ГОСТ Р 59937-2021

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГРУНТЫ

Метод лабораторного определения характеристик прочности кольцевым срезом

Soils. Method for laboratory determination of strength characteristics by ring shear

ОКС 93.020

Дата введения 2022-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Научно-исследовательский центр "Строительство" (АО "НИЦ" Строительство") - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 декабря 2021 г. N 1725-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "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 (www.rst.gov.ru)

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на дисперсные грунты и устанавливает требования к методам лабораторного определения сопротивления кольцевому срезу при исследовании этих грунтов для строительства.

Настоящий стандарт не распространяется на среднезаторфованные и сильнозаторфованные грунты, торф, а также на все виды мерзлых грунтов.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 5180 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 12071 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 12536 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 25100 Грунты. Классификация

ГОСТ 30416 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 ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 25100, ГОСТ 30416, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 сопротивление вращательному срезу грунта: Сопротивление перемещению одной части грунта по отношению к его другой части под действием вращательной сдвигающей нагрузки, характеризуемое значением касательного напряжения, при котором происходит срез грунта.

3.2 прибор кольцевого среза: Прибор, применяемый для определения сопротивления срезу кольцевого образца грунта путем вращения одной части срезной камеры относительно другой.

3.3 консолидация [предварительное уплотнение] грунта: Консолидация заданным эффективным напряжением консолидации , кольцевого образца грунта до завершения фильтрации поровой воды, которая проводится перед испытанием на срез.

3.4 угол внутреннего трения грунта: Угол наклона прямой зависимости сопротивления срезу грунта от вертикального давления к оси абсцисс.

3.5 сцепление грунта удельное: Параметр прямой зависимости сопротивления грунтов срезу от вертикального давления , определяемый как отрезок прямой на оси ординат.

     4 Общие положения

4.1 Настоящий стандарт регламентирует порядок проведения лабораторных консолидированно-дренированных испытаний кольцевых образцов грунтов методом вращательного среза для определения характеристик прочности при их исследованиях для строительства.

4.2 Методика лабораторных испытаний грунтов, оборудование и приборы, способы изготовления образцов для исследований должны соответствовать требованиям ГОСТ 30416.

4.3 Для проведения испытаний на образцах ненарушенного сложения необходимо обеспечить сохранение природной структуры и влажности грунтов. Отбор монолитов и подготовку образцов для испытаний следует проводить в соответствии с ГОСТ 12071.

4.4 Определение физических характеристик испытуемых грунтов влажности, плотности, плотности частиц, влажности на границах текучести и раскатывания следует выполнять по ГОСТ 5180. Изучение гранулометрического состава грунтов - по ГОСТ 12536. Для испытуемых образцов грунта должны быть вычислены: плотность скелета грунта, коэффициент пористости, степень влажности, число пластичности и показатель текучести (для связных дисперсных грунтов).

4.5 Процесс выполнения испытаний и их результаты записывают в журнале, рекомендуемая форма которого приведена в приложении А. При автоматизации испытаний результаты выводят на компьютер в форме паспорта (протокола) испытания.

4.6 В отчет об испытаниях включают следующие основные сведения:

- наименование выполненных испытаний;

- данные по идентификации образца (сведения о площадке, номер буровой скважины, глубину отбора, номер пробы, номер испытания, и т.п.);

- сведения о методе подготовки образца (ненарушенного или нарушенного сложения, предварительное водонасыщение);

- характеристики образца (начальные размеры, физические характеристики до проведения среза и после окончания);

- данные по методике испытаний;

- результаты испытаний (таблицы с числовыми значениями нагрузок и деформаций, графики испытаний, числовые значения полученных характеристик).

При необходимости допускается приводить другую дополнительную информацию.

     5 Сущность метода

5.1 Вращательный срез кольцевого образца грунта, предварительно нагруженного нормальной к плоскости среза нагрузкой, для определения эффективных значений угла внутреннего трения сцепления с и остаточных значений угла внутреннего трения , удельного сцепления .

5.2 Испытание проводят путем приложения вращательной нагрузки предварительно консолидированного образца кольцевой формы для среза одной части образца относительно другой в условиях открытого дренажа, обеспечивающего полное рассеивание избыточного порового давления в процессе испытания. Для определения значений углов внутреннего трения и удельных сцеплений c и необходимо выполнить не менее трех испытаний идентичных образцов при различных значениях нормального напряжения.

Примечание - Значение вертикальной нагрузки на образец грунта должно быть подобрано таким образом, чтобы исключить выдавливания грунта в зазор между подвижной и неподвижной частями срезной камеры.

5.3 По способу приложения срезающей нагрузки различают следующие схемы проведения испытаний в статическом и кинематическом режимах.

В статическом режиме срез осуществляют путем приложения ступенчато возрастающей сдвигающей нагрузки, в кинематическом режиме вращательный срез проводят с заданной постоянной скоростью углового смещения.

Примечание - По специальному заданию допускается применять другие схемы проведения испытаний.

     6 Оборудование и приборы

6.1 Для проведения испытаний методом кольцевого среза используют оборудование, которое состоит из следующих основных узлов:

- камеры вращательного среза, разделенной на верхнюю и нижнюю части и обеспечивающую возможность вращательного смещения этих частей относительно друг друга. Камера должна обеспечивать фиксацию образца между двумя кольцевыми штампами и передачу на образец вертикальных сжимающих и вращательных усилий. Принципиальная конструкция камеры представлена в приложении Б;

- механизма для вертикального нагружения образца;

- механизма для создания вращательной срезающей нагрузки;

- устройства, позволяющие проводить измерение вертикальной нагрузки и вращающего усилия, а также вертикальных деформаций образца и углового смещения;

- рабочих колец для помещения образца грунта с размерами в соответствии с 7.2;

- жестких перфорированных штампов для передачи нормальных нагрузок на образец, равномерного распределения касательных напряжений при срезе и обеспечения свободного дренажа воды.

6.2 В зависимости от положения поверхности среза могут быть применены два типа устройств: тип А - с фиксированной поверхностью среза, тип Б - где поверхность среза не фиксируется.

Типичные схемы приборов приведены в приложении Б.

6.3 Конструкция камеры должна обеспечивать возможность приложения вращательного усилия по поверхности среза параллельной поверхности образца и центрированную передачу вертикальной нагрузки на штамп.

6.4 Допускается использовать различные конструкции механизма вертикального нагружения - рычажного, электромеханического, гидравлического, пневматического и др., при условии создания и поддержания постоянного нормального напряжения во время уплотнения и среза образца.

6.5 При кинематическом режиме нагружения механизм для передачи сдвигающей нагрузки должен выполнять вращение со скоростью, обеспечивающей возможность полного рассеивания порового давления во время среза.

6.6 Для равномерного распределения касательных напряжений в приборах типа В верхняя и нижняя части образца должны быть закрыты достаточно шероховатыми и зазубренными перфорированными штампами для развития сильного сцепления с образцом грунта. Зубцы должны иметь глубину от 10 до 15% от первоначальной высоты образца.

6.7 Воздействие на образец (усилие, давление, перемещение) должно производиться с точностью не менее 5%-ного значения требуемого воздействия. Устройства (приборы), создающие воздействие на образец (усилие, давление, перемещение) должны быть аттестованы.

6.8 Измерительные устройства (приборы) должны обеспечивать измерения с дискретностью (ценой деления для механических, разрешающей способностью для электронных) не менее:

- при измерении вертикальной и горизонтальной нагрузки на образец - 2% максимальной нагрузки при испытании;

- для измерения крутящего момента должны иметь точность 1% фактического значения или в пределах 0,1 Нм, в зависимости от того, какое значение больше;

- при измерении вертикальной деформации образца - 0,02% начальной высоты образца, или 0,02 мм, в зависимости от того, какое значение больше;

- угловое смещение измеряют с точностью до 1° или выше.