Badanie w aparacie bezpośredniego ścinania (AB) (ćw. 8)
Wiadomości wstępne:
Badanie metodą bezpośredniego ścinania polega na umieszczeniu próbki gruntu
w aparacie skrzynkowym, obciążeniu jej siłą normalną i ścinaniu wzdłuż płaszczyzny
poziomej, wymuszonej konstrukcją aparatu ze stałą prędkością.
Aparat skrzynkowy AB służy do wyznaczania parametrów wytrzymałościowych
gruntu: kąta tarcia wewnętrznego oraz kohezji. Aparat składa się z dwudzielnej
skrzynki metalowej (rys.1) w której umieszczona jest próbka gruntu kategorii A o
wymiarach 6,0 x 6,0 x 2,0 cm.
SIA
A
PIONOWA
2
3
1. PÅ‚ytki oporowe
4
1
2. Åšruba mocujÄ…ca
3. PÅ‚ytka przenoszÄ…ca
SIA
A
obciążenia normalne
SIA
A
4. Filtr górny
ÅšCINAJ
CA
GRUNT
ÅšCINAJ
CA
5. Filtr dolny
6. Ramka dolna
5
6
Rys.1. Schemat skrzynki aparatu bezpośredniego ścinania.
Sprzęt niezbędny do wykonania badania:
- waga o dokładności do 0,01 [g]
- przyrzÄ…dy miernicze (linijka, suwmiarka)
- młoteczek do wyrównywania, łyżeczka i nóż
- aparat skrzynkowy
- duża parowniczka
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Przebieg ćwiczenia laboratoryjnego:
1. Skręcić górną i dolną część aparatu za pomocą śrub mocujących, na dnie
umieścić płytkę oporową, a następnie zważyć całą skrzynkę  mt(s) [g]
2. Próbkę należy przyciąć i umieścić w aparacie skrzynkowym tak, aby
zminimalizować naruszenie jej struktury oraz uniemożliwić utratę lub
przyrost wilgotności, zważyć próbkę razem ze skrzynką  mmt(s) [g],
zmierzyć wysokość początkową  hi [cm] w trzech miejscach i obliczyć
średnią.
3. Przyłożyć drugą płytkę oporową i na górze umieścić płytkę przenoszącą
obciążenie pionowe.
4. Nałożyć ramę obciążającą z wieszakiem (25 kPa), przesunąć skrzynkę tak,
aby stykała się z trzpieniem dynamometru. Całkowicie wykręcić śruby
łączące skrzynkę. Obciążyć próbkę.
5. Uruchomić aparat z prędkością przemieszczania dolnej skrzynki względem
górnej 1,0 mm/min; co 0,5 [mm] = 30 [s] (parametr  s ) przesunięcia
notować wskazania czujnika dynamometru (parametr  a ).
6. Jako kryterium ścięcia należy przyjąć sytuację, gdy wskazanie czujnika
dynamometru spadnie lub nie zmieni siÄ™ w trzech kolejnych odczytach. Po
ścięciu próbki aparat należy wyłączyć.
7. Punkty 4 -6 należy powtórzyć co najmniej dwukrotnie dla tego samego
obciążenia i różnej wartości wskaz
nika porowatości.
8. Po zakończeniu ścinania należy do zważonej wcześniej parowniczki
- mt(p) [g] przełożyć cały grunt ze skrzynki dwudzielnej aparatu. Ponownie
zważyć parowniczkę wraz z gruntem - mmt(p) [g], a następnie wysuszyć. Po
wysuszeniu zważyć parowniczkę z suchym gruntem - mst(p) [g].
Niezbędne wzory:
PoczÄ…tkowÄ… gÄ™stość szkieletu gruntowego Ád wyznaczamy ze wzoru:

= [ ]
"
gdzie:
md  masa szkieletu gruntowego [g]
H0  początkowa wysokość próbki [cm]
A  pole powierzchni próbki [cm2],
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
PoczÄ…tkowÄ… gÄ™stość objÄ™toÅ›ciowÄ… Á wyznaczamy ze wzoru:

= [ ]
"
gdzie:
m0  początkowa masa próbki [g]
H0  początkowa wysokość próbki [cm]
A  pole powierzchni próbki [cm2],
PoczÄ…tkowy wskaz
nik porowatości e0 wyznaczamy ze wzoru:

= - [-]

gdzie:
Ád  gÄ™stość szkieletu gruntowego [g/cm3]
Ás  gÄ™stość wÅ‚aÅ›ciwa [g/cm3]
Naprężenie Å›cinajÄ…ce Ä wyznaczamy ze wzoru:

= [ ]

gdzie:
P  siła ścinająca pozioma [kN]
A  pole powierzchni próbki [m2],
Siłę ścinającą poziomą P wyznaczamy ze wzoru:
= " [ ]
gdzie:
a  wartość odczytana z dynamometru [-]
s  stała aparatu [kN/dz],
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Sporządzić wykres zależności wytrzymałości na ścinanie względem początkowego
wskaz
nika porowatości przy tych samych naprężeniach konsolidacji. Z najlepszego
dopasowania linii prostej przez punkty, wytrzymałość na ścinanie można określić dla
dowolnego wskaz
nika porowatości en. Stosując diagram Coulomba i zakładając że c = 0
odczytać kąt tarcia wewnętrznego Ć .
Rys.2. Wykres zależności wytrzymałości na ścinanie względem początkowego wskaz
nika porowatości
(efekt końcowy sprawozdania).
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Formularz do ćwiczenia nr. 8
Rok; grupa; termin zajęć; data;
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ..
Skład zespołu:
1& & & & & & & & & & ..
2& & & & & & & & & & ..
3& & & & & & & & & & ..
4& & & & & & & & & & ..
Przykładowe obliczenia dla jednego ścięcia
Dane:
mt(s)=& & & .. mmt(s)=& & & & mt(p) =& & & & . mmt(p)=& & & ..
mst(p)=& & & & Ás=& & & & .
Tabela wyników z aparatu bezpośredniego ścinania.
Ãn [kPa] a1 [-] a2 [-] a3 [-]
Lp. s [mm]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Tabela wysokości początkowej próbki.
h1 h2 h3 hśr = H0
Lp.
1
2
3
4
5
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Obliczenia:
Ho=hśr& & & ..
A =& & & & .
md=& & & & .
mo=& & & ...
Ád=& & & &
Á =& & & & .
eo =& & & & .
P =& & & & .
Ä =& & & & .
Tabela wyników:
Kolejne ścięcia
Wysokość początkowa próbki H [cm]
oi
Wartość odczytana z dynamometru ai [-]
GÄ™stość obj. szkieletu gruntowego Á [g/cm3]
di
GÄ™stość objÄ™toÅ›ciowa gruntu Ái [g/cm3]
PoczÄ…tkowy wskaz
nik porowatości eoi [-]
Siłę ścinającą poziomą P [kN]
i
Naprężenie Å›cinajÄ…ce Äi [kPa]
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Wykres:
Wnioski końcowe:
Podpis prowadzÄ…cego
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)