Akademia Górniczo-Hutnicza

im. Stanisława Staszica w Krakowie

Oznaczanie wytrzymałości na ścinanie gruntu ścinarką

obrotową

Michał Burtan

Przemysław Bochenek

Bartłomiej Więcek

Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu

Kierunek Górnictwo i Geologia

Rok studiów II

Rok akademicki 2011/2012

1. Wstęp teoretyczny.

Badanie Ścinawką obrotową jest bardzo proste i podobne do wgłębnego badania
spójności gruntu przez ścinanie krzyżakiem. Zasada pomiaru polega więc na badaniu
siły potrzebnej do wykonania obrotu zagłębionej w gruncie końcówki skrzydełkowej
ścinarki. Pomiary ścinarką obrotową można przeprowadzić jednak tylko na
powierzchni gruntu, na ścianach i w dnach wykopów, na próbkach o strukturze
nienaruszonej. Ścinarkę obrotową można stosować do badań gruntów spoistych
charakteryzujących się oporem na ścinanie w granicach 0-250 kPa.

2. Dobór sprzętu:

Ścinarka ma 3 wymienne koncówki skrzydełkowe (kształtki łopatkowe): TV1- mała,
TV2-normalna, TV3—duża. Końcówki dobiera się w zależności od stanu gruntu
warunkującego opór ścinania. Dla gruntów półzwartych i twardoplastycznych stosuje
się końcówkę małą, dla gruntów w stanie twardoplastycznym i plastycznym końcówkę
średnią, dla gruntów w stanie miękkoplastycznym i płynnym końcówkę dużą.

3. Przebieg zadania.



Wyrównuje się powierzchnię gruntu



W przypadku badania próbek w laboratorium wymiary powierzchni tych
próbek powinny być nie mniejsze niż podwójna średnica stosowanej
końcówki. Wyjątek mogą stanowić grunty miękkoplastyczne i płynne, których
próbki mogą mieć wymiar tylko o 2cm większy niż średnica koncówki.



Wskazówkę na tarczy pomiarowej ścinarki ustawia się w pozycji 0



Ustawiając końcówkę prostopadle do powierzchni gruntu wciska się ją na
głębokość równą wysokości skrzydełek



Obraca się wolno i równomiernie pokrętłem w kierunku zgodnym z ruchem
wskazówek zegara, z szybkością około 1 działki na sekundę, aż do ścięcia
gruntu(moment uzyskania największego oporu)



Według wskazań wskazówki na tarczy górnej ścinarki odczytuje się wartość
momentu granicznego M

f

4. Obliczenia:

Wartość oporu na ścinanie otrzymuje się przez pomnożenie odczytu na tarczy przez
odpowiednią wartość współczynnika K

TV

, zgodnie ze wzorem

τ

max

=M

f

K

TV

gdzie:
τ

max

– wytrzymałość na ścinanie (kG*cm

-2

)

M

f

– moment graniczny (kG*cm, N*m)

K

TV

- współczynnik przeliczeniowy =

w którym: D- średnica końcówki(cm)
H-wysokość skrzydełek (cm)



Pomiar 1.

τ

max

=1,05*1=1,05 [kG*cm

-2

]



Pomiar 2.

τ

max

=0,2*1=0,2 [kG*cm

-2

]



Pomiar 3.

τ

max

=0,075*2,5=0,188 [kG*cm

-2

]



Pomiar 4.

τ

max

=0,125*2,5=0,313 [kG*cm

-2

]



Pomiar 5.

Opór gruntu był za duży i nie byliśmy w stanie go ściąć.

5. Wnioski

Uzyskane przez nas wyniki czterech pomiarów różnią się między sobą. W

przypadku pomiaru 1. wynik znacząco odbiega od pozostałych. Może to być
spowodowane niedokładnym umieszczeniem próbki w pierścieniu. Dodatkowo, po
każdym ścięciu gruntu nie możliwe jest umieszczenie go ponownie w pierścieniu
identycznie jak przed ścięciem

Jeśli chodzi o wyniki 2,3,4 można przyjąć że z pewnym błędem są one zgodne.

Wytrzymałość na ścinanie dla badanej przez nas próbki waha się w granicach ~0,2-0,3
kG*cm

-2

.

Pomiar 5 dokonywany był sprawdzająco przy użyciu końcówki do gruntów w

stanie miękkoplastycznym, natomiast nasz grunt był w stanie twardoplastycznym i nie
byliśmy w stanie go ściąć.