MECHANIKA GRUNTÓW
Wykład 5
CHARAKTERYSTYKI MATERIAA
OWE GRUNTU
Charakterystyką materiałową nazywamy zależność
naprężenie  odkształcenie
określoną w pełnym zakresie obciążeń, możliwych do
zrealizowania dla badanego materiału - gruntu
Charakterystyka materiałowa ukazuje reakcje gruntu
na obciążenie - jest więc obrazem jego mechanicznych
właściwości. Jej analiza prowadzi do jakościowego
określenia cech mechanicznych gruntu oraz ustalenia
ilościowych zależności naprężenie  odkształcenie.
CHARAKTERYSTYKI MATERIAA
OWE
GRUNTU
Podstawowa właściwość ośrodka gruntowego  ROZDROBNIENIE
jest podstawową przyczyną niemożliwości wykonywania badań gruntu
w jednoosiowym stanie naprężenia  jednoosiowe rozciąganie,
czy jednoosiowe ściskanie.
Istota problemu tkwi w braku więzi między cząstkami szkieletu
gruntowego lub ich niewielkich wartościach. Nie pozwalają one przejąć
przez masę gruntu znaczących obciążeń zewnętrznych bez
dodatkowego jej zabezpieczenia przed rozsypaniem siÄ™.
Zabezpieczenie takie sprawia natomiast, że stan naprężeń wywołany
w masie gruntu jest wielowymiarowym, najczęściej
trójwymiarowym stanem naprężeń
Z właściwości gruntu wynika zatem, że adekwatne dla niego badania
muszą być prowadzone w trójwymiarowych stanach naprężeń
CHARAKTERYSTYKI MATERIAA
OWE
GRUNTU
Dla ustalenia możliwie prostej postaci zależności między naprężeniami
reprezentującymi stan naprężeń
à , à , Ã
Å„Å‚ üÅ‚
11 21 31
ôÅ‚Ã , Ã , Ã ôÅ‚
òÅ‚ żł
12 22 32
ôÅ‚Ã , Ã , Ã ôÅ‚
13 23 33
ół þÅ‚
a odkształceniami reprezentującymi stan odkształceń
µ , µ , µ
Å„Å‚ üÅ‚
11 21 31
ôÅ‚µ , µ , µ ôÅ‚
òÅ‚ żł
12 22 32
ôÅ‚µ , µ , µ ôÅ‚
13 23 33
ół þÅ‚
jest zasadne wykonanie badań w trójwymiarowym
 lecz szczególnym stanie naprężenia. Takim jest osiowosymetryczny
stan naprężenia.
CHARAKTERYSTYKI MATERIAA
OWE
GRUNTU
Osiowo-symetrycznemu stanowi naprężenia
odpowiada osiowo-symetryczny stan odkształcenia
Jeżeli przyjmiemy oś z układu współrzędnych zgodnie z osią symetrii.
a przez r oznaczymy kierunek promienia (prostopadły do r), mamy:
à = Ã
z 1
à = Ã
r 3
oraz:
µ = µ
z 1
µ = µ
r 3
gdzie:
à , à - naprężenia główne
1 3
µ , µ - odksztaÅ‚cenia główne
1 3
SCHEMAT APARATU TRÓJOSIOWEGO ŚCISKANIA
1 Próbka gruntu
2 Podstawa próbki
3 Tłoczek przekazujący ciśnienie osiowe
4 Ściany komory ciśnieniowej
5 Pomiar ciśnienia cieczy w komorze
6 Osłona gumowa
7 Filtr
8 Pomiar ciśnienia wody w porach
SCHEMATY ZNISZCZEC

PRÓBKI GRUNTU
W BADANIACH
TRÓJOSIOWYCH
CHARAKTERYSTYKI MATERIAA
OWE GRUNTU
Wykres zależności intensywności naprężenia i odkształcenia osiowego
CHARAKTERYSTYKI MATERIAA
OWE GRUNTU
Wykres zależności naprężenie - odkształcenie osiowe
próbki iłu o różnym współczynniku prekonsolidacji (2 i 6)
CHARAKTERYSTYKI MATERIAA
OWE GRUNTU
Zależność naprężenie średnie  odkształcenie objętościowe
dla gruntów o różnym zagęszczeniu początkowym
Ściskanie próbki w hydrostatycznym stanie naprężeń
CHARAKTERYSTYKI MATERIAA
OWE GRUNTU
200
100
0
4.0 8.0 12.0 16.0
0.0
Wyniki badania w aparacie (trójosiowego ściskania (AT)
CHARAKTERYSTYKI MATERIAA
OWE
GRUNTU
Wnioski z badania charakterystyk materiałowych:
" Zależność odkształcenie  naprężenie jest nieliniowa
" Zależność jest opisywana funkcją asymptotyczną do kierunku osi
odkształcenia (wartości naprężeń przenoszonych przez grunt
sÄ… ograniczone)
" Odciążenie gruntu nie skutkuje zanikiem odpowiednich odkształceń
powstałych przy jego obciążeniu
" Każde obciążenie powoduje powstanie odkształceń nieodwracalnych
" Kształt związku naprężenie-odkształcenie zależy od warunków
poczÄ…tkowych:
stanu zagęszczenia - dla gruntów niespoistych
stopnia prekonsolidacji - dla gruntów spoistych