OZNACZENIE MODUŁÓW SPRĘŻYSTOŚCI I ODKSZTAŁCENIA GRUNTU
Definicje
a / Moduł odkształcenia jest to stosunek przyrostu efektywnego naprężenia normalnego do przyrostu odkształcenia całkowitego mierzonego w kierunku działania naprężenia w jednoosiowym stanie naprężeń .
b / Moduł sprężystości jest to stosunek przyrostu efektywnego naprężenia normalnego do przyrostu odkształcenia sprężystego ( odwracalnego ) mierzonego w kierunku działania naprężenia w jednoosiowym stanie naprężenia .
Oznaczenie modułu sprężystości
Aparatura :
-cylinder do badania CBR ( średnica wewn.- 15 cm, wysokość - 17.5 cm )
-urządzenie obciążające
-płytka stalowa o średnicy ∅ = 0.05 m
-2 czujniki zegarowe
Przygotowanie próbki - jak w badaniu CBR .
Grunt należy przesiać przez sito o oczkach 20 mm . Masa gruntu do badania w cylindrze 1 litrowym powinna wynosić 2.5 - 3.0 kg , zaś w cylindrze 2 litrowym 5.5 - 6.0 kg .Oznaczenie wilgotności optymalnej wykonuje się jak w badaniu Proctora . Grunt należy zagęścić w cylindrze w trzech kolejnych warstwach jednakowej grubości , każdą z nich przy masie ubijaka 4.5 kg , spadającego z wysokości 48 cm lub 6.3 kg z wysokości 32 cm , w cylindrze 2 litrowym należy ubijać 20 uderzeniami. Ostatnia warstwa powinna wystawać o 1 cm ponad górną krawędź cylindra . Po zagęszczeniu powierzchnię należy wyrównać , nałożyć bibułę filtracyjną oraz górną część zamykającą cylinder . Cylinder odwraca się , usuwa się metalowy krążek wyrównujący i zakłada się bibułkę filtracyjną .
Próbne obciążenia .
Na przygotowaną próbkę w cylindrze CBR nakłada się płytkę o średnicy 0.05 m , na której montuje się czujniki zegarowe . Następnie obciąża się ją za pomocą urządzenia obciążającego stopniami , kolejno :
0-0.5
0-1.0
0-1.5
0-2.0-0 ( kG/cm2 lub 10-1 MPa )
Każdy stopień obciążenia należy utrzymać , aż osiadanie płyty /średnie z 2 odczytów / zmniejszy się do 0.01 mm w ciągu 1 minuty . Odczyty na czujnikach należy dokonywać więc co 1 minutę i notować na specjalnych formularzach .
Obliczanie modułów .
Na podstawie wyników badań sporządza się wykres .
Wielkości modułów sprężystości dla gruntów piaszczystych oblicza się z następujących wzorów :
a / dla płyty o średnicy d = 0.05 m
E = 3 (1 - ν2 ) pi a / Si
b / dla płyty o średnicy d = 0.16 m
E = 2 ( 1 - ν2 ) pi a / Si
gdzie : ν - współczynnik Poisona
pi - obciążenie przyłożone na płytę
Si - przemieszczenie sprężyste odpowiadające pi
a - promień powierzchni obciążającej
Po zakończeniu badania należy sprawdzić wilgotność i zagęszczenie próbki .
Otrzymane wartości modułów sprężystości gruntu są wykorzystywane przy wymiarowaniu konstrukcji jezdni metodami opartymi o układy warstwowe .
Obliczanie modułów odkształcenia
Wielkości modułów odkształcenia są wykorzystywane do oceny zagęszczenia gruntów podłoża .
Opis badania
Obciążenie przeprowadza się stopniami po 0.5 kG/cm2 do 2.0 kG/cm2 .
Każdy stopień obciążenia należy utrzymać , aż osiadanie płyty zmniejszy się do 0.01 mm/2 min . Po osiągnięciu 2.0 kG/cm2 należy odciążyć grunt stopniami po 1.0 kG/cm2 do zera i ponownie obciążyć do 2.0 kG/cm2 oraz odciążyć do zera . Odczyty wykonywać dla każdego stopnia obciążenia i odciążenia co 2 minuty . Wykonuje się dwa badania obciążenia i odciążenia dla dwu różnych próbek gruntu .
Moduł odkształcenia ogólnego / pierwotnego / oblicza się wg wzoru :
gdzie : D - średnice płyty
Δp - przyrost obciążenia jednostkowego dla gruntu w
granicach 0.5 - 1.5 kG/cm2
Δs - przemieszczenie całkowite płytki odpowiadające Δp.
Moduł odkształcenia wtórnego / sprężystego / oblicza się wg wzoru :
gdzie : p2max - maksymalne obciążenie przy drugim cyklu
s2 - odpowiadające przemieszczenie płyty
Dla tej samej płyty stosunek ME'' / ME' jest miarą zagęszczenia gruntu . Jeżeli jest mniejszy od 2.2 oznacza , że grunt jest dobrze zagęszczony .
Obliczenie wyników
Otrzymane wyniki:
Obciążenie i odciążenie |
ODCZYT |
Średnia |
|
|
Lewy |
Prawy |
|
0,00 |
13,24 |
11,73 |
12,48 |
0,50 |
12,8 |
11,58 |
12,19 |
1,00 |
12,44 |
11,31 |
11,87 |
1,00 |
12,44 |
11,31 |
11,87 |
1,50 |
12,28 |
11,21 |
11,74 |
1,50 |
12,27 |
11,20 |
11,74 |
2,00 |
12,12 |
11,09 |
11,59 |
2,00 |
12,11 |
11,08 |
11,59 |
1,50 |
12,17 |
11,09 |
11,63 |
1,50 |
12,17 |
11,09 |
11,63 |
1,00 |
12,19 |
11,11 |
11,65 |
0,50 |
12,23 |
11,14 |
11,68 |
0,50 |
12,25 |
11,17 |
11,71 |
0,00 |
12,36 |
11,22 |
11,79 |
0,00 |
12,37 |
11,23 |
11,80 |
0,50 |
12,28 |
11,17 |
11,72 |
0,50 |
12,28 |
11,17 |
11,72 |
1,00 |
12,21 |
11,14 |
11,68 |
1,00 |
12,21 |
11,14 |
11,68 |
1,50 |
12,17 |
11,09 |
11,63 |
1,50 |
12,17 |
11,09 |
11,63 |
2,00 |
12,12 |
11,02 |
11,57 |
2,00 |
12,12 |
11,02 |
11,57 |
1,50 |
12,12 |
11,04 |
11,58 |
1,50 |
12,12 |
11,04 |
11,58 |
1,00 |
12,14 |
11,05 |
11,59 |
1,00 |
12,14 |
11,06 |
11,60 |
0,50 |
12,18 |
11,09 |
11,63 |
0,50 |
12,18 |
11,09 |
11,63 |
0,00 |
12,29 |
11,16 |
11,73 |
0,00 |
12,30 |
11,16 |
11,74 |
0 |
0 |
0,5 |
0,29 |
1 |
0,61 |
1,5 |
0,74 |
2 |
0,89 |
1,5 |
0,85 |
1 |
0,83 |
0,5 |
0,77 |
0 |
0,68 |
0,5 |
0,76 |
1 |
0,8 |
1,5 |
0,85 |
2 |
0,91 |
Moduł odkształcenia ogólnego
Moduł odkształcenia wtórnego
Zagęszczenie gruntu
Wnioski
Stosunek M”E / M'E jest miarą zagęszczenia gruntu. Grunt jest dobrze zagęszczony gdy stosunek powyższy nie przekracza wartości 2,2. W ćwiczeniu stosunek wynosi 3,92 z czego wynika, że grunt nie jest dobrze zagęszczony.
Politechnika Wrocławska
Wydział Budownictwa
Lądowego i Wodnego
Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z Robót Ziemnych.
„Oznaczenie modułów sprężystości i odkształcenia gruntu”
Sprawdził: Wykonali:
mgr inż. Dariusz Dobrucki Joanna Kaniowska
Maciej Łoś
Jakub Kupczyk