1. Prawo Coulomba (tarcia wewntrznego).
Parametrami charakteryzujcymi wytrzymao gruntu s:kt tarcia wewntrznego i spójno. Naprenia liczymy ze wzoru Coulomba:
Dla gruntów sypkich: 
Dla gruntów spoistych: 
w którym: f - naprenia cinajce, Pa,
tg - wspóczynnik tarcia wewntrznego,
- kt tarcia wewntrznego, °,
n - naprenia normalne do powierzchni cicia, Pa,
c - spójno, Pa.
Na podstawie powyszych wzorów mona stwierdzi, e wytrzymao gruntu na cinanie jest funkcj wspóczynnika tarcia wewntrznego, spójnoci oraz naprenia normalnego do paszczyzny cinania. Znajomo wytrzymaoci gruntu na cinanie jest niezbdna podczas wyznaczania wartoci normowych obcie jednostkowych podoa na podstawie napre granicznych, przy projektowaniu nachylenia skarp wykopów lub nasypów, do obliczenia parcia gruntu na mury oporowe.
2. Wyznaczenie parametrów wytrzymaociowych.
2.1. Aparat bezporedniego cinania (ABS).
Wytrzymao próbek na cinanie w aparacie bezporedniego cinania okrela si przez przykadanie siy cinajcej w kierunku prostopadym do dwu przeciwlegych boków próbek o przekroju (w rzucie) kwadratowym.
Wytrzymao na cinanie jest to wytrzymao chwilowa, osigana przy staej prdkoci odksztace. Jako warto f przyjmuje si maksymaln warto napre cinajcych w zakresie odksztace wzgldnych " 10 %.
Do oznaczenia wytrzymao na cinanie moe by stosowany dowolny aparat skrzynkowy. Powinien si skada ze skrzynki, zbudowanej z dwóch zerubowanych czci i ramki. Badana próbka jest umieszczona do poowy swojej wysokoci w skrzynce na filtrze dolnym i dolnej pytce oporowej. Górna poowa próbki wchodzi w ramk, a na niej spoczywa górna pytka oporowa oraz pytka przenoszca obcienia normalne. Do czenia ramki ze skrzynk, w trakcie konsolidowania próbek su ruby. Przed rozpoczciem cinania powinny by one wykrcone i wyjte na zewntrz. Druga para rub suy do podnoszenia ramki w stosunku do skrzynki przed rozpoczciem cinania. Obie pytki oporowe powinny by tak umieszczone, aby pytka górna skierowana bya przeciwprostoktnymi powierzchniami eberek w kierunku dziaania siy cinajcej, za pooenie eberek pytki dolnej byo odwrotne. W przypadku grawitacyjnego przykadania obcienia normalnego naley zapewni poziome prowadzenie skrzynki, przesuwanej przez ukad napdowy aparatu.
Przygotowan próbk naley umieci w skrzynce i ramce aparatu. Rozpoczynajc badanie naley wykrci i wyj na zewntrz ruby, a nastpnie przyoy wymagane obcienie normalne. W 5 min. po przyoeniu obcienia naley uruchomi mechanizm powodujcy wzajemne przemieszczanie si ramki i skrzynki aparatu.
W przypadku gruntów maospoistych (piaski gliniaste, pyy i pyy piaszczyste) dopuszcza si prdkoci odksztace 1 1,2 mm/min, w przypadku pozostaych gruntów spoistych prdko ta nie powinna przekracza 0,05 mm/min.
Po uruchomieniu aparatu naley okresowo (co 30 s, 1 min., itd., w zalenoci od prdkoci odksztace) naley notowa na odpowiednim formularzu:
- wzajemne przemieszczenie ramki i skrzynki aparatu, tzn. odksztacenie wzgldne () próbki w kierunku dziaania siy cinajcej,
- warto siy cinajcej (odczyt si na czujniku dynamometru),
- zmiany wysokoci próbki, ujemne (osiadanie) lub dodatnie (wypieranie).
W chwili, gdy w trzech kolejnych momentach odczytów warto siy cinajcej pozostaje staa lub ulega zmniejszeniu, naley aparat wyczy, w przeciwnym wypadku naley prowadzi cinanie a do osignicia odksztacenia wzgldnego = 10,0 %.
Bezporednio po wyczeniu aparatu i odcieniu próbki, naley j wyj i oznaczy wilgotno.
Wytrzymao próbek na cinanie (f) naley obliczy w kPa:
a) przy odksztaceniu wzgldnym próbek < 10 % wg wzoru: 
w którym Qmax - maksymalna sia cinajca, N,
r - przesunicie ramki aparatu, w mm, w stosunku do skrzynki, w momencie osignicia siy równej Qmax.
a - dugo boku próbki, w mm, przy = 0 %.
b) przy odksztaceniu wzgldnym próbek = 10 % wg wzoru: 
w którym Q10 - maksymalna sia cinajca, w N, przy odksztaceniu = 10 %.
a - dugo boku próbki, w mm, przy = 0 %.
Po obliczeniu wytrzymaoci na cinanie (f) dla co najmniej piciu próbek, naley na wykresie zalenoci f do nanie punkty odpowiadajce poszczególnym próbkom. Na podstawie tych punktów naley wykreli przyblion prost aproksymujc (wyrównujc) te punkty i sprawdzi, czy odchylenia punktów od tej prostej nie przekraczaj 25 % wartoci f. Jeeli który z punktów wykazuje odchylenie wiksze, to nie naley go uwzgldnia i naley wykona dodatkowe oznaczenie f tak, aby czna liczba N " 5. Dla obliczenia cs i s naley wstpnie obliczy wspóczynniki a i b wg wzorów:
Spójno (cs) naley obliczy, w kPa z dokadnoci 1 kPa wg wzoru:
Kt tarcia wewntrznego (s) naley obliczy, w stopniach z dokadnoci do 0,1° wg wzoru
w powyszych równaniach:
fi - wartoci wytrzymaoci na cinanie poszczególnych próbek, kPa,
i - naprenia normalne, kPa,
N - liczna citych próbek uwzgldniona w obliczeniach.
2.2. Oznaczenie spójnoci (cu, c', c) i kta tarcia wewntrznego (u, `, ) gruntu przy zastosowaniu aparatu trójosiowego ciskania.
Oznaczanie spójnoci i kta tarcia wewntrznego przeprowadza si przez osiowe ciskanie (naprenia gówne 1) cylindrycznych próbek a do osignicia stanu granicznego, lub umownego stanu granicznego, przy staej wartoci cinienia bocznego w komorze mieszczcej próbk (2 = 3) i staej prdkoci odksztace (vs).
W zalenoci od charakteru napre rozrónia si trzy niej omówione rodzaje spójnoci (cu, c', c) i kta tarcia wewntrznego (u, `, ):
a) Pozorne cakowite wartoci spójnoci (cu) i kta tarcia wewntrznego (u) naley oblicza z oznaczanych wartoci cakowitych napre gównych 1, 3; wartoci cu, u uzyskuje si w badaniach bez konsolidacji próbek i bez stosowania drenau.
b) Wartoci c', ` uzyskiwa mona alternatywnie dwoma metodami:
- w badaniach z drenaem i stosowaniem odpowiednio maych prdkoci odksztace (vs); jest to metoda uproszczona.
- w badaniach z konsolidacj, bez drenau i z pomiarem cinienia wody w porach (u); jest to podstawowa metoda oznaczania wartoci c', `.
Efektywne wartoci spójnoci i kta tarcia wewntrznego obliczane w oparciu o wartoci efektywnych napre 1, 3 ustalonych wg wzorów
w których : 1, 3 - wartoci cakowitych napre gównych;
u - cinienie wody w porach badanej próbki.
c) Wartoci c i uzyskiwa mona alternatywnie dwoma metodami:
- metod „szybk” TS, w przypadku której jedn i t sam próbk cina si kolejno przy wzrastajcych wartociach 3 stosujc wysokie prdkoci odksztace;
- metod „uproszczon” TUD, w przypadku której badania prowadzone s z drenaem i wymaganymi niskimi prdkociami.
Umowne wartoci spójnoci (c) i kta tarcia wewntrznego () oznaczane s metodami uproszczonymi gdy charakter napre gównych nie jest okrelony; metody te stosowane mog by jedynie w ograniczonym zakresie.
Metoda TUD dostatecznie dobrze odpowiada warunkom pracy gruntu pod fundamentami przy wzrastajcym obcieniu budowl i postpujcej konsolidacji (rozpraszaniu cinienia wody w porach); uzyskiwane wartoci spójnoci i kta tarcia wewntrznego s porednie pomidzy cu i c' oraz u i `.
W aparacie trójosiowego ciskania stosowa naley próbki o 3 zakresach rednic: 35 - 38 mm, 60 - 65 mm, 100 - 102 mm. Próbki o rednicach 35 - 38 mm mona stosowa w przypadku gruntów zawierajcych nie wicej ni 5 % wag. frakcji o ziarnach > 2 mm, lecz nie zawierajcych ziarn > 4 mm; jeli wystpuje frakcja > 4 mm, naley stosowa próbki 60 - 65 mm. Próbki o rednicy 100 - 102 stosowa naley w przypadku gruntów o wyszych zawartociach frakcji grubych, lecz nie zawierajcych ziarn o rednicy > 8 mm.
Kada z próbek badanego gruntu powinna by cinana przy innej wartoci cinienia bocznego 3, chyba e zachodzi potrzeba powtórzenia jakiego badania lub stosowana jest metoda TS. Rónica wartoci 3 w przypadku poszczególnych próbek powinna by w przyblieniu staa.
Próbki powinny by zabezpieczone za pomoc pochewki gumowej przed bezporednim kontaktem z ciecz wypeniajc cylinder aparatu.
Podczas badania naley notowa w ustalonych odstpach czasu:
- warto siy osiowej dziaajcej na próbk lub odczyt na czujniku dynamometru (Qt).
- odksztacenie próbki (Hi).
- cinienie w komorze aparatu (3).
- warto cinienia wody w porach (u), jeli stosuje si jego pomiar.
cinanie próbki naley prowadzi do chwili, gdy:
- sia Q, po osigniciu maksimum spadnie o co najmniej 5 % lub
- osignite zostanie wzgldne odksztacenie próbki = 10 %.
Rozrónia si dwa przypadki obliczenia wartoci napre gównych:
gdy cinienie nie oddziaywuje na dynamometr mierzcy si
b) gdy cinienie 3 przenosi si na dynamometr mierzcy si za porednictwem trzpienia:
.
w którym: Qi - zmierzona sia, N,
Di - aktualna rednica próbki, cm,
3i - naprenia oddziaywujce na dynamometr za pomoc trzpienia, kPa,
d - rednica trzpienia aparatu trójosiowego, cm.
Jeli program badania nie przewiduje innego rozwizania to jako kryterium osignicia przez próbki wytrzymaoci na cinanie naley speni warunki:
1 - 3 = max `1 - `3 = max.
Wynikiem bada okrelonego gruntu musi by co najmniej pi par wartoci 1 ,3 lub `1 , `3 speniajcych powyszy warunek.
3.Kryteria zniszczenia.
Czsto trudno jest uchwyci moment cicia próbki, czyli ustalenia maksymalnej siy wystpujcej w chwili cicia próbki. Trudno ta wystpuje szczególnie wówczas, gdy badaniom s poddawane grunty spoiste w stanie plastycznym i mikkoplastycznym, gdy próbki w czasie bada znacznie si odksztacaj .
Rys. a) ksztat próbki przed badaniem, b) "kruche" cicie wystpujce w formie jednej paszczyzny c) "plastyczne" cicie próbki, d) "pynicie" cinanej próbki.
Na skutek wymuszonych odksztace pionowych wystpuj odksztacenia poziome wyraajce si rozszerzeniem, a tym samym zwikszeniem przekroju próbki. Aby mona byo waciwie interpretowa wyniki bada, wymagane jest wprowadzenie jednoznacznej definicji momentu zniszczenia próbki, czyli ustalenia kryterium zniszczenia.
Kryterium zniszczenia dzieli si na trzy grupy:
- napreniowe,
- odksztaceniowe,
- napreniowo - odksztaceniowe.
W praktyce najczciej jest stosowane kryterium napreniowe, przyjmujc, e cicie próbki nastpuje wówczas, gdy naprenie cinajce t osignie warto maksymaln.
4. Wyniki.
4.1. Aparat bezporedniego cinania.
Q |
|
l |
l |
|
N |
[MPa] |
mm |
[mm] |
[kPa] |
20 |
139 |
60 |
2 |
57,5 |
37,5 |
208,333 |
60 |
2 |
107,8 |
55 |
278 |
60 |
2,5 |
159,4 |
62,5 |
347 |
60 |
2,7 |
181,8 |
Analityczne obliczenie kta tarcia wewntrznego
L.p. |
|
|
• |
2 |
1 |
139 |
57,47 |
7988,51 |
19321 |
2 |
208,333 |
107,8 |
22449,7 |
43402,6 |
3 |
278 |
159,4 |
44318,8 |
77284 |
4 |
347 |
181,8 |
63081,7 |
120409 |
|
972,333 |
506,4 |
137839 |
260417 |
a = (4*137839 - (972,333*506,4)) / (4*260417 - 972,3332) = 0,61273
b = 0
= arctg a = arctg 0,61273 = 31,5 °
4.2. Aparat trójosiowego cinania.
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
9 |
10 |
s 1 |
s 3 |
s o 1 |
100 |
70 |
140 |
210 |
250 |
210 |
180 |
180 |
350 |
100 |
u o 1 |
40 |
15 |
30 |
42 |
50 |
45 |
40 |
38 |
260 |
10 |
s o 2 |
200 |
150 |
300 |
400 |
350 |
300 |
280 |
280 |
700 |
300 |
u o 2 |
130 |
65 |
90 |
100 |
150 |
105 |
100 |
90 |
470 |
230 |
s o 3 |
300 |
190 |
360 |
460 |
500 |
450 |
400 |
400 |
1000 |
500 |
u o 3 |
200 |
80 |
110 |
130 |
150 |
130 |
120 |
110 |
650 |
150 |
Nr próbki: 1
Maksymalna warto (1 - 3). Wartoci napre wynosz:
1 = 350 kPa 3 = 100 kPa
`1 = 260 kPa `3 = 10 kPa
Nr próbki: 2
Maksymalna warto (1 - 3). Wartoci napre wynosz:
1 = 700 kPa 3 = 300 kPa
`1 = 470 kPa `3 = 230 kPa
Nr próbki: 3
Maksymalna warto (1 - 3). Wartoci napre wynosz:
1 = 1000 kPa 3 = 500 kPa
`1 = 650 kPa `3 = 150 kPa
5. Przygotowanie próbek gruntów do bada.
Za próbk cylindryczn uwaa mona próbk w postaci graniastosupa foremnego o liczbie boków nie mniejszej ni 24. Stosowa naley próbki o trzech zakresach rednic:
35 - 38 mm, 60 - 65 mm, 100 - 102 mm. Próbki o rednicach 35 - 38 mm mona stosowa w przypadku gruntów zawierajcych nie wicej ni 5% wag. frakcji o ziarnach > 2 mm, lecz nie zawierajcych ziarn > 4 mm; jeeli wystpuje frakcja > 4 mm, naley stosowa próbki o rednicach 60 - 65 mm. Próbki o rednicy 100 - 102 mm stosowa naley w przypadku gruntów o wyszych zawartociach frakcji grubych.
5. Przebieg oznaczenia.
Kada z próbek powinna by cinana przy innej wartoci cinienia bocznego s3.
Naley stosowa nastpujce prdkoci osiowej deformacji próbek ( vs):
w przypadku iów i glin zwizych: vs 
2 % wysokoci próbki na godzin,
w przypadku pozostaych gruntów spoistych: vs 
0,05 mm/min.
Próbki powinny by zabezpieczone za pomoc pochewki gumowej przed bezporednim
kontaktem z ciecz wypeniajc cylinder aparatu.
cinanie próbki naley prowadzi do chwili, gdy:
sia Qi po osigniciu maksimum spadnie o co najmniej 55 lub
osignite zostanie wzgldne odksztacenie próbki e = 10 %.
5.1. Obliczanie wartoci napre gównych ( s1 ) dziaajcych w kierunku osi próbki.
Rozrónia si dwa przypadki:
a) gdy cinienie nie oddziaywuje na dynamometr mierzcy si Qi:
s1i = 
b) gdy cinienie s3 przenosi si na dynamometr mierzcy si za porednictwem trzpienia:
5.2. Obliczanie spójnoci ( cu ) i kta tarcia wewntrznego ( fu ).
Jeli program badania nie przewiduje innego rozwizania to jako kryterium osignicia przez
próbki wytrzymaoci na cinanie naley speni warunki:
s1 - s3 = max s1' - s3' = max.
Wynikiem bada okrelonego gruntu musi by co najmniej pi par wartoci s1,s3 lub
s1', s3' speniajcych powyszy warunek.
KRYTERIA ZNISZCZENIA
Czsto trudno jest uchwyci moment cicia próbki, czyli ustalenia maksymalnej siy
wystpujcej w chwili cicia próbki. Trudno ta wystpuje szczególnie wówczas, gdy
badaniom s poddawane grunty spoiste w stanie plastycznym i mikkoplastycznym, gdy próbki w czasie bada znacznie si odksztacaj .
a) ksztat próbki przed badaniem, b) "kruche" cicie wystpujce w formie jednej paszczyzny c) "plastyczne" cicie próbki, d) "pynicie" cinanej próbki.
Na skutek wymuszonych odksztace pionowych wystpuj odksztacenia poziome
wyraajce si rozszerzeniem, a tym samym zwikszeniem przekroju próbki.
Aby mona byo waciwie interpretowa wyniki bada, wymagane jest wprowadzenie
jednoznacznej definicji momentu zniszczenia próbki, czyli ustalenia kryterium zniszczenia.
Kryterium zniszczenia dzieli si na trzy grupy:
napreniowe,
odksztaceniowe,
napreniowo - odksztaceniowe.
W praktyce najczciej jest stosowane kryterium napreniowe, przyjmujc, e cicie
próbki nastpuje wówczas, gdy naprenie cinajce t osignie warto maksymaln.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
MG3.DOC, TEMAT: Oznaczanie kÄ ta tarcia wewnÄtrznego i spĆ³jnoÅci gruntu za pomocÄ aparatu trĆ³josioweg
4 Åcinanie doc
Lab SCINANIE DOC
Åcinanie technologiczne MAR doc
W11 Scinanie czyste i techniczne
europejski system energetyczny doc
4 Åcinanie skrÄcanie 2009
KLASA 1 POZIOM ROZSZERZONY doc Nieznany
5 M1 OsowskiM BalaR ZAD5 doc
Opis zawodu Hostessa, Opis-stanowiska-pracy-DOC
Messerschmitt Me-262, DOC
Opis zawodu Robotnik gospodarczy, Opis-stanowiska-pracy-DOC
Opis zawodu PoÅożna, Opis-stanowiska-pracy-DOC
Opis zawodu PrzetwĆ³rca ryb, Opis-stanowiska-pracy-DOC
wiÄcej podobnych podstron