Badanie w aparacie bezpośredniego ścinania (AB) (ćw. 8)
Wiadomości wstępne:
Badanie metodą bezpośredniego ścinania polega na umieszczeniu próbki gruntu
w aparacie skrzynkowym, obciążeniu jej siłą normalną i ścinaniu wzdłuż płaszczyzny
poziomej, wymuszonej konstrukcją aparatu ze stałą prędkością.
Aparat skrzynkowy AB służy do wyznaczania parametrów wytrzymałościowych
gruntu: kąta tarcia wewnętrznego oraz kohezji. Aparat składa się z dwudzielnej
skrzynki metalowej (rys.1) w której umieszczona jest próbka gruntu kategorii A o
wymiarach 6,0 x 6,0 x 2,0 cm.
1. Płytki oporowe
2. Śruba mocująca
3. Płytka przenosząca
obciążenia normalne
4. Filtr górny
5. Filtr dolny
6. Ramka dolna
Rys.1. Schemat skrzynki aparatu bezpośredniego ścinania.
Sprzęt niezbędny do wykonania badania:
- waga o dokładności do 0,01 [g]
- przyrządy miernicze (linijka, suwmiarka)
- młoteczek do wyrównywania, łyżeczka i nóż
- aparat skrzynkowy
- duża parowniczka
SIŁA
ŚCINAJĄCA
SIŁA
PIONOWA
1
SIŁA
ŚCINAJĄCA
GRUNT
2
3
4
5
6
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (
http://www.novapdf.com
)
Przebieg ćwiczenia laboratoryjnego:
1. Skręcić górną i dolną część aparatu za pomocą śrub mocujących, na dnie
umieścić płytkę oporową, a następnie zważyć całą skrzynkę – m
t(s)
[g]
2. Próbkę należy przyciąć i umieścić w aparacie skrzynkowym tak, aby
zminimalizować naruszenie jej struktury oraz uniemożliwić utratę lub
przyrost wilgotności, zważyć próbkę razem ze skrzynką – m
mt(s)
[g],
zmierzyć wysokość początkową – h
i
[cm] w trzech miejscach i obliczyć
średnią.
3. Przyłożyć drugą płytkę oporową i na górze umieścić płytkę przenoszącą
obciążenie pionowe.
4. Nałożyć ramę obciążającą z wieszakiem (25 kPa), przesunąć skrzynkę tak,
aby stykała się z trzpieniem dynamometru. Całkowicie wykręcić śruby
łączące skrzynkę. Obciążyć próbkę.
5. Uruchomić aparat z prędkością przemieszczania dolnej skrzynki względem
górnej 1,0 mm/min; co 0,5 [mm] = 30 [s] (parametr „s”) przesunięcia
notować wskazania czujnika dynamometru (parametr „a”).
6. Jako kryterium ścięcia należy przyjąć sytuację, gdy wskazanie czujnika
dynamometru spadnie lub nie zmieni się w trzech kolejnych odczytach. Po
ścięciu próbki aparat należy wyłączyć.
7. Punkty 4 -6 należy powtórzyć co najmniej dwukrotnie dla tego samego
obciążenia i różnej wartości wskaźnika porowatości.
8. Po zakończeniu ścinania należy do zważonej wcześniej parowniczki
- m
t(p)
[g] przełożyć cały grunt ze skrzynki dwudzielnej aparatu. Ponownie
zważyć parowniczkę wraz z gruntem - m
mt(p)
[g], a następnie wysuszyć. Po
wysuszeniu zważyć parowniczkę z suchym gruntem - m
st(p)
[g].
Niezbędne wzory:
Początkową gęstość szkieletu gruntowego ρ
d
wyznaczamy ze wzoru:
=
∙
[
]
gdzie:
m
d
– masa szkieletu gruntowego [g]
H
0
– początkowa wysokość próbki [cm]
A – pole powierzchni próbki [cm
2
],
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (
http://www.novapdf.com
)
Początkową gęstość objętościową ρ wyznaczamy ze wzoru:
=
∙
[
]
gdzie:
m
0
– początkowa masa próbki [g]
H
0
– początkowa wysokość próbki [cm]
A – pole powierzchni próbki [cm
2
],
Początkowy wskaźnik porowatości e
0
wyznaczamy ze wzoru:
=
− [−]
gdzie:
ρ
d
– gęstość szkieletu gruntowego [g/cm
3
]
ρ
s
– gęstość właściwa [g/cm
3
]
Naprężenie ścinające τ wyznaczamy ze wzoru:
=
[
]
gdzie:
P – siła ścinająca pozioma [kN]
A – pole powierzchni próbki [m
2
],
Siłę ścinającą poziomą P wyznaczamy ze wzoru:
=
∙ [
]
gdzie:
a – wartość odczytana z dynamometru [-]
s – stała aparatu [kN/dz],
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (
http://www.novapdf.com
)
Sporządzić wykres zależności wytrzymałości na ścinanie względem początkowego
wskaźnika porowatości przy tych samych naprężeniach konsolidacji. Z najlepszego
dopasowania linii prostej przez punkty, wytrzymałość na ścinanie można określić dla
dowolnego wskaźnika porowatości e
n
. Stosując diagram Coulomba i zakładając że c’ = 0
odczytać kąt tarcia wewnętrznego φ’.
Rys.2. Wykres zależności wytrzymałości na ścinanie względem początkowego wskaźnika porowatości
(efekt końcowy sprawozdania).
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (
http://www.novapdf.com
)
Formularz do ćwiczenia nr. 8
Rok; grupa; termin zajęć; data;
…………………………………………………………………………………………………..
Skład zespołu:
1…………………………..
2…………………………..
3…………………………..
4…………………………..
Przykładowe obliczenia dla jednego ścięcia
Dane:
m
t(s)
=……….. m
mt(s)
=………… m
t(p)
=…………. m
mt(p)
=………..
m
st(p)
=………… ρ
s
=………….
Tabela wyników z aparatu bezpośredniego ścinania.
Tabela wysokości początkowej próbki.
Lp.
σ
n
[kPa]
s [mm]
a
1
[-]
a
2
[-]
a
3
[-]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Lp.
h
1
h
2
h
3
h
śr
= H
0
1
2
3
4
5
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (
http://www.novapdf.com
)
Obliczenia:
H
o
=h
śr
………..
A =………….
m
d
=………….
m
o
=………...
ρ
d
=…………
ρ =………….
e
o
=………….
P =………….
τ =………….
Tabela wyników:
Kolejne ścięcia
Wysokość początkowa próbki H
oi
[cm]
Wartość odczytana z dynamometru a
i
[-]
Gęstość obj. szkieletu gruntowego ρ
di
[g/cm3]
Gęstość objętościowa gruntu ρ
i
[g/cm3]
Początkowy wskaźnik porowatości e
oi
[-]
Siłę ścinającą poziomą P
i
[kN]
Naprężenie ścinające τ
i
[kPa]
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (
http://www.novapdf.com
)
Wykres:
Wnioski końcowe:
Podpis prowadzącego
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (
http://www.novapdf.com
)