Примечание.
Максимальное и минимальное значения нагрузки следует уточнять в процессе
проведения испытания первого образца.
5.3.3. Проводят
сдвиг под каждой из установленных по 5.3.2 нормальных нагрузок, как правило, не
менее четырех образцов <*>, имеющих разную влажность. Сдвиг проводят по
схеме неконсолидированных - недренированных испытаний
(быстрый сдвиг). Допускается проводить по два сдвига на каждом образце под
двумя разными нагрузками (сначала под меньшей, а затем
под большей), что позволяет сократить число образцов для испытания. В этом
случае начальная высота образца должна быть не менее 3 см.
--------------------------------
<*>
Допускается уменьшение числа срезов в процессе испытаний в зависимости от
получаемых результатов (от практического влияния плотности - влажности в
рассматриваемом диапазоне ее значений на сопротивляемость сдвигу).
Различие образцов
по влажности в момент сдвига достигается следующими различными способами:
- выдерживанием
каждого из серии образов, предназначенных для сдвига в течение различного
времени, при той же нормальной нагрузке, под которой проводится сдвиг. В этом случае первый образец сдвигают немедленно после приложения
заданной нормальной нагрузки, а второй образец - только после выдерживания его
под этой нагрузкой до практически полного завершения консолидации; два других
образца перед сдвигом выдерживают под нагрузкой с таким расчетом, чтобы
влажность их в момент сдвига имела два различных промежуточных значения в
интервале между значениями влажности первого и второго образцов;
- выдерживанием
образцов в течение различного времени под одной и той же достаточно большой
уплотняющей нагрузкой, значение которой должно быть не менее значения
максимальной нормальной нагрузки при сдвиге. Предельное значение уплотняющей
нагрузки определяют в этом случае возможностью ее передачи на образец без
выдавливания грунта в зазоры. Чем больше уплотняющая нагрузка (в пределах
возможного), тем меньше времени будет затрачено на проведение испытания. В этом
случае испытывают по одному образцу под каждой нормальной нагрузкой без
предварительного выдерживания под уплотняющей нагрузкой;
- выдерживанием (с
целью ускорения консолидации) образцов до практически полной консолидации под
четырьмя различными нагрузками, значение наибольшей из которых должно быть
примерно в полтора-два раза больше значения максимальной нормальной нагрузки
при сдвиге. При этом три образца из серии также не подвергают предварительному
уплотнению.
Примечания. 1.
Предварительное выдерживание образцов под нагрузкой может проводиться как в
самих сдвиговых приборах (до установки зазора), так и в стандартных приборах
предварительного уплотнения.
2. Оперативный контроль за изменением влажности образца во времени при их
предварительном уплотнении может осуществляться по значениям осадков образцов,
фиксируемых мессурами.
5.3.4. Каждый из
четырех образцов с различной влажностью испытывают на сдвиг под одной и той же
нормальной нагрузкой. Аналогично проводят испытания образцов под остальными
двумя нормальными нагрузками.
5.3.5. Если
предварительное уплотнение проводилось в приборе предварительного уплотнения,
то после загрузки образца в сдвиговый прибор и приложения к нему заданной
нормальной нагрузки сдвиг следует проводить немедленно, не дожидаясь завершения
вертикальной деформации.
5.3.6.
Предварительное уплотнение и сдвиг рассматриваемых грунтов следует проводить
без насыщения образцов водой.
5.3.7.
Интенсивность сдвига должна быть такой, чтобы сдвиг произошел за 1 - 3 мин.
При ступенчатом
приложении сдвигающей нагрузки (гири) очередную ступень сдвигающей нагрузки
следует прикладывать, не дожидаясь прекращения деформации от предыдущей
ступени. Достаточно убедиться в том, что деформация сдвига носит затухающий характер,
что устанавливается путем сопоставления 4 - 5 отсчетов с интервалом 3 - 5 с.
5.3.8 При использовании ступенчатой нагрузки следует применять
небольшие ступени сдвигающей нагрузки (100 - 200 г на рычаг) в зависимости от
консистенции грунта.
Сдвиг считается
завершенным при получении незатухающей деформации, завершающейся срывом
образца.
При применении
автоматического записывающего устройства и непрерывного нагружения
момент завершения сдвига определяют непосредственно по диаграмме.
5.3.9. Немедленно
после завершения сдвига и извлечения образца из прибора из зоны сдвига отбирают
пробу на влажность (в случае срыва пробу отбирают из обеих половинок образца).
5.4.
Обработка результатов испытаний
5.4.1. Результаты
каждого отдельного испытания наносят в виде экспериментальных точек на
полулогарифмическую сетку координат, где по оси абсцисс откладывают влажность
грунта в зоне сдвига W в линейном масштабе, а по оси ординат - значение
сопротивляемости сдвигу в логарифмическом масштабе. Точки, относящиеся
к одной и той же нормальной нагрузке при сдвиге, обозначают одинаково и через
них проводят осредняющие прямые (см. рисунок 1 а),
отражающие собой зависимости сопротивляемости испытываемого грунта сдвигу при
заданной нормальной нагрузке от его влажности в момент сдвига в зоне сдвига. Построенные по точкам прямые необходимо графически проэкстраполировать до значения исходной влажности грунта.
Рисунок 1.
Пример обработки результатов сдвиговых испытаний
5.4.2. Полученный
график перестраивают в графики зависимости значений от значений нормальной нагрузки (см. рисунок 1
б) для различных влажностей. Через полученные точки проводят осредняющие прямые, соответствующие двучленной линейной
зависимости, параметры которой определяют искомые сдвиговые характеристики и .
5.4.3. Затем строят
графики искомых зависимостей 
и 
,
являющиеся конечным результатом обработки экспериментальных данных (см. рисунок
1 в). Значения ,
град, следует устанавливать с точностью до 30', а , МПа,
- с точностью до третьего знака после запятой.
Приложение А
(обязательное)
испытаний грунта на сдвиг
по методике "плотность - влажность"
Исходные данные
Дата отбора проб _______________________ Дата испытаний ___________________
Объект Данные прибора:
_________________ ПК ___________________
Поперечник N ___________________________ Сдвиговой прибор:
Глубина отбора монолита_________________ - одноплоскостной ________________
- двухплоскостной ________________
Инженерно-геологический Передаточное число рычагов для:
элемент ________________________________ - нормальной нагрузки ____________
Природная влажность ____________________ - сдвиговой нагрузки _____________
Коэффициент заполнения пор водой _______ Высота образца, см _______________
Режим загружения _________________
Результаты испытаний
|
Нормальные
|
Предельное |
Сопротивляемость |
Плотность - |
Примечание |
|
|
|
|
|
|
Испытание провел: __________________________________
Проверил: __________________________________________
БИБЛИОГРАФИЯ
[1] СНиП
2.05.02-85 Автомобильные дороги
ТЕХНОРМАТИВЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЕЙ И ПРОЕКТИРОВЩИКОВ
Copyright © www.docstroika.ru, 2013 -
2023