Oznaczenie spójności i kąta tarcia wewnętrznego.pdf

(402 KB) Pobierz
WYKONANIE OZNACZENIA SPÓJNOŚCI I KĄTA TARCIA WEWNĘTRZNEGO W APARACIE BEZPOŚREDNIEGO ŚCINANIA – AB
Politechnika Krakowska - Instytut Geotechniki
Zakład Mechaniki Gruntów
i Budownictwa Ziemnego
WYKONANIE OZNACZENIA SPÓJNOŚCI I KĄTA TARCIA
WEWNĘTRZNEGO W APARACIE BEZPOŚREDNIEGO ŚCINANIA – AB
Wprowadzenie
Wytrzymałość gruntu na ścinanie τ f jest to maksymalny opór, jaki stawia ośrodek
gruntowy naprężeniom ścinającym występującym w rozpatrywanym punkcie ośrodka po
powierzchni zwanej powierzchnią poślizgu.
Zgodnie z hipotezą Coulomba - Mohra wytrzymałość gruntów na ścinanie wyraża
równanie:
τ f = σ n ⋅ tg φ + c
gdzie: τ f – wytrzymałość gruntu na ścinanie [kPa],
σ n - naprężenie normalne do płaszczyzny ścięcia [kPa],
φ - kąt tarcia wewnętrznego [º],
c – spójność gruntu (kohezja) [kPa].
W przypadku gruntów niespoistych, gdzie kohezja c = 0 wzór przybiera postać:
τ f = σ n ⋅ tg φ
τ f [kPa]
b
a
φ 2
c
φ 1
0
σ n [kPa]
Rys. 1 . Zależność wytrzymałości gruntu na ścinanie (τ f ) od naprężenia normalnego (σ n ):
a - dla gruntów spoistych, b - dla gruntów niespoistych.
Znajomość parametrów charakteryzujących wytrzymałość gruntów na ścianie jest
niezbędna przy projektowaniu fundamentów, obliczaniu parcia na konstrukcje oporowe,
sprawdzaniu stateczności skarp i zboczy, projektowaniu zakotwień, itp.
VIII/1
90059722.008.png
Przebieg badania
Przyrządy:
a. aparat skrzynkowy AB (rys. 2)
Aparat skrzynkowy AB służy do wyznaczania parametrów wytrzymałościowych
gruntu: kąta tarcia wewnętrznego oraz kohezji. Aparat składa się z dwudzielnej skrzynki
metalowej (rys.2) w której umieszczona jest próbka gruntu NNS o wymiarach 6,0 x 6,0 x 2,0
cm.
SIŁA
PIONOWA
P
2
3
1
4
SIŁA
ŚCINAJĄCA
F
GRUNT
SIŁA
ŚCINAJĄCA
F
5
6
Rys. 2 . Schemat skrzynki aparatu bezpośredniego ścinania: 1 – płytki oporowe, 2 – śruba mocująca,
3 – płytka przenosząca obciążenia normalne, 4 – filtr górny, 5 – filtr dolny, 6 – ramka dolna.
Badanie w aparacie AB polega na ścinaniu próbek gruntu w dwudzielnej skrzynce.
Badanie należy uznać za zakończone, gdy wartość wskazania czujnika siły zmniejszy się lub
nie zmieni się w trzech kolejnych odczytach (max przesuw 6 mm).
Wykonanie oznaczenia:
1 - połączyć dwie części skrzynki metalowej za pomocą śrub, na dnie umieścić płytkę
oporową;
2 - próbkę gruntu umieścić w skrzynce aparatu, a następnie przyłożyć drugą płytkę oporową;
3 - na samej górze umieścić płytkę przenoszącą obciążenie pionowe, a następnie nałożyć
ramę obciążającą z wieszakiem (25 kPa);
4 - przesunąć skrzynkę tak, aby stykała się z trzpieniem dynamometru;
5 - całkowicie wykręcić śruby łączące skrzynkę;
6 - uruchomić aparat z prędkością przemieszczania dolnej skrzynki względem górnej 1,0
mm/min; co 0,5 mm przesunięcia (co 30 s) notować wskazania czujnika dynamometru;
7 - jako kryterium ścięcia należy przyjąć sytuację, gdy wskazanie czujnika dynamometru
spadnie lub nie zmieni się w trzech kolejnych odczytach;
8 - po ścięciu próbki należy wyłączyć aparat;
9 - badanie należy powtórzyć dla kolejnych obciążeń normalnych (50, 100, 200 kPa).
VIII/2
90059722.009.png 90059722.010.png
Schemat obliczeniowy
1. Odczyty z czujników umieścić w tabeli:
σ n
[kPa]
s
[mm]
a
[-]
A f = b ⋅ (b - s)
[m 2 ]
F = a ⋅ 0,0051
[kN]
τ f =F max /A
[kPa]
gdzie: σ n – naprężenie normalne w płaszczyźnie ścięcia [kPa],
s – przesunięcie poszczególnych części skrzynki względem siebie [mm],
a – wskazania dynamometru [-],
A f – powierzchnia ścinania próbki [m 2 ],
b – długość boku skrzynki = 6 cm,
F – siła ścinająca [kN],
τ f - wytrzymałość gruntu na ścinanie [kPa].
Do obliczeń należy przyjąć maksymalną wartość siły ścinającej odniesionej do
powierzchni ścinania w momencie, w którym ta siła wystąpiła po raz pierwszy.
2. Dla otrzymanych wyników sporządzić wykres zależności wytrzymałości gruntu na ścinanie
( τ f ) od obciążenia ( σ n ) .
3. Spójność badanego gruntu c obliczyć w [kPa] wg wzoru:
∑
N
∑
N
∑
N
∑
N
(
σ
)
2
τ
−
σ
σ
i
fi
i
i
fi
c =
i
=
1
i
=
=
1
=
1
[kPa]
N
N
2
N
∑∑
(
σ
)
2
−
σ
i
i
i
=
1
i
=
1
4. Kąt tarcia wewnętrznego φ obliczyć w [º] wg wzoru:
∑
N
∑∑
N
N
N
σ
i
⋅
τ
f
i
−
σ
i
τ
fi
φ = arc tg
=
1
= =
1
i
1
[°]
N
N
2
∑∑
()
N
σ
2
−
σ
i
i
=
1
i
=
1
gdzie:
σ ni - naprężenia normalne w poszczególnych badaniach [kPa],
τ fi – wartości wytrzymałości na ścinanie odpowiadające naprężeniom σ ni [kPa],
N – liczba wykonanych ścięć.
VIII/3
1
i
i
i
i
i
90059722.011.png 90059722.001.png 90059722.002.png
σ n
[kPa]
s
[mm]
a
[-]
A f = b ⋅ (b - s)
[m 2 ]
F = a ⋅ 0,0051
[kN]
τ f =F max /A
[kPa]
VIII/4
90059722.003.png 90059722.004.png 90059722.005.png 90059722.006.png 90059722.007.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin