MECHANIKA GRUNTÓW
Wykład 5
CHARAKTERYSTYKI MATERIAŁOWE GRUNTU
Charakterystyk materiałow nazywamy zale no
napr enie – odkształcenie
okre lon w pełnym zakresie obci e , mo liwych do
zrealizowania dla badanego materiału - gruntu
Charakterystyka materiałowa ukazuje reakcje gruntu
na obci enie - jest wi c obrazem jego mechanicznych
wła ciwo ci. Jej analiza prowadzi do jako ciowego
okre lenia cech mechanicznych gruntu oraz ustalenia
ilo ciowych zale no ci napr enie – odkształcenie.
CHARAKTERYSTYKI MATERIAŁOWE
GRUNTU
Podstawowa wła ciwo o rodka gruntowego –
ROZDROBNIENIE
jest podstawow przyczyn niemo liwo ci wykonywania bada gruntu
w jednoosiowym stanie napr enia – jednoosiowe rozci ganie,
czy jednoosiowe ciskanie.
Istota problemu tkwi w braku wi zi mi dzy cz stkami szkieletu
gruntowego lub ich niewielkich warto ciach. Nie pozwalaj one przej
przez mas gruntu znacz cych obci e zewn trznych bez
dodatkowego jej zabezpieczenia przed rozsypaniem si .
Zabezpieczenie takie sprawia natomiast, e stan napr e wywołany
w masie gruntu jest wielowymiarowym, najcz ciej
trójwymiarowym stanem napr e
Z wła ciwo ci gruntu wynika zatem, e adekwatne dla niego badania
musz by prowadzone w trójwymiarowych stanach napr e
CHARAKTERYSTYKI MATERIAŁOWE
GRUNTU
Dla ustalenia mo liwie prostej postaci zale no ci mi dzy napr eniami
reprezentuj cymi stan napr e
a odkształceniami reprezentuj cymi stan odkształce
jest zasadne wykonanie bada w trójwymiarowym
– lecz szczególnym stanie napr enia. Takim jest osiowosymetryczny
stan napr enia.
33
23
13
32
22
12
31
21
,
,
,
,
,
,
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σ
11
33
23
13
32
22
12
31
21
11
,
,
,
,
,
,
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
CHARAKTERYSTYKI MATERIAŁOWE
GRUNTU
Osiowo-symetrycznemu stanowi napr enia
odpowiada osiowo-symetryczny stan odkształcenia
Je eli przyjmiemy o z układu współrz dnych zgodnie z osi symetrii.
a przez r oznaczymy kierunek promienia (prostopadły do r), mamy:
oraz:
gdzie:
- napr enia główne
- odkształcenia główne
3
1
σ
σ
σ
σ
=
=
r
z
3
1
ε
ε
ε
ε
=
=
r
z
3
1
3
1
,
,
ε
ε
σ
σ
SCHEMAT APARATU TRÓJOSIOWEGO CISKANIA
1 Próbka gruntu
2 Podstawa próbki
3 Tłoczek przekazuj cy ci nienie osiowe
4 ciany komory ci nieniowej
5 Pomiar ci nienia cieczy w komorze
6 Osłona gumowa
7 Filtr
8 Pomiar ci nienia wody w porach
SCHEMATY ZNISZCZE
PRÓBKI GRUNTU
W BADANIACH
TRÓJOSIOWYCH
CHARAKTERYSTYKI MATERIAŁOWE GRUNTU
Wykres zale no ci intensywno ci napr enia i odkształcenia osiowego
CHARAKTERYSTYKI MATERIAŁOWE GRUNTU
Wykres zale no ci napr enie - odkształcenie osiowe
próbki iłu o ró nym współczynniku prekonsolidacji (2 i 6)
CHARAKTERYSTYKI MATERIAŁOWE GRUNTU
Zale no napr enie rednie – odkształcenie obj to ciowe
dla gruntów o ró nym zag szczeniu pocz tkowym
ciskanie próbki w hydrostatycznym stanie napr e
CHARAKTERYSTYKI MATERIAŁOWE GRUNTU
0.0
4.0
8.0
12.0
16.0
0
100
200
Wyniki badania w aparacie (trójosiowego ciskania (AT)
CHARAKTERYSTYKI MATERIAŁOWE
GRUNTU
Wnioski z badania charakterystyk materiałowych:
•Zale no odkształcenie – napr enie jest nieliniowa
•Zale no jest opisywana funkcj asymptotyczn do kierunku osi
odkształcenia (warto ci napr e przenoszonych przez grunt
s ograniczone)
•Odci enie gruntu nie skutkuje zanikiem odpowiednich odkształce
powstałych przy jego obci eniu
•Ka de obci enie powoduje powstanie odkształce nieodwracalnych
•Kształt zwi zku napr enie-odkształcenie zale y od warunków
pocz tkowych:
stanu zag szczenia
- dla gruntów niespoistych
stopnia prekonsolidacji
- dla gruntów spoistych