RU2569915C1 - Determination of soil density at compression tests - Google Patents

Determination of soil density at compression tests Download PDF

Info

Publication number
RU2569915C1
RU2569915C1 RU2014139936/28A RU2014139936A RU2569915C1 RU 2569915 C1 RU2569915 C1 RU 2569915C1 RU 2014139936/28 A RU2014139936/28 A RU 2014139936/28A RU 2014139936 A RU2014139936 A RU 2014139936A RU 2569915 C1 RU2569915 C1 RU 2569915C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil
density
sample
specimen
dried
Prior art date
Application number
RU2014139936/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Петрович Кузьмин
Иван Сергеевич Вахрин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2014139936/28A priority Critical patent/RU2569915C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2569915C1 publication Critical patent/RU2569915C1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: claimed process comprises the determination of the soil specimen main bulk. Measurements are executed at, at least, two pressure stages (in odometer). Note here that at pressure increases from the step to another one, the soil deformation increment is measured up to deformation stabilization. Note here that, additionally, the extra specimen of made. Then, extra identical specimen is dried to a constant mass. Then, it is dried to said constant mass. Now, dried soil specimen weight and volume are measured to calculate the dried soil initial density. Then, the specimen density is defined for all pressure stages. Note also that drying can be made up to 105°C to settling of the constant mass. Soil density for all pressures can be defined by he formula
Figure 00000001
, where ρd,0 is dry soil density, h0 is the specimen initial height, Δh is the absolute specimen deformation.
EFFECT: expanded applications.
2 cl

Description

Изобретение относится к области инженерной геологии, в частности к определению физических характеристик грунтов, и может быть использовано при испытании образцов грунта в условиях невозможности бокового расширения (компрессионных испытаниях).The invention relates to the field of engineering geology, in particular to the determination of the physical characteristics of soils, and can be used when testing soil samples under conditions of the impossibility of lateral expansion (compression tests).

Известен «СПОСОБ ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ» RU 2328718 [1], заключающийся в том, что для определения характеристик грунта путем воздействия на него ударами поочередно поднимаемого и сбрасываемого тарированного груза с заданной высоты собирают контейнер, устанавливают его на жесткое неподвижное основание, загружают в него слой подготовленного к испытанию увлажненного образца грунта и устанавливают на него наковальню, а затем устанавливают на наковальню стержень с подвижным тарированным грузом и путем попеременного поднятия груза на заданную высоту и сбрасывания груза на наковальню заданным количеством ударов уплотняют этот слой образца грунта, а после обработки данных по необходимому количеству образцов устанавливают зависимость плотности скелета грунта от влажности и по графику этой зависимости определяют максимальную плотность скелета грунта (Y макс) и оптимальную влажность (W опт), при которой достигнута максимальная плотность.The well-known "METHOD OF LABORATORY DETERMINATION OF THE MAXIMUM DENSITY OF SOIL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION" RU 2328718 [1], which consists in the fact that to determine the characteristics of the soil by impacts of it alternately lifted and dumped tared cargo from a given height collect the container, set it hard, set it fixed base, load into it a layer of a moistened soil sample prepared for testing and install an anvil on it, and then install a rod with a movable anvil This layer of soil sample is compacted with an arided load and by alternately lifting the load to a predetermined height and dropping the load onto the anvil with a specified number of strokes, and after processing the data on the required number of samples, the dependence of the density of the soil skeleton on moisture is established and the maximum density of the soil skeleton is determined from the schedule of this dependence ( Y max) and optimum humidity (W opt) at which the maximum density is reached.

Недостатками известной конструкции является неточность определения характеристик грунта, определяемая импульсным характером воздействия на грунт.The disadvantages of the known design is the inaccuracy in determining the characteristics of the soil, determined by the pulsed nature of the impact on the soil.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЕСЧАНОГО ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ» RU 2098553 [2], включающий определение объема образца грунта, измерения производят на более чем двух ступенях давления (в одометре), причем при увеличении давления от ступени к ступени измеряют приращение деформации грунта (при измерении образцы выдерживают до стабилизации деформации).Closest to the claimed technical solution is the "METHOD FOR STABILIZING A SAND SOIL BASIS" RU 2098553 [2], including determining the volume of a soil sample, measurements are made at more than two pressure steps (in the odometer), and with increasing pressure from the step to the step, the strain increment is measured soil (during measurement, the samples are maintained until the deformation is stabilized).

Известный способ позволяет получить более точные и объективные измерения компрессионных параметров грунта по сравнению с [1].The known method allows to obtain more accurate and objective measurements of the compression parameters of the soil in comparison with [1].

Недостатком известного способа является невозможность определения взаимосвязи деформационных характеристик грунтов от показателей физических их свойств и, соответственно, узкая область применения способа.The disadvantage of this method is the inability to determine the relationship of the deformation characteristics of soils from indicators of their physical properties and, accordingly, the narrow scope of the method.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение области применения благодаря возможности определения плотности сухого грунта на всех ступенях давления без дополнительных операций и измерений.The technical result of the invention is the expansion of the scope due to the possibility of determining the density of dry soil at all pressure levels without additional operations and measurements.

Технический результат достигается тем, что способ определения плотности сухого грунта при компрессионных испытаниях, включающий определение объема основного образца грунта, измерения производят на более чем двух ступенях давления (в одометре), причем при увеличении давления от ступени к ступени измеряют приращение деформации грунта (при измерении образцы выдерживают до стабилизации деформации), характеризуется тем, что дополнительно изготавливают идентичный основному дополнительный образец, производят высушивание дополнительного идентичного образца грунта до установления постоянной массы, измеряют массу и объем высушенного образца грунта, рассчитывают начальную плотность высушенного грунта, затем определяют путем вычислений плотность грунта на всех ступенях давления.The technical result is achieved by the fact that the method of determining the density of dry soil during compression tests, including determining the volume of the main soil sample, measurements are performed at more than two pressure levels (in the odometer), and when the pressure increases from step to step, the soil strain increment is measured (when measuring the samples are maintained until the deformation is stabilized), characterized in that they additionally produce an additional identical sample identical to the main one, and additional dentichnogo soil sample until a constant weight was measured weight and volume of the dried soil sample, calculate the initial density of the dried soil is then determined by calculating the density of the soil at all pressure levels.

Высушивание образцов грунта можно производить при 105ºC до установления постоянной массы. Указанные параметры высушивания позволяют гарантированно удалить воду при малом разрушении исходной структуры образца.Drying of soil samples can be done at 105ºC until a constant weight is established. The indicated drying parameters make it possible to reliably remove water with little destruction of the initial structure of the sample.

Плотность грунта для всех значений давлений можно определять по формуле

Figure 00000001
, где
Figure 00000002
- начальная плотность сухого грунта; h0 - начальная высота образца грунта; Δh=hi-h0 - абсолютная деформация.The soil density for all pressure values can be determined by the formula
Figure 00000001
where
Figure 00000002
- initial density of dry soil; h 0 is the initial height of the soil sample; Δh = h i -h 0 is the absolute deformation.

Указанная формула позволяет определить плотность на всех ступенях давления при минимальном наборе вычисляемых параметров.This formula allows you to determine the density at all pressure levels with a minimum set of calculated parameters.

Характеристики деформационных свойств грунтов определяют по результатам испытаний образцов в компрессионных приборах (одометрах), исключающих возможность бокового их расширения при действии вертикального давления. Обычно используют приборы с нагружением образцов ступенями с выдержкой на каждой ступени давления до условной стабилизации деформаций. В процессе экспериментов на каждой ступени давления фиксируют деформации образца.The characteristics of the deformation properties of soils are determined by the results of tests of samples in compression devices (odometers), which exclude the possibility of lateral expansion under the action of vertical pressure. Usually, instruments are used with loading the samples in stages with holding at each pressure stage until the deformations are conditionally stabilized. During the experiments, deformations of the sample are recorded at each pressure stage.

Для определения коэффициента сжимаемости a0 и модуля деформации E по результатам испытания на каждой ступени вычисляют:To determine the compressibility coefficient a 0 and the deformation modulus E from the test results at each stage, calculate:

- абсолютную вертикальную деформацию образца грунта Δh;- absolute vertical deformation of the soil sample Δh;

- относительную вертикальную деформацию образца грунта

Figure 00000003
- relative vertical deformation of the soil sample
Figure 00000003

- коэффициент пористости грунта ei при давлении pi по формуле- coefficient of porosity of the soil e i at a pressure p i according to the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где eo - начальный коэффициент пористости; pi - давление на образец;where e o is the initial coefficient of porosity; p i is the pressure on the sample;

Figure 00000005
Figure 00000005

Начальные значения физических характеристик грунта определяют расчетным путем по измеренным значениям массы m и объема V образца, массы сухого образца md и объема твердых частиц Vd:The initial values of the physical characteristics of the soil are determined by calculation from the measured values of the mass m and the volume V of the sample, the mass of the dry sample m d and the volume of solid particles V d :

- плотность сухого грунта- density of dry soil

Figure 00000006
Figure 00000006

- влажность грунта- soil moisture

Figure 00000007
Figure 00000007

- коэффициент пористости- porosity coefficient

Figure 00000008
Figure 00000008

- относительное содержание воздуха [1]- relative air content [1]

Figure 00000009
Figure 00000009

Из приведенных в (1 - 5) показателей физических характеристик грунтов на каждой ступени давления компрессионных испытаний определяется только коэффициент пористости по формуле (1). В процессе компрессионных испытаний образцов масса сухого грунта md остается постоянной.From the indicators of soil physical characteristics given in (1 - 5) at each pressure stage of compression tests, only the porosity coefficient is determined by the formula (1). During the compression testing of the samples, the dry soil mass m d remains constant.

Способ определения плотности сухого грунта ρd в процессе компрессионных испытаний заключается в том, что из исследуемого грунта изготавливают два идентичных образца. Один образец используют для определения физических характеристик грунта, в том числе начальной плотности сухого грунта ρd,0. Для этого определяют начальный объем образца V0, высушивают его при температуре 105ºC до установления постоянной массы, определяют массу высушенного образца md и вычисляют начальную плотность сухого грунта по формулеThe method for determining the density of dry soil ρ d during compression tests is that two identical samples are made from the test soil. One sample is used to determine the physical characteristics of the soil, including the initial density of dry soil ρ d, 0 . To do this, determine the initial volume of the sample V 0 , dry it at a temperature of 105 º C to establish a constant mass, determine the mass of the dried sample m d and calculate the initial density of dry soil by the formula

Figure 00000010
Figure 00000010

Второй образец помещают в металлический цилиндр компрессионного прибора, испытывают его под ступенчато-возрастающим давлением с выдержкой на каждой ступени до условной стабилизации деформации и определением абсолютной деформации образца Δh. При испытаниях в условиях невозможности бокового расширения объем образца изменяется только за счет изменения его высоты и определяется по формулеThe second sample is placed in the metal cylinder of the compression device, it is tested under stepwise increasing pressure with exposure at each stage until the deformation is conditionally stabilized and the absolute deformation of the sample Δh is determined. When tested in conditions of the impossibility of lateral expansion, the volume of the sample changes only due to a change in its height and is determined by the formula

Figure 00000011
Figure 00000011

где S - площадь поперечного сечения образца, h0 - начальная высота образца.where S is the cross-sectional area of the sample, h 0 is the initial height of the sample.

Так как масса сухого грунта mdd,0Sh0 при этом остается неизменной, плотность его на всех ступенях давления на основании зависимостей (6) и (7) определяется по формулеSince the mass of dry soil m d = ρ d, 0 Sh 0 remains unchanged, its density at all pressure levels based on dependencies (6) and (7) is determined by the formula

Figure 00000012
Figure 00000012

Пористость и коэффициент пористости определяются соответственно формуламиPorosity and porosity coefficient are determined respectively by the formulas

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Подставляя в (9) и (10) найденное выражение (8), находим пористость и коэффициент пористости на всех ступенях давленияSubstituting the found expression (8) into (9) and (10), we find the porosity and porosity coefficient at all pressure steps

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Таким образом, на всех ступенях давления при компрессионных испытаниях талых грунтов можно установить зависимости коэффициента сжимаемости a, пористости n и коэффициента пористости e от плотности сухого грунта ρd.Thus, at all pressure levels during compression tests of thawed soils, it is possible to establish the dependences of the compressibility coefficient a, porosity n, and porosity coefficient e on the density of dry soil ρ d .

Технический результат - расширение области применения достигается применением сравнительного анализа образцов грунта, в том числе и талого для получения всего набора деформационных характеристик грунта.The technical result - the expansion of the scope is achieved by using a comparative analysis of soil samples, including melt to obtain the whole set of deformation characteristics of the soil.

Промышленное применение. Предлагаемый способ измерения деформационных характеристик грунтов при компрессионных испытаниях может с успехом применяться для исследования грунтов.Industrial application. The proposed method for measuring the deformation characteristics of soils during compression tests can be successfully used for soil research.

Claims (2)

1. Способ определения плотности сухого грунта при компрессионных испытаниях, включающий определение объема основного образца грунта, измерения производят на более чем двух ступенях давления, причем при увеличении давления от ступени к ступени измеряют приращение деформации грунта, отличающийся тем, что дополнительно изготавливают идентичный основному дополнительный образец, производят высушивание дополнительного идентичного образца грунта до установления постоянной массы, измеряют массу и объем высушенного образца грунта, рассчитывают начальную плотность высушенного грунта, затем определяют путем вычислений плотность грунта на всех ступенях давления.1. The method of determining the density of dry soil during compression tests, including determining the volume of the main soil sample, the measurements are made at more than two pressure levels, and when the pressure increases from step to step, the soil strain increment is measured, characterized in that an additional additional sample identical to the main one is additionally made dry an additional identical soil sample to dry until a constant mass is established; measure the mass and volume of the dried soil sample; vayut initial density of the dried soil is then determined by calculating the density of the soil at all pressure levels. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют плотность грунта для всех значений давлений по формуле
Figure 00000001
,
где ρ d , o
Figure 00000017
- плотность сухого грунта,
h o
Figure 00000018
- начальная высота образца,
Δ h
Figure 00000019
- абсолютная деформация образца.
2. The method according to claim 1, characterized in that determine the density of the soil for all pressure values according to the formula
Figure 00000001
,
Where ρ d , o
Figure 00000017
- density of dry soil,
h o
Figure 00000018
 - the initial height of the sample,
Δ h
Figure 00000019
 - absolute deformation of the sample.
RU2014139936/28A 2014-10-02 2014-10-02 Determination of soil density at compression tests RU2569915C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014139936/28A RU2569915C1 (en) 2014-10-02 2014-10-02 Determination of soil density at compression tests

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014139936/28A RU2569915C1 (en) 2014-10-02 2014-10-02 Determination of soil density at compression tests

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2569915C1 true RU2569915C1 (en) 2015-12-10

Family

ID=54846329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014139936/28A RU2569915C1 (en) 2014-10-02 2014-10-02 Determination of soil density at compression tests

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2569915C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619821C1 (en) * 2015-12-26 2017-05-18 Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук Method for determining characteristics of soil porosity in compression tests
CN110398439A (en) * 2019-08-20 2019-11-01 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 It is a kind of soil density fill sand test method and fill sand device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1086066A1 (en) * 1982-05-24 1984-04-15 Всесоюзное Морское Научно-Производственное Объединение Инженерной Геологии "Союзморинжгеология" Method of pressiometric testing of soil in well and pressiometer for performing same
RU2098553C1 (en) * 1995-01-10 1997-12-10 Ярославский государственный технический университет Method of stabilization of sand ground foundation
UA17345U (en) * 2006-04-07 2006-09-15 Nat Univ Food Technologies Method to massage meat

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1086066A1 (en) * 1982-05-24 1984-04-15 Всесоюзное Морское Научно-Производственное Объединение Инженерной Геологии "Союзморинжгеология" Method of pressiometric testing of soil in well and pressiometer for performing same
RU2098553C1 (en) * 1995-01-10 1997-12-10 Ярославский государственный технический университет Method of stabilization of sand ground foundation
UA17345U (en) * 2006-04-07 2006-09-15 Nat Univ Food Technologies Method to massage meat

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619821C1 (en) * 2015-12-26 2017-05-18 Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук Method for determining characteristics of soil porosity in compression tests
CN110398439A (en) * 2019-08-20 2019-11-01 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 It is a kind of soil density fill sand test method and fill sand device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ferrari et al. Advances in the testing of the hydro-mechanical behaviour of shales
Abhijit et al. Evaluation of measurement methodologies used for establishing water retention characteristic curve of fly ash
RU2711261C1 (en) Soil testing method by means of static probing method
Silva et al. Dimensional variation of three softwood due to hygroscopic behavior
Jayanth et al. Influence of drying and wetting cycles on SWCCs of fine-grained soils
Abeykoon et al. Comparison of direct and indirect measured soil-water characteristic curves for a silty sand
RU2569915C1 (en) Determination of soil density at compression tests
Pour-Ghaz et al. Moisture profiles and diffusion coefficients in mortars containing shrinkage reducing admixtures
Miller et al. Desiccation crack depth and tensile strength in compacted soil
RU2483214C1 (en) Method for determining specific surface energy of destruction of solid bodies
Li Asphalt mixture fatigue testing: Influence of test type and specimen size
RU2707624C1 (en) Method for determining characteristics of soil swelling
US9618436B2 (en) Automatic impulse hammer for characterization of mechanical properties of a material
RU2477459C1 (en) Method to test and determine extent of robustness of building structures
Sreedeep et al. Nonlinear curve-fitting procedures for developing soil-water characteristic curves
Campbell et al. Constructing fast, accurate soil water characteristic curves by combining the Wind/Schindler and vapor pressure techniques
Leong et al. Calibration of a thermal conductivity sensor for field measurement of matric suction
Olarte et al. Analysis of the relationship between the water retention curve, particle size and pore size distribution in the characterization of a collapsible porous clay
JP2003172680A (en) Method and apparatus for estimation of strength of concrete
Nasroulla et al. Determination of liquid limit of a low swelling clay using different cone angles
RU2699554C1 (en) Method for determination of maximum density and optimum moisture content of soil
RU2619821C1 (en) Method for determining characteristics of soil porosity in compression tests
Shen et al. Instrumented DMT: Review and analysis
RU2543709C2 (en) Method for determining strain-and-stress state of material with brittle skeletal frame
Brožovský et al. To the problems of determination of dynamic elasticity modules of calcium silicate bricks by means of resonance method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161003