ĆWICZENIE nr 4
Badanie wytrzymałości gruntu na ścinanie
Wytrzymałością gruntu na ścinanie  nazywamy opór, jaki stawia grunt
f
naprężeniom ścinającym, po pokonaniu, którego następuje zniszczenie struktury gruntu.
Wytrzymałość na ścinanie jest funkcją naprężenia normalnego oraz parametrów
wytrzymałościowych gruntu, czyli:
Äf = Ã Å" tgĆ + c
gdzie:  kąt tarcia wewnętrznego
c  spójność gruntu
Parametry wytrzymałościowe gruntu c i wyznacza się najczęściej na podstawie
badań wykonywanych w aparacie bezpośredniego ścinania lub w aparacie trójosiowego
ściskania.
ĆWICZENIE nr 4a
Badanie wytrzymałości gruntu w aparacie bezpośredniego ścinania
(skrzynkowym)
Badanie to polega na pomiarze wartości naprężenia ścinającego przy różnych
wartościach naprężenia normalnego .
PrzyrzÄ…dy:
- aparat bezpośredniego ścinania,
- suwmiarka.
Przebieg badania:
Za pomocą suwmiarki określamy wymiary skrzynki, w celu wyznaczenia pola przekroju
poziomego F.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Do dolnej części skrzynki wkładamy płytkę oporową a na niej umieszczamy bibułę
filtracyjną. Następnie nakładamy górną część skrzynki mocując ją dwiema śrubami
montażowymi.
Grunt przeznaczony do badania wkładamy do skrzynki lekko ubijając do poziomu
około 1 cm poniżej górnej krawędzi skrzynki. Na powierzchni gruntu kładziemy bibułę
filtracyjną a następnie płytkę oporową wraz z tłokiem.
Skrzynkę z gruntem umieszczamy w aparacie, przykładając poprzez wieszak
obciążenie wywołujące średnie naprężenie normalne:
à = 100 kPa (H" 1,0 kg/cm2)
Po dwóch minutach uruchamiamy aparat i obserwujemy odkształcenie dynamometru
mierzącego siłę ścinającą. Za moment ścięcia przyjmujemy maksymalne odkształcenie
dynamometru wskazane przez czujnik zegarowy. Po wyłączeniu aparatu zdejmujemy
d
obciążenie pionowe a górną część skrzynki cofamy do położenia pierwotnego. Badanie
powtarzamy przy kolejnych wartościach naprężenia pionowego = 50, 100, 150 i 200 kPa
odczekując zawsze 2 minuty od chwili przyłożenia obciążenia pionowego.
Obliczanie wyników:
Dla każdego badania określamy wartość naprężenia normalnego oraz naprężenia
ścinającego . Uzyskane wartości nanosimy na wykres  w postaci punktów. Przez
f
punkty odpowiadające poszczególnym badaniom przeprowadzamy linię prostą stanowiącą
obwiednię wytrzymałości na ścinanie, jak to pokazano na rysunku.
Z położenia linii odczytujemy spójność c i kąt tarcia wewnętrznego .
Ä [kPa]
150
100
50
Õ
cu
à [kPa]
0 50 100 200 300 400
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
ĆWICZENIE nr 4b
Badanie wytrzymałości gruntu w aparacie trójosiowego ściskania
Badanie to polega na pomiarze wartości największego naprężenia głównego przy
1
różnych wartościach najmniejszego naprężenia głównego .
3
PrzyrzÄ…dy:
- aparat trójosiowego ściskania
- suwmiarka
Przebieg badania:
W celu określenia średnicy próbki Dp dokonujemy pomiaru wewnętrznej średnicy
foremki. Mierzymy również średnicę tłoku Dt, przekazującego pionowe obciążenie na próbkę.
Na podstawę nakładamy krążek bibuły filtracyjnej a następnie zakładamy osłonę gumową,
uszczelniając ją pierścieniami gumowymi. Po nałożeniu foremki i obciągnięciu osłony
gumowej formujemy próbkę układając partiami grunt i lekko go ubijając. Na gruncie
umieszczamy krążek bibuły filtracyjnej a następnie górny tłoczek, na którym uszczelniamy
osłonę gumową. Zdejmujemy foremkę i nakładamy komorę przekręcając ją do podstawy.
Komorę wypełniamy wodą a po odpowietrzeniu ustalamy ciśnienie w komorze na poziomie
= 100 kPa (H" 1,0 kg/cm2). Uruchamiając silnik powodujemy wzrost obciążenia pionowego,
3
które określamy na podstawie odkształcenia dynamometru pierścieniowego. Ścinanie
prowadzimy do chwili ustabilizowania się odkształcenia czujnika dynamometrycznego .
d
Badanie takie powtarzamy przy kolejnych wartościach ciśnienia w komorze = 150, 200,
3
250 i 300 kPa.
Obliczanie wyników:
Dla każdej wartości ciśnienia w komorze obliczamy naprężenie ze wzoru:
3 1
k Å" µd + (Fp - Ft)Å" Ã3
Ã1 =
Fp
gdzie: k  stała dynamometru; [kN/mm]
 odkształcenie dynamometru w chwili ścięcia; [mm]
d
Fp  pole przekroju próbki; [cm2]
Ft  pole przekroju tłoka; [cm2]
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Dla każdej pary wartości i wykreślamy koło naprężeń Mohra, jak to pokazano na
1 3
rysunku. Linia prosta, styczna do kół Mohra stanowi obwiednię wytrzymałości na ścinanie, na
podstawie której określamy kąt tarcia wewnętrznego i spójność gruntu c.
Ä [kPa]
Õ
cu
Ã3 Ã1 Ã [kPa]
0
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com