ASTM D5311/D5311M - 13

    Стандартный метод циклических трехосных испытаний грунтов на прочность с регулированием нагрузки

    Active Standard ASTM D5311 / D5311M Developed by Subcommittee: D18.09

    Book of Standards Volume: 04.08


      Format Pages Price  
    PDF 36 $97.00   ADD TO CART


    Significance and Use

    5.1 Результаты циклических трехосных испытаний на прочность используются для оценки способности грунта выдерживать напряжения сдвигов, создаваемые в грунтовом массиве при землетрясениях и других циклических нагрузках.

    5.1.1 Циклические трехосные испытания на прочность могут выполняться при различных значениях действующего ограничивающего давления, которое прилагается к изотропно консолидированным образцам с целью сбора данных, необходимых для оценки циклической устойчивости грунта.

    5.1.2 Данные испытания могут проводиться при одном действующем ограничивающем давлении, обычно равном 100 кН/м2 [14,5 фунтов/кв. дюйм], либо при других значениях давлений на изотропно консолидированных образцах с целью сравнения результатов для конкретного типа грунта с результатами для других грунтов, см. ссылку (2).

    5.2 Циклическое трехосное испытание – широко используемая методика определения циклической прочности грунта.

    5.3 Циклическая прочность зависит от многих факторов, включая плотность, ограничивающее давление, прилагаемое циклическое напряжение сдвига, историю изменения напряжений, гранулярную структуру, возраст грунтового отложения, процедуру подготовки образца, а также частоту, непрерывность и форму циклической волны. Поэтому параметрам испытаний и используемому оборудованию необходимо уделять пристальное внимание.

    5.4 Имеются определенные ограничения на использование циклических испытаний для моделирования условий деформации и напряжений на элементы грунта во время землетрясений.

    5.4.1 Условия неоднородных напряжений в испытываемом образце создаются путем воздействия на торцевые пластины образца. При этом возможно перераспределение пустот в образце во время испытания.

    5.4.2 Во время двух полуциклов нагружения изотропно консолидированных образцов происходит изменение направления наибольшего главного напряжения на 90°.

    5.4.3 Максимальное циклическое сдвиговое напряжение, которое может быть приложено к образцу, задается условиями напряжения в конце консолидации и давлениями поровой воды, создаваемыми во время испытания. Для изотропно консолидированного сжимающегося (с уменьшением объема) образца, испытываемого при циклическом сжатии, максимальное циклическое сдвиговое напряжение, которое может быть приложено, равно половине исходного суммарного осевого давления. Так как несвязные грунты непригодны для воздействий натяжения, циклические сдвиговые напряжения, превышающие эту величину, будут вызывать подъем верхней пластины образца грунта. Кроме того, по мере увеличения давления поровой воды при испытаниях изотропно консолидированных образцов действующее ограничивающее давление снижается, что способствует поперечному сужению образца на этапе растяжения в цикле нагружения, и результаты за пределами данной точки становятся неверными.

    5.4.4 Хотя для циклических испытаний прочности лучше всего выбирать образцы с ненарушенной структурой, иногда необходимо восстановление структуры образцов грунта. Было показано, что различные методы восстановления образцов до одинаковой плотности могут приводить к существенно разным результатам циклической прочности. Кроме того, ненарушенные образцы почти всегда прочнее восстановленных.

    5.4.5 Взаимодействие между образцом, оболочкой и ограничивающей жидкостью влияет на результаты циклического испытания. Эффекты ввиду пластичности оболочки могут быть легко учтены в процедуре и в интерпретации результатов испытаний. Изменения давления поровой воды могут вызвать изменения проницаемости оболочки для образцов несвязных грунтов. Эти изменения могут серьезно повлиять на результаты испытаний.

    5.4.6 Полное ограничивающее давление при приложении напряжений сжатия и растяжения и постоянном давлении в камере в среднем зависит от направления. Это является существенным отличием от симметричных напряжений в случае простого сдвига при сжижении на ровной поверхности. ПРИМЕЧАНИЕ 1 — Качество результатов данного метода зависит от компетенции персонала и от пригодности используемого оборудования и установок. Организации, соответствующие критериям Методики D 3740, как правило, считаются способными квалифицированно и объективно проводить испытания/ отбор проб/ инспектирование и т.д. Достоверность результатов испытаний зависит от ряда факторов, и Методика D 3740 дает средство оценки некоторых из них.

    1. Область применения

    1.1 В данный метод испытаний входит определение циклической прочности (иногда называемой потенциалом разжижения) водонасыщенных грунтов в ненарушенном либо восстановленном состоянии путем применения циклической трехосной техники с регулированием нагрузки.

    1.2 Циклическая прочность грунта определяется по отношению к ряду факторов, в том числе, к распространению осевых деформаций, величине прилагаемых циклических напряжений, росту избыточного давления поровой воды и состоянию действующего напряжения. Подробный обзор факторов, влияющих на результаты циклических трехосных испытаний, приведен в (1).2

    1.3 Циклические трехосные испытания на прочность выполняются в условиях отсутствия дренирования с целью моделирования полевых условий, когда дренирование в существенной степени отсутствует, во время землетрясений и других явлений циклического нагружения.

    1.4 Циклические трехосные испытания на прочность являются разрушающими. Разрушение может быть определено из расчета числа циклов напряжения, необходимых для достижения предельной деформации или 100%-го показателя порового давления. См. раздел 3, Терминология.

    1.5 Данный метод испытаний общеприменим для испытаний несвязных свободно дренируемых грунтов относительно высокой водопроницаемости. При испытаниях хорошо отсортированных материалов, илистых или глинистых грунтов значения давлений поровой воды, регистрируемые для образца, могут не отражать распределения этих давлений по всему образцу. Однако данным методом можно пользоваться для большинства типов грунтов, если следить за тем, что проблемные ситуации с грунтами рассматриваются особо во время проведения испытаний и при оценке результатов испытаний.

    1.6 Все наблюдаемые и вычисляемые значения должны соответствовать указаниям по выбору числа значащих разрядов и способам округления, установленным в Методике D 6026. Процедуры сбора, регистрации и обработки данных, определенные в Методике D 6026, рассматриваются в качестве промышленного стандарта. Кроме того, в этих процедурах представлены типичные значения числа значащих разрядов, которые следует сохранять в результатах. В процедурах не учитываются различия свойств материалов, цель получения данных, специальные задачи исследований и любые практические задачи, стоящие перед пользователем. Рассмотрение числа значащих разрядов, используемого в методах анализа для инженерного проектирования, выходит за рамки данного стандарта.

    1.6.1 Метод, используемый в данном стандарте для определения процедур сбора, регистрации и обработки данных, не связан напрямую с точностью, которая может быть обеспечена для данных, предназначенных для проектирования или других задач. То, как используются результаты, полученные с помощью данного стандарта, выходит за его рамки.

    1.7 Значения, указанные в единицах СИ, либо в дюйм-фунтах [в скобках] считаются стандартными по отдельности. Значения, выраженные в каждой из систем, не являются в точности эквивалентными; поэтому каждую систему необходимо использовать независимо от другой. Объединение значений из двух систем может привести к несоответствию стандарту. Представление результатов испытаний в единицах, отличных от единиц СИ, не должно рассматриваться как несоответствие данному методу испытаний.

    1.8 Данный стандарт не претендует на полноту описания всех мер безопасности, если таковые имеются, связанных с его использованием. Вся ответственность за установление соответствующих правил техники безопасности и мер по охране здоровья, а также определение пределов применимости регламентов до начала использования данного стандарта, лежит на пользователе стандарта.

    2. Ссылочные документы