Proba odometrică (din greaca veche οἰδέω oidéō [1] , „umflare” care a dat naștere și cuvântului englezesc edem ) și o metodă de compresie prin compresie [2] , teste de consolidare (când se testează argilele în timpul testului) - testarea solurilor pentru a determina proprietățile de consolidare a solului ale coeficientului de consolidare , [3] coeficientului de filtrare ( ) precum și caracteristicilor de deformare și(încărcare primară și respectiv secundară), OCR, coeficienți de anizotropie mecanică și de filtrare. Testele de compresiune sunt efectuate în dispozitive de compresie (odometre), care exclud posibilitatea expansiunii laterale a probei atunci când este încărcată cu o sarcină verticală. [patru]
La testarea argilelor , o probă de sol plasată într-un inel cilindric și rigid este comprimată sub acțiunea unei sarcini statice. Proba de sol poate fi pregătită netulburată sau deranjată. Descărcarea se realizează în etape. Un total de șase niveluri creează o presiune de 0,25, 0,50, 1,0, 2,0, 4,0 și, respectiv, 8,0 kg/cm2. Proba de sol are un diametru de 7 cm și o înălțime de 19 mm. Sarcina finală este de aproximativ 308 kg. Încărcările sunt aplicate folosind un sistem de pârghie.
Testele odometrice sunt concepute pentru a simula deformarea unidimensională și condițiile de drenaj pe care le experimentează solurile în teren. Proba de sol din testul odometrului este de obicei un disc rotund cu un raport diametru/înălțime de aproximativ 3:1. Proba este ținută într-un inel de constrângere rigid care împiedică deplasarea laterală a probei de sol, dar permite probei să se umfle sau să se contracte în direcția verticală ca răspuns la modificările încărcăturii aplicate. Tensiuni verticale cunoscute sunt aplicate la partea superioară și inferioară a specimenului , de obicei folosind greutăți libere și un braț de pârghie . Tensiunea verticală aplicată este variată și se măsoară modificarea grosimii probei.
Întreaga probă este scufundată în apă pentru a preveni uscarea. Probele de sol saturate prezintă un fenomen de consolidare în care volumul solului se modifică treptat, dând un răspuns întârziat la modificările tensiunilor de limitare aplicate. Acest lucru durează de obicei minute sau ore pe odometru și înregistrează modificarea grosimii probei de-a lungul timpului, oferind măsurători ale raportului de consolidare și a permeabilității solului .
Testele au fost efectuate pentru prima dată de Frontar în 1910. O probă subțire (2 inci grosime și 14 inci în diametru) a fost tăiată și plasată într-un recipient metalic cu un fund perforat. Această probă a fost apoi încărcată progresiv prin piston, permițând atingerea echilibrului după fiecare creștere. Pentru a preveni uscarea lutului, testul a fost efectuat într-o cameră cu umiditate ridicată. [5]
Carl von Terzaghi și-a început studiile în 1919 la Colegiul Robert din Istanbul . [5] Prin aceste experimente, Terzaghi a început să-și dezvolte teoria consolidării, care a fost publicată în 1923. MIT a jucat un rol cheie în cercetarea de consolidare timpurie. Atât Terdzaghi, cât și Arthur Casagrande au lucrat la MIT: Terdzaghi din 1925 până în 1929 și Casagrande din 1926 până în 1932. În acest timp, metodele de testare și aparatele pentru testarea consolidării au fost îmbunătățite. [6] Contribuțiile lui Casagrande la metoda de testare includ „metoda Casagrande” pentru evaluarea presiunii de precompactare a unei probe de sol natural. [7] Cercetările au fost continuate la MIT în anii 1940 de către Donald Taylor. [opt]
Atât British Standards Institution , cât și ASTM au metode de testare standardizate. ASTM D2435/D2435M-11 acoperă testele odometrice de sarcină crescută. ASTM D3877, ASTM D4546 și AASHTO T216 oferă, de asemenea, proceduri conexe pentru efectuarea altor teste similare pentru a determina caracteristicile de consolidare a solului. [9] BS 1377-5:1990 este standardul britanic relevant pentru testarea odometrelor; seria mai largă BS 1377 oferă, de asemenea, informații de bază și sfaturi practice privind pregătirea probelor pentru diverse investigații geotehnice. [10] Există, de asemenea, două standarde ISO pentru testarea odometrelor: ISO 17892-5:2017 pentru testarea odometrelor cu sarcină incrementală; [11] și BS EN ISO 17892-11:2019 acoperă diverse metode de testare a permeabilității solului, inclusiv teste odometrice de saturație. [12]
Odometrul constă în principal din trei componente: o „celulă de consolidare” pentru a păstra proba de sol, un mecanism pentru a aplica o presiune cunoscută probei și un instrument pentru a măsura modificările grosimii probei. [13]
Echipamentul necesar pentru a efectua un test de kilometraj este uneori denumit „kit de testare a kilometrajului”. O listă tipică a laboratoarelor de odometrie include: [14]
Celula de consolidare este partea odometrului care deține proba de sol în timpul testării. În centrul celulei de consolidare este un inel de probă care deține proba de sol. Inelul de probă are de obicei forma unei prăjituri cu o margine ascuțită pe o parte, astfel încât inelul poate fi folosit pentru a tăia o probă de sol dintr-un bloc mai mare de pământ natural. Două bucăți de piatră poroasă, care se potrivesc perfect pe inelul de probă, permit apei să se scurgă în proba de sol în timp ce o țin mecanic. Toate aceste componente se potrivesc într-un cilindru mai mare care este canelat pentru a asigura alinierea componentelor și permite accesul și dinspre conductele exterioare. Un capac de încărcare rigid este plasat peste proba de sol pentru a aplica sarcini de compresie solului. [13] [15]
Mecanismul de încărcare al odometrului aplică o sarcină de compresiune cunoscută și, prin urmare, o solicitare de compresiune cunoscută probei de sol, deoarece diametrul este fix. Majoritatea odometrelor realizează acest lucru cu un braț de pârghie și un set de greutăți: greutățile libere asigură o sarcină gravitațională cunoscută, iar brațul de pârghie multiplică și transferă sarcina probei de sol. [16]
Încărcarea eșantionului se realizează uniform prin pași de încărcare. Atunci când se testează soluri argiloase și organo-minerale nederanjate pentru a determina rezistența lor structurală la compresiune, se presupune că prima și următoarele etape de presiune sunt de 0,0025 MPa până când proba începe să se comprime. Începutul compresiei trebuie luat în considerare la o deformare verticală relativă a probei de 0,005. Cu încărcare ulterioară, următoarea valoare mai mare a presiunii este luată ca următoarea etapă de presiune conform 5.4.4.2 GOST 12248-2010 [ 17]
Testul se efectuează la o presiune constantă specificată. Condițiile de drenare a probei (pe o față sau pe două fețe) trebuie specificate în programul de testare. Presiunea specificată este aplicată imediat probei. Deformațiile probelor sunt înregistrate la intervalele specificate în 5.4.4.4 din GOST 12248-2010. În timpul testului, se construiește o curbă de consolidare în coordonatele deformației relative - rădăcina pătrată a timpului sau se folosește o scară logaritmică. În acest caz, pentru a determina înregistrarea deformațiilor, este necesar să se continue până la stabilirea unei secțiuni liniare de consolidare secundară.
Conform ASTM D2435/D2435M-11, testele odometrice de sarcină incrementală sunt efectuate la trepte de încărcare de 0,25, 0,50, 1, 2, 4, 8 kg/cm2. [9] Înălțimea eșantionului este de 19 cm, diametrul este de 7 cm. Sarcina finală este de 308 kg.
Există multe teste de kilometraj care sunt folosite pentru a măsura proprietățile unei consolidări. Cel mai comun tip este testul de sarcină incrementală (IL). [optsprezece]
Testele sunt efectuate pe probe preparate din probe neperturbate. Un inel limitator rigid, cu muchii ascuțite este folosit pentru a tăia o probă de sol direct dintr-o bucată mai mare de sol. Excesul de sol este tăiat cu grijă, lăsând o probă cu un raport diametru/înălțime de 3 sau mai mult. Pietrele poroase sunt plasate în partea de sus și de jos a probei pentru a asigura drenajul. Un capac de încărcare dur este apoi plasat deasupra pietrei poroase de sus. Pentru probele de sol saturate, este important să scufundați complet inelul de probă în apă pentru a preveni uscarea probei. [optsprezece]
Acest ansamblu este apoi plasat în cadrul de încărcare. Încărcăturile sunt plasate pe cadru, punând o sarcină pe sol. Compresia eșantionului este măsurată în timp folosind un indicator cadran. Prin observarea modificării valorii abaterii în timp, este posibil să se determine când modelul a ajuns la sfârșitul consolidării primare. O altă greutate este apoi imediat pusă pe sol, iar procesul se repetă. După aplicarea unei sarcini totale semnificative, sarcina pe eșantion este redusă treptat. Utilizarea unui factor de creștere a sarcinii de 1/2 oferă suficiente puncte de date pentru a descrie relația dintre factorul de gol și stresul efectiv al solului. [optsprezece]
Tangenta pantei curbei de compresie tangente se numește factor de compresibilitate , MPa . Dacă <0,005 solul este ușor compresibil, 0,005< <0,05 mediu compresibil, 0,05< solul este foarte compresibil.
Factorul de compresibilitate relativă [19] determinat prin Testul Odometric este utilizat pentru a calcula tasarea clădirii (vezi figura).