Испытания почвы
Цель этого доклада заключается в том, чтобы описать испытание почвы, которые обычно выполняемых инженером на месте исследования исходя из своих возможностей и ограничений. Можно рассматривать это исследование в качестве продолжения доклада № 29 под названием "Исследование почвы".
Тестирование почвы основано на идее о том, что поведение слоя почвы может, быть предсказано на основе исследования свойства почвы.
Одним из наиболее важных условий, которые требуют проверки почвы заключается в том, что испытания должны проводиться на образцах, которые действительно представляют собой почвы найдены на месте. Для достижения хороших результатов, отбор проб почвы, тестирование и его толкование должно быть сделано сотрудниками, специально обученными и опытными. Результаты тестирования почвы представляет собой прочную основу для реализации строительства зданий находящихся в неблагоприятных местах.
Мы можем классифицировать различные тесты в четырех категориях: испытания, классификации, определения и описания земель, с тем чтобы сравнить их с другими почвами, поведение которых известно. Тесты на сопротивления, плотность и сжимаемость почвы, которые имеют прямое применение для определения несущей способности грунта, и используются для прогнозирования вероятной стоимости используемых в строительстве земель, с тем чтобы обеспечить необходимые условия касающиеся размеров и плотности почвы. И, наконец, специальные тесты, которые определяют степень потенциальной выпуклости или вогнутости, выхода глины и коррозионной возможности почвы
Исследование классификации или идентификации.
Программа тестирования требует прежде всего, того чтобы почвы были правильно определены и описаны из кратких визуальных описаний буровиков. С этой целью сделан целый ряд относительно простых тестов описанных ниже. Они дают точную классификацию и возможность сравнения с другими почвами, чье поведение является более известным. Тесты также используются в качестве основы для отбора проб для тестирования сопротивления.
Что касается почвы то плотность и размер являются ключевыми элементами для оценки их поведения. Содержание воды в его естественном состоянии является также жизненно важным элементом . Оно измеряется путем взвешивания небольшого образца почвы в ее естественном состоянии, а затем, после сушки в духовке при температуре 105 ° С, образец взвешивается еще раз. Потери воды после сушки, определяется в процентах от веса сухой пробы почвы. Содержание воды в её естественном состоянии является наиболее важным по сравнению с пределом ликвидности или характеристик пластичности почвы.
В зависимости от количества воды, почвы могут иметь три состояния: навозная жижа, пластика или твердого вещества. Ограничение качества является относительно высокое содержание воды, когда почва выходит из состояния жидкости в пластичное состояние то это означает более низкое содержание воды, если еще более низкое содержание воды то она переходит в твердое состояние. Методы определения пределов ликвидности и пластичности, хорошо известны и подробно описаны в публикациях ASTM и Британского института стандартов.
Индекс пластичности почвы представляет собой разность между содержанием воды и твердой части. Из этого следует, что индекс пластичности почвы более выше там где почва более изменяема в объеме. Индекс пластичности оказался одним из наиболее полезных показателей, так как имеет важное значение для адекватного описания целостности территории.
Поведение почвы отражает взаимосвязь между содержанием, в ей воды и пастичности. Если содержание воды в ее естественном состоянии, меньше или близкое к ограничению ликвидности, почвы могут быть "чувствительными" и прочность в них нарушена. На чувствительных почвах перегрузка может привести к катастрофическим неудач. Это делает актуальным отбор проб и тестирование обязательно должно проводиться.
Размер испытания проводится не только для определения диаметра отдельных зерновых культур в почве, но и для определения относительного распределения диаметров. В почве с непоследовательным, распределением зерна диаметр определяется путем просеивания почвы через сито №200. Диаметр с ограниченным размером частиц должен быть определен другим методам. Один из этих методов тестирования Ареометр, предполагает определить удельный вес смеси вода-почва по фиксированному интервалу времени. Диаметр зерна рассчитывается с использованием закона Стокса, основано на том, что сферические частицы будут опускаться на дно сосуда. Прогнозируется, что темпы падения сферического тела попавшего в жидкость зависят от времени. С помощью метода Ареометр, можно оценить диаметр частиц с сита № 200 коллоидных частиц (диаметр около 0.0005 мм).
Кривой распределения диаметров указывает на масштабы распространения зерна, присутствующих в почве. Ее форма может быть использована в сочетании с данными, представленные бурением для обеспечения плотности. Однородные почвы т.е. в том числе почвенных частиц с низким спектром распределения диаметров, могут иметь низкие внутренние трения. Кривая распределения зерен может быть также использована для определения чувствительности к действию мороза, и поэтому песок и гравий удовлетворяет спецификации в качестве базы для строительства дорог.
Дальнейшие испытания параметров, которые предписывает классификация: определение удельного веса частиц почвы, ограничение вывода и количество органических веществ в почве. Удельный вес частиц является полезным для вычислений, связанных с более сложными испытаниями. Количество органических веществ является определяющим параметром того, что почва может идти на строительство дорог или для засыпки набережной.
Тесты сопротивления плотности
Сопротивления почвы будет прямо пропорционально зависеть от расположения и внутреннего трения зерен в структуре почвы. Чем выше плотность почвы, тем больше внутреннее трение между зернами, это имеет важное значение для несущей конструкции. Если плотность почвы некогерентно измерена то можно сделать вывод о невозможности возведения несущий конструкции. К сожалению, прямые измерения плотности почвы представляют собой трудную операцию. Большинство методов отбора проб почвы очень часто делают сомнительным точности измерения плотности. Самый известный метод определить плотность это введя конуса или трубки в почву. Количество ходов, необходимых для углубления конуса в почву на глубину pd зависит от плотности почвы. Этот тест должен проводиться с использованием методов принятых Канадской ассоциации стандартов. Если плотные почвы обеспечивают достаточно удовлетворительное влияние на среду, то на несовместимых почвах с низкой плотности могут потребоваться специальные меры предосторожности.
Для мягкой глины свойства может быть определено на месте с помощью такого устройства как катушки. Это устройство состоит из четырех крыльев, которые оказывают давления на почву получены путем измерения крутящего момента, необходимых для его запуска. Это испытание дешевле, чем лабораторные анализы, но его применяется лишь для мягкой глины. Хотя два предыдущих опыта могут дать один и тот же результат, последний опыт обязательно должен практиковаться в особых случаях, когда почва глинистая и трещиноватая. Второй опыт позволяет измерять давления воды в порах под нагрузкой в данном образце данного объема. Это помогает понять, более полное сопротивление характеристики почвы и позволяет прогнозировать условия для долгосрочной стабильности. Причиной заметного изменения содержания воды и, следовательно, сопротивления почвы. Именно это условие принято в расчетах для несущего потенциала, обычно принимается предел прочности на сдвиг в размере половины сопротивление сжатия. Такие методы измерения должны способствовать представлению о свойствах массы почв, о её структуре на уровне фундамента. Почвы в соответствии целом менее удовлетворительным с точки зрения их способности, сами по себе для более прямого измерения их силы и их свойства сжимаемости. Их сопротивление, как правило, определяет осевые нагрузки не переработанного образца цилиндрической формы полученые из блоков взятых с тонкостенных труб в соответствии со стандартами Канадской ассоциации стандартов. Прочность на сжатие в цилиндре может быть определена путем проверки компрессии испытываемого образца. Тест компрессии проводятся не так как тест на мерный цилиндр бетона. В исследовании образцы изолируются путем тонкой мембраны в дополнение к осевым силам. Это позволяет моделировать условия давления, которым подвергаются даны почвы.
На глиняных пластичных почвах при большой грузоподъемность может иметь место внезапный сдвиг по истечении времени. Характеристики сжимаемости могут быть предсказаны в допустимых пределах с помощью теста консолидации на испытания, в которых образец тесно сжатый в металлическое кольцо. Верхняя и нижняя часть образца пористая, затем образец подвергается вертикальной нагрузки путем изменения степени сжатия во времени. Серия сжатий начинается путем увеличения давления в каждом конкретном случае. Мы можем сделать вывод о следующих характеристиках: давление, индекс сжатия и коэффициент консолидации. Эти элементы могут предсказать масштабы и скорость снижения с учетом нагрузки. Давление представляет собой максимальную нагрузку на основание, которая была представлена в ходе геологического прошлого. Практическое значение имеет непосредственное испытания сопротивления плотности и сжимаемости. Чтобы оценить эти результаты с уверенностью, надо обладать достаточными знаниями о почвенных условия эти знания гарантируют, то что результаты испытания относится к этой массе почвы.
Тесты контроля
Когда почвы используются как основа для плит, расположенных на поверхности для дорог или насыпей то они становятся неотъемлемым элементом структуры и ведут себя предсказуемо. Для того чтобы материал удовлетворяет условиям спецификации, реализация должна контролироваться путем тестирования почвы. Используемый материал должен быть испытан, чтобы определить удовлетворяет он условия, в отношении размера, а затем создать уплотнения. Статья № 3 описывает основные взаимосвязи, существующей между любым содержанием влаги в почве степени уплотнения. Как правило, это необходимо, чтобы содержание воды было близко к оптимальной для достижения желаемой плотности, которое в принципе обозначено в размере 100% до 95% плотности с поправками. Проктор испытаний это является метод определения оптимального содержания воды в почве он описывается ASTM и другими органами стандартизации.
Для обеспечения желаемой плотности тесты проводятся на месте, выбор метода продиктован характером почвы. Все методы испытания пытаются определить вес и объем почвы с привлечением "конус песка", "вода мяч" или, если почва является структурированной то применяется прямое измерение почвенных образцов. В последние годы появилась методика, которая основана на радиоактивных методах, что позволяет сделать опыты быстрыми во времени.
Другой вид испытаний, которые можно рассматривать как испытание это исследование обеспечивающее всеобъемлющий доклад по качеству структуры фундамента. Поскольку значение почв имеет столь важное значение в толковании таких испытаний, то нужно в каждом конкретном случаи иметь детальные знания о природе и состояния почвы.
Выводы
Мы постарались в этой статье дать описания различных тестов, которые могут быть использованы для определения свойств почвы. В результате этих испытаний будет указано, является ли данный материал для фундамента пригодным и какого он типа. Тем не менее, по-прежнему необходимо проводить оценку результатов испытаний, потому что свойства почвы находятся под влиянием геологических и климатических условиях.