ГОСТ Р 56726-2015 (22.12.2020) ГРУНТЫ. МЕТОД ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ КАСАТЕЛЬНОЙ СИЛЫ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ

С изменениями:

(22 декабря 2020 г.)

Soils. Laboratory method for determine the specific tangential forces of frost heaving

Дата введения - 1 мая 2016 г.

Введен впервые

Предисловие

1 Разработан Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова - АО "НИЦ "Строительство"

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 ноября 2015 г. N 1889-ст

4 Введен впервые

Настоящий стандарт распространяется на природные глинистые, крупнообломочные (с содержанием глинистого заполнителя более 10% общей массы), песчаные, в том числе засоленные и биогенные грунты, а также на грунты нарушенного сложения и устанавливает метод лабораторного определения касательных сил морозного пучения при исследованиях грунтов для строительства.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

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

ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

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.

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

3.1 касательная сила морозного (криогенного) пучения: Сила, действующая по боковой поверхности фундамента в процессе подъема промерзающего грунта, обусловленная сопротивлением смерзания и трения его с промерзающим грунтом.

3.2 удельное значение касательной силы морозного пучения: Касательная сила пучения, отнесенная к площади смерзания боковой поверхности фундамента с промерзающим грунтом.

3.3 морозное пучение: Внутриобъемное деформирование промерзающих грунтов, приводящее к увеличению их объема вследствие кристаллизации поровой и мигрирующей воды с образованием кристаллов и линз льда.

4.1 Для испытуемых образцов грунта должны быть определены основные классификационные показатели по ГОСТ 25100, а также тип криогенной текстуры, суммарная влажность, льдистость за счет видимых ледяных включений, засоленность и содержание органического вещества.

4.2 Испытания проводят на образцах грунта природного сложения или нарушенного сложения с заданной плотностью и влажностью, значения которых устанавливаются Техническим заданием (ТЗ) и программой испытаний с учетом возможных изменений водно-физических свойств грунта в процессе строительства и эксплуатации сооружения. При отсутствии ТЗ задаются такие плотность и влажность образцов грунта, которые достигаются при компрессионном уплотнении образцов грунта при их полном капиллярном влагонасыщении нагрузкой 0,05 МПа до стадии консолидации.

4.3 Исключен с 1 июня 2021 г. - Изменение N 1

5.1.1 Касательные силы морозного пучения грунта следует определять по значению устойчивого сопротивления сдвигу образца мерзлого грунта τ_fh относительно поверхности образца фундамента, полученному по результатам испытаний в устройстве, обеспечивающем срез грунта по поверхности смерзания с постоянной скоростью перемещения.

5.1.2 Значение нормального давления, при котором проводят испытание, назначают в зависимости от напряженного состояния грунтового массива с учетом глубины залегания образца или определяют в программе испытаний. При отсутствии данных это давление принимают равным 0,05 МПа.

5.2 Отбор, упаковка, транспортирование и хранение монолитов и образцов грунта нарушенного сложения должны проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ 12071.

5.3 Изготовление образцов материала фундамента или других твердых материалов (скальных и полускальных горных пород, строительных материалов и др.) следует проводить так, чтобы их шероховатость по поверхности смерзания соответствовала шероховатости материала в естественных условиях, либо шероховатость поверхности задается программой испытаний.

5.4 Образцы материала фундамента должны иметь такую же шероховатость поверхности, как у фундамента (не подвергнутого специальной обработке), при этом при замораживании деревянных образцов древесина должна быть в водонасыщенном состоянии; бетонные образцы не должны иметь на поверхности раковин и зажелезненных участков.

Если в естественных условиях фундамент подвергается специальной обработке, то образцы фундамента для испытаний обрабатывают таким же способом, как и сам фундамент.

5.5 Все операции по изготовлению, подготовке и испытанию образцов мерзлого грунта следует выполнять в помещениях с постоянной отрицательной температурой (морозильных камерах или подземных лабораториях, расположенных в толще многолетнемерзлых грунтов), которая должна обеспечивать сохранность мерзлого состояния грунта, недопущение сколов и других нарушений поверхности в процессе обработки монолитов мерзлого грунта. Температура воздуха в помещении для подготовки образцов ненарушенного сложения не должна превышать температуру испытания. Рекомендуется вырезку образцов проводить в отдельном помещении при температуре на 1 °С - 2 °С ниже температуры испытания.

5.6 Оборудование для вырезки образцов грунта, а также подготовленные блоки из монолитов мерзлого грунта должны выдерживаться в помещении для подготовки образцов не менее 6 ч. Образцы мерзлого грунта ненарушенного сложения с природными влажностью, плотностью и льдистостью вырезают из монолита так, чтобы при последующем испытании образец имел по отношению к нагрузке ориентировку, соответствующую природному залеганию.

5.7 Перед изготовлением образцов мерзлого грунта кольца-пробоотборники нумеруют, взвешивают, измеряют их высоту и внутренний диаметр. Кольцо-пробоотборник смазывают с внутренней стороны тонким слоем технического вазелина и устанавливают режущим краем на зачищенную поверхность основания призмы (или керна).

5.8 С помощью пресса кольцо-пробоотборник слегка вдавливают в мерзлый грунт и острым ножом начинают срезать грунт. Постепенно надвигают кольцо на образующийся грунтовый цилиндр до полного его заполнения. Штангенциркулем измеряют высоту образца не менее чем в четырех различных точках, расположенных по диаметру образца в двух взаимно перпендикулярных направлениях, проверяют взаимную параллельность оснований образца с погрешностью 0,1 мм. Кольцо с образцом грунта взвешивают.

5.9 Допускается проводить испытания на образцах нарушенного сложения с природными значениями влажности и плотности. Требуемая плотность достигается послойным уплотнением грунта при заполнении рабочих колец.

5.10 Подготовленный образец грунта смораживают с образцом материала фундамента в направлении от образца фундамента при его температуре минус 6 °С - минус 7 °С для незасоленных грунтов и с понижением этой температуры на величину температуры начала замерзания для засоленных грунтов.

Образец грунта в рабочем кольце помещают в устройство одноплоскостного среза и проводят следующие действия:

- на образец ставят штамп и центрируют его; плоскость смерзания должна располагаться в зазоре между подвижной и неподвижной частями устройства, составляющем 1-2 мм;

- подготавливают устройство для измерения деформаций образца.

5.11 Перед началом испытаний образец выдерживают в помещении, где будут проводиться испытания, при температуре испытания не менее 12 ч.

6.1 В состав технических средств для определения удельных касательных сил морозного пучения грунта должны входить:

- приспособление для одностороннего смерзания образца грунта с образцом фундамента:

- срезное устройство с фиксированной плоскостью среза, обеспечивающее постоянную скорость среза в пределах значений 5-20 мм/сут;

- механизм создания нормальной нагрузки;

- устройство для регистрации сопротивления грунта срезу во времени;

- обойма (кольцо) для образца грунта с внутренним диаметром не менее 70 мм и высотой не менее 20 мм. Обойма для испытания образцов крупнообломочных грунтов должна иметь внутренние размеры, учитывающие размер фракции грунта (включений, агрегатов): максимальный размер фракции не должен превышать 1/5 диаметра и 1/2 высоты обоймы;

- устройство для измерения температуры образца грунта;

- образец материала фундамента (диск или прямоугольная пластина с плоской поверхностью с определенной шероховатостью, размер которой превышает диаметр образца в направлении сдвига не менее чем на 10 мм (материал - сталь, бетон или другой определяемый Техническим заданием; требования по шероховатости поверхности смерзания материала определяются рекомендациями ГОСТ 12248-2010, приложение Р).

Принципиальная схема устройства для определения удельных касательных сил морозного пучения грунта приведена в приложении Б.

6.2 В помещении для проведения испытаний мерзлых грунтов должна поддерживаться заданная программой испытаний температура воздуха, отклонения от которой не должны превышать ± 0,1 °С, ± 0,2 °С и ± 0,5 °С при температуре испытаний соответственно от 0 °С до минус 1 °С; ниже минус 2 °С до минус 5 °С и ниже минус 5 °С.

6.3 Измерения, контроль и запись значений температуры в морозильных камерах осуществляются автоматически или с помощью термодатчиков, заленивленных термометров и другого термометрического оборудования. Измерения температуры воздуха в процессе испытаний мерзлых грунтов следует проводить одновременно с измерением деформаций образца грунта по термоизмерительному устройству, расположенному рядом с установкой для испытаний. При этом ртутный резервуар или датчик должен находиться на уровне образца грунта на расстоянии не более 0,5 м от него.

6.4 Погрешность измерений при испытаниях не должна превышать:

0,02 г - при измерении массы образца;

0,1 мм - при измерении геометрических размеров образца и рабочего (режущего) кольца;

0,01 мм - при измерении деформаций образца;

0,01 МПа - при измерении прикладываемой нагрузки от ступени нагрузки;

0,1 °С - при измерении температуры.

7.1 Исключен с 1 июня 2021 г. - Изменение N 1

7.2 К образцу плавно, не допуская ударов, прикладывают нормальную нагрузку, выдерживают не менее 5 мин и затем включают срезающую нагрузку.

7.3 Исключен с 1 июня 2021 г. - Изменение N 1

7.4 Прикладывается нагрузка, обеспечивающая перемещение образца фундамента относительно образца грунта с постоянной скоростью в диапазоне 5-20 мм/сут. При обосновании допускается уменьшать скорость перемещения образца фундамента относительно образца грунта.

7.5 Испытания проводят при трех значениях температур, равных: минус 1°С; минус 2°С, минус 6°С.

7.6 Устойчивое сопротивление сдвигу в опыте фиксируют в момент, когда максимальное перемещение образца материала фундамента относительно образца грунта достигает не менее 10 мм.

Удельные касательные силы пучения τ_fh, кПа, равные устойчивому сопротивлению сдвигу грунта, вычисляют с точностью 0,01 по формуле

,

(1)

где Q - сдвигающее усилие в конце испытания, кН;

А - площадь смерзания образца грунта с поверхностью модели фундамента, м².

Приложение А
(рекомендуемое)

                   Форма журнала испытаний

 грунта для определения удельных касательных сил морозного пучения

 

Объект __________________________________________________________________

Номер выработки _________________________________________________________

Глубина отбора образца _________________ Дата отбора ____________________

Лабораторный номер образца ______________________________________________

Наименование грунта _____________________________________________________

Сложение грунта _________________________________________________________

Условия проведения испытаний ____________________________________________

_________________________________________________________________________

Диаметр образца грунта _____________ Высота образца грунта ______________

Плотность образца грунта __________ Влажность образца грунта ____________

Материал модели фундамента ______________________________________________

Размеры модели фундамента _______________________________________________

N п/п.	Дата испытания	Температура образца грунта при испытании, °С	Нормальное давление на образец грунта р, кПа	Скорость деформации среза V, мм/сут	Абсолютная деформация среза l, мм	Площадь смерзания образца грунта с поверхностью модели фундамента А, м2	Сдвигающее усилие Q, кН	Устойчивая удельная касательная сила пучения τfh-y, кПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9

Руководитель лаборатории ________________________________________________

Ответственный исполнитель _______________________________________________

Приложение Б
(рекомендуемое)

1 - образец грунта; 2 - образец материала фундамента; 3 - датчик перемещения; 4 - датчик силы; 5 - штамп; 6 - кольцо; 7 - зазор