Politechnika Koszalińska 09.11.2005

W.B.I.i Ś.

Kierunek: Budownictwo

DUL

LABORATORIUM Z MECHANIKI GRUNTÓW

I FUNDAMENTOWANIA

ĆWICZENIE 4a

TEMAT: Badanie wytrzymałości gruntu w aparacie bezpośredniego ścinania (skrzynkowym).

Wołowiec Kamila

Pachołek Błażej

Oznaczanie spójności (c_u) i kąta tarcia wewnętrznego (φ_u) gruntu.

Wytrzymałością gruntu na ścinanie τ_f - nazywamy opór, jaki stawia grunt naprężeniom ścinającym, po pokonaniu którego następuje zniszczenie struktury gruntu. Wytrzymałość na ścinanie jest funkcją naprężenia normalnego σ oraz parametrów wytrzymałościowych gruntu, czyli:

τ_f=σ*tgϕ+c

gdzie:

ϕ - kąt tarcia wewnętrznego

c- spójność gruntu

Parametry wytrzymałościowe gruntu c i ϕ wyznacza się m.in. w aparacie bezpośredniego ścinania (skrzynkowym) oraz w aparacie trójosiowym.

Spójność właściwa gruntu jest to wewnątrz-strukturalne ciśnienie, wynikające z sił wzajemnego przyciągania się cząstek gruntowych, zrównoważonego przez reakcję sił odpychających w warunkach zakończonej konsolidacji gruntu przy danym obciążeniu konsolidacyjnym. Grunty sypkie ziarniste bez cząstek iłowych mają spójność równą zero.

W przypadku ścinania gruntów o strukturze ziarnistej występuje opór tarcia suwnego i obrotowego, gdyż przy poślizgu strefowym jednej warstwy gruntu po drugie występuje opór nie tylko w powierzchniach poślizgu, lecz i opór wynikający z obrotu ziaren w stosunku do ziaren sąsiednich. Opór gruntu powstały wskutek tarcia suwnego i obrotowego nazywamy oporem tarcia wewnętrznego. Wartość kąta tarcia wewnętrznego ϕ zależy od wymiaru ziaren i od ich kształtu oraz od stopnia zagęszczenia gruntu. Im grubsze są ziarna, tym szersza jest strefa ogarnięta tarciem wewnętrznym ziaren. Im bardziej ostre są krawędzie ziaren, tym większy jest opór ich tarcia przy wzajemnym obrocie, gdyż większy jest opór z ich wzajemnego zaklinowania się. Im bardziej grunt jest zagęszczony tym mniej swobody mają poszczególne ziarna przy obrocie i tym większy jest ich opór przy ścinaniu gruntu.

Wnioski:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie wytrzymałości gruntu na ścinanie przy pomocy aparatu skrzynkowego.

W tym celu do obciążonej próbki obciążeniem Q przykładano siłę ścinającą T_f powodującą powstawanie naprężenia ścinającego τ_f . Naprężenia powodowały odkształcenia dynamiczne ε_{d .} Wykonano pięć pomiarów dla różnych wartości obciążenia pionowego i na podstawie otrzymanych wyników wykreślony został wykres τ=f(δ). Badaniu poddany został piasek średnioziarnisty. Na podstawie wykresu odczytano, że kąt tarcia wewnętrznego φ_u=31^o .

Otrzymano także wartość spójności C_u =10 kPa. Piasek jako grunt niespoisty nie powinien wykazywać spójności . Otrzymana wartość jest wynikiem zawilgocenia próbki . Badanie wytrzymałości gruntów na ścinanie przeprowadza się w celu określenia możliwości wykorzystania gruntu do usytuowania na nim budowanych obiektów i stanowi podstawę do wymiarowania fundamentów budowli.

---