mech023

Na rysunku 9.2a przedstawiono schematycznie dwa podstawowe typy krzywych doświadczalnych. Materiały o monofonicznie rosnącej krzywej w układzie laprężenie - odkształcenia (np. piasek luźny), nazywane są materiałami statecz-lymi, a ich wytrzymałość na ścinanie określa wartość naprężenia T„. W przypad-

cu piasku zagęszczonego naprężenie początkowo rośnie do T*, a następnie maleje io t . Materiały tego typu nazywane się materiałami niestatecznymi. Ich wytrzy-uałość na ścinanie przy małych odkształceniach (np. posadowienie budowli) określa wartość naprężenia T*. W przypadku dużych odkształceń (np. urabianie gruntu naszynami) zasadniczy etap procesu może przebiegać przy naprężeniach T„.

b)

a)

<

k

Rys. 9.2. Przykładowe wyniki uzyskane w aparacie bezpośredniego ścinania: a) wykresy w układzie naprężenic-odkształccnie, b) wyniki na płaszczyźnie naprężeń (ośrodek spoisty), c) wyniki na płaszczyźnie naprężeń (ośrodek niespoisty), d) wyniki na płaszczyźnie naprężeń (ośrodek idealnie spoisty)

Jeśli próbę bezpośredniego ścinania przeprowadzimy na kilku próbkach z tego samego gruntu dla różnych wartości siły normalnej P_n (<7_;1), to uzyskane wyniki można przedstawić na wykresie r-a w postaci punktów A, B, C (rys. 9.2b), przez które prowadzi się linię prostą, najczęściej metodą najmniejszych kwadratów. Prosta ta przecina oś T w punkcie o rzędnej c i jest nachylona pod kątem ę . Naprężenie ścinające w procesie określa zależność gdzie:

c - spójność gruntu (kohezja), ę - kąt tarcia wewnętrznego.

Bezwzględna wartość lr„l oznacza, iż wytrzymałość nie zależy od zwrotu wek tora przemieszczenia podczas próby. Powyższy związek stanowi podstawową zależność teorii stanów granicznych gruntów i został dla piasków podany prze/ Coulomba w 1773 r.

Przyjmując, iż realizowana w aparacie bezpośredniego ścinania powierzchni; ścięcia jest płaszczyzną, działające na niej naprężenia można przedstawić (rys. 9.3 jako:

-    naprężenia normalne O_n,

-    naprężenia styczne T„ = c + <7„tg<p, lub jako

cr.,

-    naprężenie R = ——,

cosę

-    spójność c,

a

Qń tg <f

Rys. 9.3. Naprężenia na płaszczyźnie ścięcia

Dla ośrodka niespoistego (np. suchy piasek) spełniony jest warunek Trcsk c = 0 i lr„l^ o„Xgę (rys. 9.2c), a dla ośrodka idealnie spoistego (iły, gliny o znaczne wilgotności) - c £ 0, ę ~ 0 (rys. 9.2d) lr„l = k, gdzie: k - graniczne naprężenie styczne.

W przypadku gruntów niespoistych (sypkich) wartość spójności rzeczywiste c = 0. Wartość kąta tarcia wewnętrznego ((p) zależy od rodzaju ziaren gruntu, iel kształtu i wielkości oraz od sposobu wzajemnego ułożenia. Na wartość kąta <p m; wpływ także wilgotność gruntu. Im grunt jest wilgotniejszy, tym jest on mniejszy Grunty drobnoziarniste całkowicie nasycone wodą będą w związku z tym miał) tym mniejszy kąt tarcia wewnętrznego, im większa będzie ich porowatość. Griml\ sypkie, suche, występujące w stanic luźnym, mają kąt tarcia wewnętrznego rówm kątowi usypu naturalnego (kąt, jaki ma naturalnie usypane zbocze). W miarę /a