Одометрический тест — это вид геотехнического исследования, проводимого в геотехнической инженерии , который измеряет свойства консолидации грунта . Одометрические тесты проводятся путем приложения различных нагрузок к образцу грунта и измерения реакции деформации . Результаты этих тестов используются для прогнозирования того, как грунт в полевых условиях будет деформироваться в ответ на изменение эффективного напряжения .
Одометрические испытания предназначены для имитации одномерной деформации и условий дренажа , которые почвы испытывают в полевых условиях. Образец почвы в одометрическом испытании обычно представляет собой круглый диск с соотношением диаметра к высоте около 3:1. Образец удерживается в жестком ограничительном кольце, которое предотвращает боковое смещение образца почвы, но позволяет образцу набухать или сжиматься по вертикали в ответ на изменения приложенной нагрузки. Известные вертикальные напряжения прикладываются к верхней и нижней граням образца, обычно с использованием свободных грузов и рычага . Приложенное вертикальное напряжение варьируется, и измеряется изменение толщины образца.
Для образцов, насыщенных водой, сверху и снизу образца размещают пористые камни, чтобы обеспечить дренаж в вертикальном направлении, а весь образец погружают в воду, чтобы предотвратить высыхание. Насыщенные образцы почвы демонстрируют явление консолидации, при котором объем почвы постепенно изменяется, давая отсроченный ответ на изменение приложенных ограничивающих напряжений. Обычно это занимает минуты или часы, чтобы завершиться в одометре, и изменение толщины образца со временем регистрируется, обеспечивая измерения коэффициента консолидации и проницаемости почвы .
Слово одометр ( / i ˈ d ɒ m ɪ t ər / ee - DO -mi-tər , иногда / oʊ ˈ d ɒ m ɪ t ər / oh- DO -mi-tər ) происходит от древнегреческого οἰδέω ( oidéō «набухать») и существительного oídēma «опухоль», [1] которое также используется в английском языке с тем же значением, что и oedema . [2]
Его не следует путать с похожим на вид, но не связанным словом «одометр» , происходящим от древнегреческого ὁδός ( ходос «путь»), которое обозначает устройство для измерения расстояния, пройденного транспортным средством. [3]
Эксперименты по консолидации впервые были проведены в 1910 году Фронтардом. Тонкий образец (толщиной 2 дюйма и диаметром 14 дюймов) был отрезан и помещен в металлический контейнер с перфорированным основанием. Затем этот образец был загружен через поршень пошагово, позволяя равновесию достигаться после каждого приращения. Чтобы предотвратить высыхание глины, испытание проводилось в помещении с высокой влажностью. [4]
Карл фон Терцаги начал свои исследования консолидации в 1919 году в Роберт-колледже в Стамбуле. [4] Благодаря этим экспериментам Терцаги начал разрабатывать свою теорию консолидации, которая в конечном итоге была опубликована в 1923 году.
Массачусетский технологический институт сыграл ключевую роль в ранних исследованиях консолидации. И Терцаги, и Артур Касагранде работали в Массачусетском технологическом институте - Терцаги с 1925 по 1929 год, а Касагранде с 1926 по 1932 год. За это время были усовершенствованы методы испытаний и аппаратура для испытаний на консолидацию. [5] Вклад Касагранде в технику испытаний с помощью одометра включает «метод Касагранде» для оценки давления предварительной консолидации естественного образца грунта. [6] Исследования были продолжены в Массачусетском технологическом институте в 1940-х годах Дональдом Тейлором. [7]
И Британский институт стандартов , и ASTM имеют стандартизированные методы испытаний с помощью одометра. ASTM D2435 / D2435M - 11 охватывает испытания с помощью одометра с возрастающей нагрузкой. ASTM D3877, ASTM D4546 и AASHTO T216 также предоставляют соответствующие процедуры для проведения других подобных испытаний для определения характеристик консолидации грунтов. [8] BS 1377-5:1990 является соответствующим британским стандартом для испытаний с помощью одометра; более широкая серия BS 1377 также предоставляет справочную информацию и рекомендации по передовой практике подготовки образцов для различных геотехнических исследований. [9] Также существуют два стандарта ISO по испытаниям с помощью одометра: ISO 17892-5:2017 по испытаниям с помощью одометра с возрастающей нагрузкой; [10] и BS EN ISO 17892-11:2019 охватывает различные методы испытаний проницаемости грунта, включая испытания с помощью одометра на насыщенных образцах. [11]
Одометр в основном состоит из трех компонентов: «ячейки консолидации» для удержания образца почвы, механизма для приложения известного давления к образцу и прибора для измерения изменений толщины образца. [12]
Оборудование, необходимое для проведения одометрического теста, иногда называют «набором для одометрического теста». Типичный инвентарь лаборатории одометра включает: [13]
Ячейка консолидации — это часть одометра, которая удерживает образец почвы во время испытания. В центре ячейки консолидации находится кольцо образца, где удерживается образец почвы. Кольцо образца обычно имеет форму формочки для печенья с острым краем с одной стороны, поэтому кольцо можно использовать для вырезания образца слоя почвы из большего блока естественной почвы. Два слоя пористого камня, которые плотно прилегают к кольцу образца, обеспечивают дренаж воды к образцу почвы, одновременно ограничивая его механически. Все эти компоненты помещаются в больший цилиндр, который имеет канавки для обеспечения выравнивания компонентов и обеспечивает подачу воды и дренаж к внешнему водопроводу. Жесткий загрузочный колпачок располагается сверху образца почвы для приложения сжимающих нагрузок к почве. [12] [14]
Механизм загрузки одометра прикладывает известную сжимающую нагрузку, а следовательно, и известное сжимающее напряжение, поскольку диаметр фиксирован, к образцу почвы. Большинство одометров достигают этого с помощью рычага и набора свободных грузов : свободные грузы обеспечивают известную гравитационную нагрузку, а рычаг умножает и передает нагрузку на образец почвы. [15]
Существует множество одометрических тестов, которые используются для измерения свойств консолидации. Наиболее распространенным типом является тест с инкрементальной нагрузкой (IL). [16]
Испытания проводятся на образцах, подготовленных из нетронутых образцов. Жесткое ограничительное кольцо с острым краем используется для вырезания образца почвы непосредственно из большего куска почвы. Избыток почвы аккуратно вырезается, оставляя образец с отношением диаметра к высоте 3 или более. Пористые камни помещаются сверху и снизу образца для обеспечения дренажа. Затем поверх верхнего пористого камня помещается жесткий загрузочный колпачок. Для насыщенных образцов почвы важно погрузить все кольцо образца в воду, чтобы предотвратить высыхание образца. [16]
Затем эта сборка помещается в нагрузочную раму. На раму помещаются грузы, которые оказывают нагрузку на грунт. Сжатие образца измеряется с течением времени с помощью циферблатного индикатора. Наблюдая за величиной прогиба с течением времени, можно определить, когда образец достиг конца первичной консолидации. Затем на грунт немедленно помещается еще один груз, и этот процесс повторяется. После того, как была приложена значительная общая нагрузка, нагрузка на образец постепенно уменьшается. Использование коэффициента приращения нагрузки 1/2 обеспечивает достаточное количество точек данных для описания связи между коэффициентом пустотности и эффективным напряжением для грунта. [16]
Испытания с помощью одометра предоставляют инженерам очень полезные данные об исследуемом грунте.
Коэффициент объемной сжимаемости
получено из теста одометра
Применяется к слою в поле (см. рисунки)
