Тест oedometer является своим родом геотехнического выполняется в геотехниках , который измеряет почвенные «сек консолидации свойств. Одометрические испытания выполняются путем приложения различных нагрузок к образцу грунта и измерения отклика на деформацию . Результаты этих испытаний используются для прогнозирования того, как почва в поле будет деформироваться в ответ на изменение действующего напряжения .
Одометрические испытания предназначены для моделирования условий одномерной деформации и дренажа, которые испытывают почвы в полевых условиях. Образец почвы при испытании на эдометре обычно представляет собой круглый диск с отношением диаметра к высоте около 3: 1. Образец удерживается в жестком ограничивающем кольце, которое предотвращает боковое смещение образца грунта, но позволяет образцу набухать или сжиматься по вертикали в ответ на изменения приложенной нагрузки. Известные вертикальные напряжения прикладываются к верхней и нижней сторонам образца, как правило, с использованием свободных грузов и плеча рычага . Приложенное вертикальное напряжение изменяется, и измеряется изменение толщины образца.
Для образцов, насыщенных водой, сверху и снизу образца помещают пористые камни, чтобы обеспечить дренаж в вертикальном направлении, и весь образец погружают в воду для предотвращения высыхания. Образцы насыщенного грунта демонстрируют явление уплотнения, при котором объем грунта изменяется постепенно, чтобы дать отсроченную реакцию на изменение приложенных ограничивающих напряжений. Обычно это занимает минуты или часы, чтобы выполнить измерения в эдометре, и изменение толщины образца со временем записывается, обеспечивая измерения коэффициента уплотнения и проницаемости почвы.
Этимология
Слово "oedometer" ( / я д ɒ м ɪ т ər / ee- DO -mi-tər , иногда / oʊ д ɒ м ɪ т ər / OH- DO -mi-tər ) происходит от Древнегреческий οἰδέω ( oidéō , «набухать»), что также дало начало английскому слову edema . [1]
Его не следует путать с похожим на вид, но не связанным словом « одометр », производным от древнегреческого ὁδός ( ходос , «путь»), которое относится к устройству для измерения расстояния, пройденного транспортным средством. [2]
История
Консолидационные эксперименты были впервые проведены в 1910 году компанией Frontard. Тонкий образец (2 дюйма толщиной и 14 дюймов в диаметре) был вырезан и помещен в металлический контейнер с перфорированным основанием. Затем этот образец постепенно загружали через поршень, позволяя достичь равновесия после каждого приращения. Для предотвращения высыхания глины испытание проводилось в помещении с повышенной влажностью. [3]
Карл фон Терзаги начал свои исследования по консолидации в 1919 году в Роберт-колледже в Стамбуле. [3] Посредством этих экспериментов Терзаги начал развивать свою теорию консолидации, которая в конечном итоге была опубликована в 1923 году.
Массачусетский технологический институт играет ключевую роль в начале исследования консолидации. И Терзаги, и Артур Касагранде работали в Массачусетском технологическом институте - Терзаги с 1925 по 1929 год, а Касагранде - с 1926 по 1932 год. За это время были усовершенствованы методы испытаний и аппаратура для консолидированных испытаний. [4] Вклад Касагранде в методику одометрических испытаний включает в себя «метод Касагранде» для оценки давления предварительного уплотнения образца естественного грунта. [5] Исследования были продолжены в Массачусетском технологическом институте в 1940-х годах Дональдом Тейлором . [6]
И Британский институт стандартов, и ASTM имеют стандартизованные методы тестирования одометров. ASTM D2435 / D2435M - 11 охватывает испытание одометра путем инкрементной нагрузки. ASTM D3877, ASTM D4546 и AASHTO T216 также предоставляют соответствующие процедуры для проведения других аналогичных испытаний для определения характеристик уплотнения грунтов. [7] BS 1377-5: 1990 - соответствующий британский стандарт для тестирования одометров; более широкая серия BS 1377 также предоставляет справочную информацию и рекомендации по подготовке проб для различных геотехнических исследований. [8] Существует также два стандарта ISO по тестированию эдометров: ISO 17892-5: 2017 по тестам эдометров с возрастающей нагрузкой; [9] и BS EN ISO 17892-11: 2019 охватывают различные методы испытаний на проницаемость почвы, включая эдометрические испытания на насыщенных образцах. [10]
Оборудование
Эдометр состоит из трех компонентов: «ячейка уплотнения» для удержания образца почвы, механизма приложения известного давления к образцу и прибора для измерения изменений толщины образца. [11]
Оборудование, необходимое для выполнения теста одометра, иногда называют «комплектом теста одометра». Типичный инвентарь эдометрической лаборатории включает: [12]
- 1 х скамейка
- 3 x одометры
- 3 ячейки, 50 мм, 63,5 мм или 75 мм
- 3 x циферблат, аналоговый или цифровой
- 1 х набор веса
Ячейка уплотнения - это часть эдометра, которая удерживает образец почвы во время испытания. В центре ячейки консолидации находится кольцо для образцов, в котором удерживается образец почвы. Кольцо для образца обычно имеет форму формочки для печенья с острым краем с одной стороны, поэтому кольцо можно использовать для вырезания образца почвы из большего блока естественной почвы. Два кусочка пористого камня, которые плотно прилегают к кольцу для образца, обеспечивают дренаж воды в образец почвы, механически удерживая его. Все эти компоненты помещаются в больший цилиндр, который имеет канавки для обеспечения выравнивания компонентов и обеспечивает подачу воды и отвод к внешней водопроводной сети. Жесткий колпачок устанавливается поверх образца грунта для приложения к грунту сжимающих нагрузок. [11] [13]
Механизм нагружения эдометра прикладывает известную сжимающую нагрузку и, следовательно, известное сжимающее напряжение, поскольку диаметр фиксирован, к образцу грунта. Большинство эдометров достигают этого с помощью плеча рычага и набора свободных грузов : свободные веса создают известную гравитационную нагрузку, а плечо рычага умножается и передает нагрузку на образец почвы. [14]
Процедуры тестирования
Существует множество тестов на одометре, которые используются для измерения свойств уплотнения. Самый распространенный тип - это тест инкрементальной нагрузки (IL). [15]
Базовые приготовления
Испытания проводятся на образцах, изготовленных из ненарушенных образцов. Жесткое ограничивающее кольцо с острой кромкой используется для вырезания образца почвы непосредственно из более крупного блока почвы. Лишний грунт осторожно вырезают, оставляя образец с отношением диаметра к высоте 3 или более. Сверху и снизу образца помещают пористые камни для обеспечения дренажа. Затем на верхний пористый камень помещается жесткий загрузочный колпачок. Для насыщенных образцов почвы важно полностью погрузить кольцо образца в воду, чтобы предотвратить высыхание образца. [15]
Добавочная загрузка
Затем эта сборка помещается в загрузочную раму. На раму помещаются грузы, создающие нагрузку на почву. Сжатие образца во времени измеряется циферблатным индикатором. Наблюдая за величиной прогиба с течением времени, его можно определить, когда образец достиг конца первичного уплотнения. Затем сразу же кладут на почву еще один груз, и этот процесс повторяется. После приложения значительной общей нагрузки нагрузка на образец постепенно уменьшается. Использование коэффициента приращения нагрузки 1/2 обеспечивает достаточное количество точек данных для описания взаимосвязи между коэффициентом пустотности и эффективным напряжением для почвы. [15]
Полученные результаты
Испытания на одометре предоставляют инженерам очень полезные данные об исследуемом грунте.
Свойства консолидации
- Давление предварительного уплотнения σ ' p [16]
- Эффективное напряжение, которое отмечает границу между жесткой и мягкой деформационной реакцией грунта на нагрузку.
- Обычно указывает на высокие нагрузки в прошлом от ледников или эродированных слоев.
- Индекс рекомпрессии C R = Δ e / Δlogσ ' v [17]
- Как почва изменит объем (осядет) при нагрузках меньше давления предварительного уплотнения
- Может использоваться для приблизительного набухания из-за разгрузки
- Индекс сжатия C C = Δ e / Δlogσ ' v [17]
- Как почва изменит объем (осядет) под нагрузками, превышающими давление предварительного уплотнения
- Продолжительность первичной консолидации t p [18]
- Индекс вторичного сжатия C α = Δ e / Δlog t [18]
- Как почва изменит объем (осядет) при постоянной нагрузке
Смотрите также
- Механика грунта
- Эффективный стресс
Рекомендации
- ^ «Эдометр | Определение одометра на английском языке Оксфордскими словарями» . Оксфордские словари | Английский . Проверено 6 апреля 2019 .
- ^ "одометр | Определение одометра на английском языке Оксфордскими словарями" . Оксфордские словари | Английский . Проверено 6 апреля 2019 .
- ^ а б Бьеррум, Лауритс; Касагранде, Артур; Пек, Ральф; Скемптон, Алек. (1960). От теории к практике механики грунтов . (стр. 44) John Wiley & Sons, Inc.
- ^ Bjerrum, Laurits; Касагранде, Артур; Пек, Ральф; Скемптон, Алек. (1960). От теории к практике механики грунтов . (стр. 6-7) John Wiley & Sons, Inc.
- ^ "Коэффициент давления грунта на отдыхе", геотехнические Корреляция для почв и горных пород , John Wiley & Sons, Inc., 2018-06-01, С. 73-75,. Дои : 10.1002 / 9781119482819.ch8 , ISBN 9781119482819
- ^ Тейлор, Дональд В. (1942). Исследование консолидации глин . Массачусетский Институт Технологий
- ^ «ASTM D2435 / D2435M - 11 стандартных методов испытаний свойств одномерного уплотнения грунтов с использованием возрастающей нагрузки» . www.astm.org . Проверено 7 апреля 2019 .
- ^ «BS 1377-5: 1990 - Методы испытаний грунтов для целей гражданского строительства. Испытания на сжимаемость, проницаемость и долговечность - Британские стандарты BSI» . shop.bsigroup.com . Проверено 7 апреля 2019 .
- ^ «BS EN ISO 17892-5: 2017 - Геотехнические исследования и испытания. Лабораторные испытания грунта. Испытания с помощью эдометра с возрастающей нагрузкой» . shop.bsigroup.com . Проверено 7 апреля 2019 .
- ^ «BS EN ISO 17892-11: 2019 Геотехнические исследования и испытания. Лабораторные испытания грунта. Испытания на проницаемость» . shop.bsigroup.com . Проверено 7 апреля 2019 .
- ^ а б Сьюрсен, Мортен Андреас; Дивик, Руна. «Лабораторный тест - одометр» (PDF) . Норвежский геотехнический институт . Проверено 14 апреля 2019 .
- ^ «Набор для испытаний одометра с фронтальной загрузкой» . www.cooper.co.uk . Cooper Research Technology . Проверено 5 сентября 2014 года .
- ^ «Ячейка консолидации с плавающим кольцом» . www.humboldtmfg.com . Проверено 14 апреля 2019 .
- ^ «Уплотнение почвы - одометры» . www.pcte.com.au . Проверено 14 апреля 2019 .
- ^ a b c Терзаги, Карл; Пек, Ральф; Месри, Голамреза (1996). Механика грунтов в инженерной практике (3-е издание). (Статья 16.9) Wiley-Interscience
- ^ Терзаги, Карл; Пек, Ральф; Месри, Голамреза (1996). Механика грунтов в инженерной практике (3-е издание). (Статья 16.4) Wiley-Interscience
- ^ a b Терзаги, Карл; Пек, Ральф; Месри, Голамреза (1996). Механика грунтов в инженерной практике (3-е издание). (Статья 16.6) Wiley-Interscience
- ^ a b Терзаги, Карл; Пек, Ральф; Месри, Голамреза (1996). Механика грунтов в инженерной практике (3-е издание). (Статья 16.7) Wiley-Interscience