Метод одноплоскостного среза "Плашка по плашке"
Нормативная документация: ГОСТ 12248.1-2020
Краткое описание метода:
Методика "плашка по плашке" (ПП) является специализированным вариантом стандартного метода одноплоскостного среза, регламентированным тем же ГОСТ 12248.1-2020 "Грунты. Определение характеристик прочности методом одноплоскостного среза".
Ключевое отличие заключается в способе подготовки образца: в нем искусственно создается четко выраженная плоскость будущего сдвига до приложения нормальной нагрузки.
Эта методика предназначена для целенаправленного определения остаточных характеристик прочности грунта (φ'ᵣ и c'ᵣ), минуя стадию пикового сопротивления, характерную для стандартного испытания на ненарушенных образцах. Она особенно актуальна для оценки устойчивости склонов и массивов, где уже существуют или могут активизироваться поверхности скольжения (например, в оползневых телах).
Суть метода
- Подготовка образца. Формирование плоскости сдвига: При проведении среза «плашка по плашке» образец грунта разрезают на две части острым ножом или леской, тщательно заравнивают торцевые поверхности обеих половин с предварительным их смачиванием, соединяют их между собой и помещают в рабочее кольцо срезного прибора.
- Приложение нормального напряжения: На подготовленный таким образом образец прикладывается постоянное вертикальное давление (нормальное напряжение
σ'), аналогично стандартному методу. - Проведение сдвига: К нижней плашке прикладывается горизонтальная сдвигающая нагрузка, которая увеличивается до тех пор, пока сопротивление грунта сдвигу не стабилизируется на постоянном уровне. В отличие от стандартного метода, здесь не наблюдается выраженного пика прочности, так как структурные связи уже разрушены на этапе подготовки. Испытание фиксирует непосредственно остаточное сопротивление.
- Повторение: Испытание повторяется на 3-4 идентично подготовленных образцах при разных значениях нормального напряжения (
σ'₁,σ'₂,σ'₃).
Вычисляемые параметры:
Метод "плашка по плашке" напрямую определяет остаточные характеристики прочности грунта:
- Угол внутреннего трения методом "плашка по плашке" (
φ_pp):- Единицы измерения: градусы (°).
- Описание: Остаточный эффективный угол внутреннего трения, определяемый напрямую по методике ПП. Характеризует трение между частицами грунта после разрушения его первоначальной структуры вдоль искусственно созданной плоскости сдвига. Значение
φ_ppэквивалентноφ'ᵣ, полученному в стандартном испытании после больших деформаций, но определяется быстрее и целенаправленно.
- Удельное сцепление методом "плашка по плашке" (
c_pp):- Единицы измерения: МПа (Мегапаскаль).
- Описание: Остаточное эффективное удельное сцепление, определяемое напрямую по методике ПП. Характеризует минимальное остаточное сопротивление сдвигу, обусловленное силами связности между частицами после разрушения структурных связей на подготовленной плоскости. Для большинства грунтов значение
c_ppочень мало или практически равно нулю, так как методика целенаправленно разрушает связи. Эквивалентноc'ᵣ.
Ключевые различия в методике и результатах по сравнению со стандартным методом среза:
| Характеристика | Стандартный метод среза | Метод "Плашка по плашке" (ПП) |
|---|---|---|
| Состояние образца | Ненарушенный | Нарушенный (с предварительно созданной плоскостью сдвига) |
| Цель испытания | Определение пиковых (c', φ') и остаточных (c'ᵣ, φ'ᵣ) характеристик |
Целевое определение остаточных характеристик (c_pp, φ_pp) |
| Плоскость сдвига | Естественная | Искусственное созданная |
| Характер кривой сдвига | Ярко выраженный пик прочности, затем спад до остаточного значения | Отсутствие выраженного пика, сразу регистрируется остаточное сопротивление |
| Получаемые параметры | c', φ' (пиковые), c'ᵣ, φ'ᵣ (остаточные) |
c_pp (≈ c'ᵣ), φ_pp (≈ φ'ᵣ) (только остаточные) |
Скорость получения c'ᵣ, φ'ᵣ |
Требует проведения испытания до больших деформаций после пика | Определяются напрямую и быстрее |
| Практическое применение | Общая оценка прочности грунта | Оценка устойчивости по существующим поверхностям скольжения |
Теоретические основы метода:
Метод "плашка по плашке" базируется на той же теории прочности Кулона-Мора для остаточного состояния:
τ_res = c_pp + σ' * tan(φ_pp)
где:
-
τ_res- сопротивление грунта сдвигу (касательное напряжение) в остаточном состоянии, достигнутое в ходе испытания ПП. -
c_pp- остаточное эффективное удельное сцепление, определенное методом ПП (часто ≈ 0). -
σ'- эффективное нормальное напряжение на искусственно созданной плоскости сдвига. -
φ_pp- остаточный эффективный угол внутреннего трения, определенный методом ПП.
Теоретическое обоснование методики
Подготовленная плоскость сдвига моделирует процесс формирования поверхности скольжения в природе. Он разрушает цементационные связи, переориентирует частицы и создает зону сдвига, в которой сопротивление соответствует минимально возможному (остаточному) для данного грунта и нормального напряжения.
Последующее сдвиговое нагружение (шаг 3) происходит уже по этой подготовленной зоне, поэтому кривая деформирования сразу отражает остаточную прочность, минуя стадию пикового сопротивления, связанную с разрушением первоначальной структуры грунта.
Значение параметров c_pp и φ_pp
Эти параметры являются ключевыми для расчетов устойчивости склонов, уже находящихся в состоянии движения, или где существует риск реактивации древних оползней. Они характеризуют сопротивление грунта сдвигу по существующей или сформированной поверхности скольжения.
Использование пиковых параметров (c', φ') в таких случаях приводит к значительному завышению расчетной устойчивости и является недопустимым. Метод "плашка по плашке" предоставляет наиболее прямой и надежный лабораторный способ определения этих критически важных для оползневых процессов характеристик в соответствии с ГОСТ 12248.1-2020.
Примечание: В программе для лаборатории параметры, полученные методом "плашка по плашке", обозначаются как ϕ_pp (угол) и c_pp (сцепление), что явно указывает на использованную методику и остаточный характер значений.