Politechnika Koszalińska

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska

Zakład Geotechniki

Kierunek: Budownictwo

Ćwiczenie nr 10.

Wyznaczanie wytrzymałości gruntu na ścinanie w aparacie skrzynkowym.

Prowadzący: Wykonali:

dr inż. Krzysztof Gajewski Grosiki Marcin

Dyksik Adam

gr. 3.1.1 (3)

Po obliczeniu wytrzymałości na ścinanie dla sześciu próbek, nanosimy punkty odpowiadające poszczególnym próbkom na wykres zależności τ _f do σ. Na podstawie tych punktów wykreślamy prostą wyrównującą te punkty i sprawdzamy, czy odchylenie punktów od tej prostej nie przekracza 25 % wartości τ _f .

Dla obliczenia spójności (c _s) i kąta tarcia wewnętrznego Φ _s wstępnie obliczamy współczynniki a i b wg wzorów:

gdzie:

c _s = b

Φ _s = arc tg a

τ _fi - wartość wytrzymałości na ścinanie poszczególnych próbek [kPa]

σ _i - naprężenia normalne [kPa]

N - liczba ściętych próbek uwzględniona w obliczeniach

c _s = 17,71

Φ _s = arc tg 0,59 = 30,54⁰

Obliczenie średnich odchyleń kwadratowych (s _c i s _Φ).

• dla poszczególnych par wartości τ _fi, σ _i obliczamy różnice Δ _i oznaczonych i obliczonych wartości wytrzymałości na ścinania wg wzoru:

Δ _i = τ _fi - σ _i tg Φ _s - c _s

• wartości pomocnicze (s _a) i (s _b) obliczamy wg wzorów:

• średnie odchylenie kąta tarcia wewnętrznego (s _Φ) obliczamy wg wzoru:

• średnie odchylenie kwadratowe spójności obliczamy wg wzoru:

Uwagi i wnioski:

W przeprowadzonym doświadczeniu wyznaczyliśmy spójność (c _s) i kąt tarcia wewnętrznego (Φ _s). Wartość kąta (Φ _s) zależy od wymiaru ziaren i od ich kształtu oraz 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 ich wzajemnego zaklinowania się. Im grunt jest bardziej zagęszczony, tym mniej swobody mają poszczególne ziarna przy obrocie i tym większy jest ich opór przy ścinaniu gruntu.

Natomiast spójność zależy od liczby kontaktujących się cząstek na jednostce powierzchni ścinania i od odległości pomiędzy tymi cząstkami. Spójność zależy tym samym od liczby cząstek w jednostce objętości danego gruntu, a więc od wskaźnika porowatości.

Zależność oporu spójności od rodzaju gruntu można ująć następująco: grunty sypkie ziarniste bez cząstek iłowych mają spójność bliską zeru. W miarę wzrostu zawartości cząstek iłowych w gruncie spójność wzrasta, gdyż w jednostce objętości wzrasta liczba cząstek, a więc wzrasta liczba punktów kontaktowych na jednostce powierzchni ścinania.

Podczas ćwiczenia wykonywaliśmy badania w aparacie bezpośredniego ścinania. W urządzeniu tym próbkę gruntu umieszcza się w dwóch leżących nad sobą skrzynkach z filtrami, następnie konsoliduje się próbkę pod naciskiem pionowym Q i ścina powoli przykładając siłę pionową T, stopniowo wzrastającą do T _f.

Otrzymana wartość c _s i w nieznaczny sposób odbiegają od danych tabelarycznych. Z kolei Φ _s bardzo odbiega od tychże danych. Relacje te przedstawiają się następująco:

Rodzaj gruntu	wartości tabelaryczne		wartości otrzymane
piasek średni	Φ s [ ^o] 37^0 ÷ 34^0	c s [kPa] 1 ÷ 0	Φ s [ ^o] 30,54^0	c s [kPa] 17,71

---