Ćwiczenie laboratoryjne nr 10
OZNACZENIE WYTRZYMAA
OŚCI GRUNTU NA
OZNACZENIE WYTRZYMAA
OŚCI GRUNTU NA
OZNACZENIE WYTRZYMAA
OŚCI GRUNTU NA
OZNACZENIE WYTRZYMAA
OŚCI GRUNTU NA
ŚCIANANIE W APARACIE BEZPOŚREDNIEGO
ŚCIANANIE W APARACIE BEZPOŚREDNIEGO
ŚCIANANIE W APARACIE BEZPOŚREDNIEGO
ŚCIANANIE W APARACIE BEZPOŚREDNIEGO
ŚCINANIA.
ŚCINANIA.
ŚCINANIA.
ŚCINANIA.
Data wykonania
Data oddania
1. Wprowadzenie/Definicje:
Wytrzymałością gruntu na ścinanie nazywamy opór, jaki stawia grunt naprę\
eniom 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:
�f = �n tg$ + c
gdzie:
�f - wytrzymałość na ścinanie [kPa]
�n - naprę\
enia 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 zale\
y od rodzaju gruntu.
Dla danego gruntu wartość tarcia wewnętrznego zale\
y 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 mo\
e 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
obcią\
enia normalne. Do łączenia ramki ze skrzynką, w
trakcie konsolidowania, próbek słu\
ą śruby. Przed
rozpoczęciem ścinania powinny być one wykręcone i wyjęte
na zewnątrz. Druga para śrub słu\
y do podnoszenia ramki w
stosunku do skrzynki przed rozpoczęciem ścinania. Obie
płytki oporowe powinny być tak umieszczone, aby płytka
górna skierowana była przeciwprostokątnymi powierzchniami
\
eberek w kierunku działania siły ścinającej, zaś poło\
enie
\
eberek płytki dolnej było odwrotne.
W przypadku grawitacyjnego przykładania obcią\
enia
normalnego nale\
y zapewnić poziome prowadzenie skrzynki,
przesuwanej przez układ napędowy aparatu.
3. Wykonanie oznaczenia:
Oznaczenie wykonano w aparacie bezpośredniego ścinania na trzech próbkach gruntu. Na ka\
dej z nich
dokonano wstępnej konsolidacji. Następnie obcią\
ono ka\
dą z próbek, aby naprę\
enie podczas
kolejnych ścięć wyniosło:
25kPa, 50kPa, 100kPa, 200kPa.
4. Analiza makroskopowa/Wyniki dokonanego oznaczenia:
A. Analiza makroskopowa:
- grunt niespoisty,
- wilgotny,
- barwa brązowa,
- piasek drobny.
B. Dane  wyniki odczytów po kolejnym obcią\
aniu próbek:
nr obcią\
enia 1 2 3 4
� kPa 25 50 100 200
Odczyt na mm 0,120 0,210 0,345 0,635
czujnika
5. Opracowanie otrzymanych wyników:
Obliczenie pola poprzecznego próbki:
F0 = 0,0599 x 0,0599 = 3,59 x 10-3
Obliczenie największej wartości siły ścinającej dla ka\
dej z próbek:
Skorzystano ze wzoru:
Qi = Ri Cd
gdzie:
Qi  wartość siły ścinającej [kN]
Ri  odczyt czujnika dynamometru [mm]
Cd  stała dynamometru  1kN/mm
Q1 = 0,120mm x 1kN/mm = 0,120 kN
Q2 = 0,210mm x 1kN/mm = 0,210 kN
Q3 = 0,345mm x 1kN/mm = 0,345 kN
Q4 = 0,635mm x 1kN/mm = 0,635 kN
Obliczenie wartości wytrzymałości gruntu na ścinanie:
Skorzystano ze wzoru:
Qi
�fi =
F0
0,120
�f1 = = 33,426 kPa
3,59 �"10-3
0,210
�f2 = = 58,496 kPa
3,59 �"10-3
0,345
�f3 = = 96,100 kPa
3,59 �"10-3
0,635
�f4 = = 176,880 kPa
3,59 �"10-3
Wyznaczenie kąta tarcia wewnętrznego metodą analityczną:
Skorzystano ze wzoru:
N �" "� �"� - " � �" " �
f n f n
$s =arctg
2
N �" " � - (" � )2
n n
4 �" 48746,45 -136868,25
$s = arctg = 38,96�
4 �"53125 -140625
Wyznaczenie spójności gruntu metodą analityczną:
Skorzystano ze wzoru:
2
" � �" " � - " � �" " � �" �
f n n f n
cs =
2
N �" " � - (" � )2
n n
cs = 19385418,75 -18279918,75 15,38
=
4�"53125 -140625
6. Wnioski:
1. W oznaczeniu zabrakło wyników obcią\
ania nr5 przy� =300kPa, co było wynikiem
przekroczenia wymaganego czasu na to ćwiczenie przez grupę dokonującą pomiarów.
2. Ró\
nice 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: $s=38,96�
- według metody graficznej: $s=38�
4. Spójność gruntu wynosi:
- według metody graficznej: cs = 15,38
- według metody graficznej: cs = 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. Rozbie\
ność ta mo\
e 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