ГОСТ Р 59996—2022
Пьезоэлектрические преобразователи дают возможность неразрушающего контроля грунта на любом этапе
испытания трехосного сжатия, простого сдвига или консолидации, не влияя на результаты конкретного вида ис
пытания.
Подготовка образца к испытаниям выполняется согласно требованиям к испытаниям в одометре, при про
стом сдвиге и трехосных испытаниях.
При внедрении пьезоэлектрического преобразователя в верхнюю и нижнюю часть образца следует соблю
дать осторожность, чтобы добиться хорошего акустического контакта с грунтом и не повредить пьезоэлектрический
элемент. Выступы пьезоэлектрических элементов за пределы торцов образца необходимо точно измерять.
Испытательное оборудование обычно состоит из пары пьезоэлектрических керамических элементов, смон
тированных в верхнем штампе и основании одометра, трехосной установки или установки простого сдвига, преоб
разователя и осциллографа. Для улучшения качества регистрируемых сигналов используются фильтры сигнала и
его усилители.
После установки образца можно измерить скорость поперечных волн влюбой момент в ходе этапов консоли
дации и сдвига. Два пьезоэлемента изгибных колебаний работают в качестве генератора и приемника поперечных
волн соответственно. Испытание заключается в измерении времени распространения поперечных волн от одного
элемента до другого через образец.
Более сильный сигнал получается при параллельном электрическом подключении передающего пьезоэле
мента и последовательном — принимающего. Время задержки в системе измерения следует калибровать, не
посредственно соединив пару пьезоэлементов и измерив время задержки системы (£с). Это также помогает ин
терпретировать сигналы, если пары пьезоэлементов размещены так, что они поляризуются положительно (т. е.
начальный положительный сигнал в передающем элементе генерирует начальный положительный электрический
сигнал в принимающем элементе). Для генерирования передающего сигнала используются разные формы колеба
ний, но наиболее распространенными являются синусоидальная и П-образная волны.
Меняя частоту возбуждения сигнала, можно создавать поперечные волны с разными скоростями и по-
разному их интерпретировать. Необходимо использовать осциллограф, способный измерять короткое время про
бега поперечных волн (особенно для коротких образцов в приборах простого сдвига и одометрах). Осциллограф
должен быть способен хранить зарегистрированные сигналы либо в собственной памяти, либо на подключенном
к нему ПК для последующей обработки и вывода.
Скорость поперечных волн
(vs)
вычисляется на основе скорректированного времени их пробега
(At),
которое
равно измеренному времени распространения (
t
) минус время задержки системы
(tc).
Существует несколько мето
дов интерпретации времени вступления, например, первых вступлений, от пика к пику, взаимной корреляции, или
первого перехода через ноль.
Примечание— Меняя метод интерпретации, используемый для определения времени вступления,
можно получить и разные скорости поперечных волн.
Скорость поперечных волн \xs, м/с, вычисляют по формуле
vs = !tt/At,
(Е.8)
где
l
tt— пробег поперечной волны, измеряемый как расстояние между концами пьезоэлементов.
Начальный модуль сдвига при малых деформациях Gmax, МПа, вычисляют по формуле
^
т а
х
“
>(Е-
9
)
где
р
—
п
л
отность
грунта.
В обычных условиях скорость поперечных волн измеряется в направлении вдоль вертикальной оси (
v
) об
разца, используя горизонтально (
h
) поляризованную поперечную волну, и обозначаемую поэтому
vvh.
Можно из
мерять скорость поперечной волны и в горизонтальном направлении по диаметру образца, например в условиях
трехосного сжатия.
Способ передачи сигнала и метод интерпретации момента первого вступления поперечных волн должны при
необходимости документироваться и представляться в отчете.
Результаты испытаний представляются в виде скорости поперечных волн vsи рассчитанного максимального
значения модуля сдвига при малых деформациях Gmax.
Е.8 Испытание на тиксотропность
Результаты испытаний на тиксотропность обеспечивают сведениями о потенциальном увеличении сопро
тивления грунта нарушенного сложения недренированному сдвигу во времени за счет тиксотропного упрочнения,
исключая эффекты уплотнения. Измерение сопротивления грунта недренированному сдвигу обычно выполняется с
использованием балансирного конуса или лабораторной крыльчатки.
104