LABORATORIUM MECHANIKI GRUNTÓW
WYZNACZANIE WYTRZYMAŁOŚCI GRUNTU NA ŚCINANIE W APARACIE TRÓJOSIOWYM.
Wykonali: Sprawdził:
Paweł Czajkowki mgr Marcin Sokołowski
Sławomir Knoff
Łukasz Junaszewski
23.10.2002.
Wytrzymałość gruntu na ścinanie nazywamy opór, jaki stawia grunt naprężeniom stycznym w rozpatrywanym punkcie ośrodka. Po pokonaniu oporu ścinania następuje poślizg pewnej części gruntu w stosunku do pozostałej.
Wytrzymałość gruntu spoistego należy przyjąć jako opór łączny, składający się z oporu właściwego tarcia wewnętrznego i z oporu spójności właściwej.
τf =σ′tgΦ+cu
τf- wytrzymałość gruntu na ścinanie
σ′-efektywne naprężenia normalne
Φ-właściwy kąt tarcia
cu- opór spójności właściwej
Opór tarcia wewnętrznego gruntu σ′tgΦ nie jest wartością stałą, lecz zależy od wymiaru i kształtu ziaren, ich wzajemnej odległości i od naprężeń efektywnych, czyli zależy od pochodzenia i uziarnienia gruntu, jego porowatości oraz od ciśnienia porowego.
Spójność gruntu mają jedynie grunty spoiste, a w przypadku gruntów nie spoistych może wystąpić jedynie spójność pozorna związana z obecnością w gruncie wody włoskowatej. Opór spójności gruntów spoistych zależy od ich rodzaju, a więc uziarnienia oraz od ich stanu, czyli wilgotności.
Przebieg badania.
Aparat trójosiowego ściskania typu AT-2 przeznaczony jest do badania wytrzymałości gruntu na ścinanie w warunkach trójosiowego stanu naprężeń. Oznaczenia te można wykonywać zarówno dla gruntu spoistego jak i niespoistego, na próbkach o strukturze nienaruszonej jak i naruszonej lub przygotowanej odpowiednią metodą.
Próbka gruntu osłonięta membraną gumową umieszczona jest w komorze trójosiowej wypełnionej wodą. Poprzez sprężenie wody wytwarzany jest początkowo stan izotopowy ciśnienia, który nie jest w stanie zniszczyć próbki gruntu. Aby wywołać stan anizotropowy ciśnienia, należy zwiększyć ciśnienie działające wzdłuż osi próbki. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu trzpienia umieszczonego w osi komory trójosiowej, poprzez który przekazywane jest dodatkowe obciążenie na próbkę w wyniku ruchu jednostajnego ku górze komory trójosiowej. Mierząc ciśnienie w komorze i obciążenie pionowe działające na próbkę dla jej stanu granicznego, można sporządzić okrąg Mohra. Wykonując 3-6 prób ścinania gruntu pod różnymi ciśnieniami bocznymi w komorze, można otrzymane wyniki aproksymować linią prostą jako obwiednię naprężeń całkowitych wg hipotezy Coulomba-Mohra. Parametry prostej wyznaczają poszukiwane parametry wytrzymałościowe badanego gruntu.
Analiza wyników.
Kąt tarcia wewnętrznego gruntu Φ wyznaczony z przeprowadzonego badania jest zgodny z Polską normą i wynosi 33°. Opór spójności gruntu wyniósł 3 kPa i jest zgodny dla piasku drobno ziarnistego.