Определения касательного стандартного t_f,st и остаточного t_r сопротивлений глинистых грунтов сдвигу по ГОСТ 12248-96 [1] и ГОСТ РА 178-99 [2], соответственно осуществляемые в режимах контроля деформации сдвига Ds(g) и касательного напряжения t, следует выполнять испытанием образцов под действием не менее трех различных по величине нормальных напряжений s_z. Параметры tgj и c в выражении сопротивления сдвигу (срезу): t_r(t_f,st)= tgj+c по ГОСТ 20522-96 [3] вычисляют по результатам не менее трех определений t_r(t_t,st) при различных значениях нормального напряжения s_z. Это значит, что для определения параметров tgj и c следует испытать не менее девяти образцов близнецов, вырезанных из одного монолита или керна. Если даже ограничиваться двукратным повторением опытов, для указанной цели следует испытать не менее шести образцов-близнецов. К сожалению, довольно часто в лабораторию поступают монолиты небольшой величины и керны небольшой длины, из которых невозможно вырезать отмеченное выше количество образцов-близнецов. Нами предпринята попытка разработки упрощенного метода определения tgj и c испытанием небольшого количества образцов-близнецов грунта.
   Для решения рассматриваемой проблемы мы воспользовались методом повторного (многократного) испытания образцов, допускаемым по ГОСТ 12248-96 и ГОСТ РА 178-99, под действием возрастающих по величине различных нормальных напряжений. При этом мы исходили из того положения, что при определении t_f,st и t_r при больших деформациях сдвига имеет место практически полное исключение влияния структурного сцепления [4] на показатели прочности грунта.
   Повторное испытание образцов глинистых грунтов легко осуществить на приборах кручения образцов М-5м [5]. На этих приборах после первого испытания образа на кручение под действием s_z следует освободить его от действия крутящего момента, не извлекая образец из рабочего органа, довести уплотняющую нагрузку до заданного ее значения s_z,r > s_z,I и после условной деформации стабилизации уплотнения выполнить следующее испытание на кручение. В этом случае один и тот же образец может быть испытан на кручение под действием различных по величине нормальных напряжений s_z,i.
   Чтобы установить возможность использования метода повторного (многократного) испытания образцов на кручение для определения t_f,st,t_r и их параметров tg j и c, осуществленно двукратное кручение образцов многих разновидностей грунтов, отобранных из ядер плотин ряда водохранилищ Армении.
   В табл. 1 приведены показатели физических свойств испытанных грунтов и данные двукратного определения t_r,1 и t_r,2 в ражиме контроля крутяших моментов M_tor [6] под действием одних и тех же нормальных напряжений s_z. Опыты выполнены на образцах диаметром 101 мм, высотой 24 мм при скорости закручивания 1,8 мм/мин. Остаточное сопротивление сдвигу t_r определено на интервале 60-80 мм абсолютной деформации сдвига (кручения) наружной грани образца.
   Опыты показали (табл.1), что, за исключением грубой ошибки (t_r,2/t_r,1=1,39), при повторном испытании образцов начальное остаточное сопротивление сдвигу t_r,1 изменяются в ту или другую сторону не более чем на 15%, а повторное испытание образцов практически не оказывает влияния на величину t_r, определенную при первом испытании. Аналогичные результаты получены как при трехкратном повторении опытов, так и при испытании образцов для определения t_f,st в режиме контроля деформации сдвига D s(g) [6].
   Небезынтересно отметитить, что при повторном кручении образцов среднее значение изменяемости t_r,I, вычисленное по данным всех испытаний (табл.1), не превышает 3 % (t_r,2/t_r,I=0,97).
   Из изложенного выше следует, что применение метода повторного (многократного) испытания образцов при определении t_r и t_f,st вполне оправдано, и он может быть использован для получения дополнительной информации об прочностных свойствах грунтов.
   Ниже приведены два примера применения метода повторного испытания образцов глинистых грунтов, отобранных из ядра плотины Базмабердского водохранилища (Армения), для получения дополнительной информации о прочностных свойствах.
 
 
 

Водохранилище  (№ грунта)	рр            r,         г/см3	w	Jp	JL	rs,       г/см3	sz МПа	tr,1 МПа	tr,2 МПа	tr,2/tr,1
Гехарткуникское № 20	1,78	0,345	0,276	0,226	2,69	0,10 0,15 0,25	0,0312 0,0740 0,0585	0,0249 0,0820 0,0527	0,80 1,11 0,90
Апаранское № 28	2,13	0,175	0,150	0,006	2,70	0,60	0,364	0,359	0,99
Советашенское № 31	2,06	0,208	0,258	0,12	2,73	0,20 0,25 0,35 0,50 0,50	0,0810 0,0980 0,1495 0,1740 0,2040	0,0850 0,1020 0,1470 0,1900 0,1980	1,05 1,04 0,98 1,09 0,97
Ахумское № 49	2,11	0,157	0,154	-0,13	2,72	0,15 0,25 0,35	0,0820 0,1350 (0,1510)	0,0890 0,1360 0,2100	1,08 1,0 (1,39)
Карнутское № 6		0,291	0,251	0,291	2,71	0,10 0,10 0,20 0,20 0,40	0,0350 0,0360 0,0630 0,0590 0,1000	0,335 0,0306 0,0570 0,0540 0,0850	0,96 0,85 0,904 0,915 0,85
									0,97

   1. Попарно испытаны шесть образцов-близнецов грунта № 4 (r_s=2,71 г/см³; w=o,34; w_L=0,438; w_P=0,209; J_P=0,229; J_L=0,572) для определения t_f,st в режиме контроля деформации сдвига по ГОСТ 12248-96 под действием s_z=0,1 МПа. После выполнения первой серии испытаний образцы, испытанные под действием s_z=0,1, соответственно уплотнены под действиями s_z=0,2 и 0,3 МПа и после условной стабилизации деформации испытаны на кручение.
   Результаты испытания образцов грунта № 4 приведены в табл.2 и на рис.1.
 

На рис.1 штриховой линией изображена диаграмма сопротивления сдвигу грунта, построенная по данным однократного испытания шести образцов
( tgj = 0,3175; j = 17,61^°, c=0,0275 МПа), а сплошной линией - по данным всех восьми испытаний ( tgj = 0,3409; j = 18,83^°, c=0,0262 МПа).
   Из данных табл.2 следует, что если разброс значений t_f,st, полученных при первичном попарном испытании образцов грунта под действием s_z=0,2 и 0,3 МПа, находится в пределах 10%, то их средние значения отличаются от t_{f, st}, полученных при повторном испытании ранее закрученных под действием s_z=0,1 МПа образцов, в пределах 12%. Эти и другие, не приведенные в этой статье, аналогичные реаультаты большого объема экспериментальных исследований еще раз подтверждают целесообразность применения метода повторных (многократных) испытаний образцов для определения стандартного и остаточного сопротивлений сдвигу глинистый грунтов.
   2. Рассмотрим пример определения остаточного сопротивления сдвигу t_r грунта № 5 (r = 1,82 г/см³; r_s=2,70 г/см³; w=0, 340; w_L=0,423; w_P=o,214; J_P=0,209;J_L=0,603) в режиме контроля крутящих моментов M_tor, когда из доставленного в лабораторию керна удалось вырезать всего четыре образца-близнеца.
   Пара образцов-близнецов испытана на кручение под действием s_z=0,1 МПa, один образец под действием b_z=0,2 МПа и один - под действием s_z=0,3 МПа. После испытания образцов под действием s_z=0,1 МПа их нормальные напряжения соответственно доведены до 0,2 и 0,3 МПа. После стабилизации деформации уплотнения они испытаны на кручение под действием этих нормальных напряжений.
 

Рис.2.

   Полученные от первичного испытания образцов данные остаточного сопротивления сдвигу t_r на рис.2 показаны кружочками, а от повторного испытания - черными точками. По полученным данным вычислены параметры t_r ( tgj = 0,3057; j = 17^°; c=0,0046) МПа и построена диаграмма сопротивления грунта сдвигу, которая на рис.2 изображена сплошной линией.
   Изложенное выше позволяет утверждать, что при недостаточном количестве образцов-близнецов для определения t_f,st и t_r можно успешно воспользоваться методом повторного их испытания под действием различных, возрастающих по величине нормальных напряжений.

   Институт механики НАН РА
 
 

Литература

1. ГОСТ 12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.
2. ГОСТ 20522-96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний.
3. ГОСТ РА 178-99. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности посредством кручения.
4. Маслов Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов. М.: Высшая школа, 1982.
5. Месчян С.Р. Экспериментальная реология глинистых грунтов. М.: Недра, 1985. 342 с.
6. Месчян С.Р. Геоэкология, 1997. № 1. С. 121-127.