10 Oznaczenie wytrzymalosci gruntu na scianie w aparacie b

1. Wprowadzenie/Definicje:

Wytrzymałością gruntu na ścinanie nazywamy opór, jaki stawia grunt napręŜeniom stycznym w
rozpatrywanym punkcie ośrodka. .Po pokonaniu oporu ścinania następuje poślizg pewnej części gruntu
w stosunku do pozostałej. Najstarszą i do dzisiaj stosowaną formułą określającą zjawisko ścięcia gruntu
jest warunek podany przez Coulomba w 1773:

= σ

tgФ + c

gdzie:
τ

- wytrzymałość na ścinanie [kPa]

- napręŜenia normalne do płaszczyzny ścinania [kPa]

– kąt tarcia wewnętrznego

c – spójność [kPa]

W przypadku ścinania gruntów strukturze ziarnistej mamy do czynienia z oporem tarcia suwnego i
obrotowego. Opór ten nazywamy oporem tarcia wewnętrznego. Wielkość ta zaleŜy od rodzaju gruntu.
Dla danego gruntu wartość tarcia wewnętrznego zaleŜy od: porowatości, wilgotności, ciśnienia wody w
porach.

Spójność gruntu jest to opór gruntu stawiany siłom zewnętrznym wywołany wzajemnym
przyciąganiem się cząstek składowych gruntu. Występuje w gruntach spoistych.

2. Cel oznaczenia:

Oznaczenie wytrzymałości gruntu na ścinanie w aparacie bezpośredniego ścinania.

3. Przyrządy wykorzystane w oznaczeniu stopnia wytrzymałości gruntu
na ścinanie:

Do oznaczenia wytrzymałość na ścinanie moŜe być
stosowany dowolny aparat skrzynkowy. Urządzenie składa
się ze skrzynki, zbudowanej z dwóch ześrubowanych części i
ramki.

Badana próbka jest umieszczona do połowy swojej

wysokości w skrzynce na filtrze dolnym i dolnej płytce
oporowej. Górna połowa próbki wchodzi w ramkę, a na niej
spoczywa górna płytka oporowa oraz płytka przenosząca
obciąŜenia normalne. Do łączenia ramki ze skrzynką, w
trakcie konsolidowania, próbek słuŜą śruby. Przed
rozpoczęciem ścinania powinny być one wykręcone i wyjęte
na zewnątrz. Druga para śrub słuŜy do podnoszenia ramki w
stosunku do skrzynki przed rozpoczęciem ścinania. Obie
płytki oporowe powinny być tak umieszczone, aby płytka
górna skierowana była przeciwprostokątnymi powierzchniami
Ŝ

eberek w kierunku działania siły ścinającej, zaś połoŜenie

eberek płytki dolnej było odwrotne.

W przypadku grawitacyjnego przykładania obciąŜenia

normalnego naleŜy zapewnić poziome prowadzenie skrzynki,
przesuwanej przez układ napędowy aparatu.

3. Wykonanie oznaczenia:

Oznaczenie wykonano w aparacie bezpośredniego ścinania na trzech próbkach gruntu. Na kaŜdej z nich
dokonano wstępnej konsolidacji. Następnie obciąŜono kaŜdą z próbek, aby napręŜenie podczas
kolejnych ścięć wyniosło:
25kPa, 50kPa, 100kPa, 200kPa.

4. Analiza makroskopowa/Wyniki dokonanego oznaczenia:

Analiza makroskopowa:

grunt niespoisty,

wilgotny,

barwa brązowa,

piasek drobny.

B. Dane – wyniki odczytów po kolejnym obciąŜaniu próbek:

nr obciąŜenia

kPa

100

200

Odczyt na
czujnika

mm 0,120 0,210 0,345 0,635

5. Opracowanie otrzymanych wyników:

Obliczenie pola poprzecznego próbki:
F

= 0,0599 x 0,0599 = 3,59 x 10

-3

Obliczenie największej wartości siły ścinającej dla kaŜdej z próbek:
Skorzystano ze wzoru:

= R

gdzie:
Q

– wartość siły ścinającej [kN]

– odczyt czujnika dynamometru [mm]

– stała dynamometru – 1kN/mm

= 0,120mm x 1kN/mm = 0,120 kN

= 0,210mm x 1kN/mm = 0,210 kN

= 0,345mm x 1kN/mm = 0,345 kN

= 0,635mm x 1kN/mm = 0,635 kN

Obliczenie wartości wytrzymałości gruntu na ścinanie:
Skorzystano ze wzoru:

120

−

⋅

= 33,426 kPa

210

−

⋅

= 58,496 kPa

345

−

⋅

= 96,100 kPa

635

−

⋅

= 176,880 kPa

Wyznaczenie kąta tarcia wewnętrznego metodą analityczną:
Skorzystano ze wzoru:

=arctg

)

(

∑

−

∑

⋅

∑

⋅

∑

−

⋅

∑

⋅

= arctg

140625

53125

136868

48746

−

⋅

−

⋅

= 38,96

Wyznaczenie spójności gruntu metodą analityczną:

Skorzystano ze wzoru:

)

(

∑

−

∑

⋅

∑

⋅

∑

−

∑

⋅

∑

s =

140625

53125

18279918

19385418

−

⋅

−

15,38

6. Wnioski:

1. W oznaczeniu zabrakło wyników obciąŜania nr5 przy

=300kPa, co było wynikiem

przekroczenia wymaganego czasu na to ćwiczenie przez grupę dokonującą pomiarów.

2. RóŜnice wyników pochodzących z obu metod wynikają z mniejszej dokładności metody

graficznej (skutek błędu ludzkiego oka, niedokładności dokonania aproksymacji prostej, itp.).

3. Badany grunt ma kąt tarcia wewnętrznego :

- według metody analitycznej: Фs=38,96

- według metody graficznej: Фs=38

4. Spójność gruntu wynosi:

- według metody graficznej: c

= 15,38

- według metody graficznej: c

= 15

5. Po porównaniu otrzymanych wyników/ kształtu otrzymanego w metodzie graficznej wykresu

dokonano próby klasyfikacji badanego gruntu i winno się uznać badane próbki za grunt spoisty,
co kłóci się z dokonaną wcześniej analizą makroskopową. RozbieŜność ta moŜe wynikać z
błędów pomiarów dokonywanych w trakcie badania, braku piątego punktu, który mógłby
zmienić przebieg linii aproksymującej.

7. Załączniki:

a. notatki z zajęć laboratoryjnych b. wykres metody graficznej dla tego oznaczenia.

XEROX

malfunction