SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
ĆWICZENIE 9. BADANIE KĄTA TARCIA WEWNĘTRZNEGO I SPÓJNOŚCI

METODĄ TRÓJOSIOWEGO ŚCISKANIA

1. Cel ćwiczenia.

Ćwiczenie 8 polega na wyznaczeniu kąta tarcia wewnętrznego oraz spójności gruntu metodą bezpośredniego ścinania w aparacie skrzynkowym. Metoda ta pozwala nam na pomiar sił potrzebnych do przesunięcia próbek gruntu względem siebie.

2. Wstęp teoretyczny.

Kąt tarcia wewnętrznego oraz spójność gruntu to ważne parametry z punktu widzenia inżynierskiego ponieważ dzięki nim można przewidzieć zachowanie gruntu poddanego obciążeniom zewnętrznym. Siły które jesteśmy w stanie wyznaczyć za pomocą aparatu bezpośredniego ścinania pozwalają nam narysować zależność wytrzymałości gruntu na ścinanie od naprężeń normalnych w gruncie τ (σ). Taka zależność to prosta Coulomba wyrażona wzorem τ= σ∙tg φ+c. Punkt przecięcia prostej z osią pionową przedstawia spójność, natomiast kąt nachylenia prostej do osi poziomej jest kątem tarcia wewnętrznego. Prostą Coulomba można wykreślić po wykonaniu co najmniej trzech prób w aparacie skrzynkowym.

3. Przebieg badania.

Do wykonania ćwiczenia użyliśmy próbkę NNS. Badany grunt umieściliśmy w odpowiedniej ramce aparatu bardzo dokładnie, tak aby w gruncie nie było pustych przestrzeni z powietrzem. Po wyzerowaniu urządzenia pomiarowego przystąpiliśmy. Aparat włączyliśmy i odczytywaliśmy parametry z czytnika siły w momencie gdy wskazówka urządzenia zatrzymała się. Wyłączaliśmy aparat dokładając kolejny obciążnik o ciężarze określonym w badaniu i ponownie włączyliśmy czekając, aż wskazówka znów się zatrzyma. Czynność powtarzaliśmy 7 razy. Cechowanie dynamometru (136*s) pozwoliło nam przeliczyć wskazania czujnika siły na wytrzymałość na ścinanie. Wyniki pomiarów umieściliśmy na poprzedniej stronie

4. Wyniki.

1. Metoda graficzna

Po aproksymacji do prostej punktów naniesionych na wykres odczytano następujące wartości: φ=33,69 ^O i c=0.

2. Metoda analityczna

Obliczenia pomocnicze, potrzebne do wyznaczenia φ i c znajdują się w tabeli na załączonej kartce. Po podstawieniu do wzorów znajdujących się na karcie laboratoryjnej na kąt tarcia wewnętrznego oraz spójność otrzymaliśmy φ= 33,996^o i c=-5,56kPa. Spójność jest niepoprawnym wynikiem, zatem przyjmujemy c=0. Możemy przyjąć taką spójność, ponieważ wartość bezwzględna różnicy pomiędzy c=-5,56, a c=0 jest mniejsza od średniego odchylenia kwadratowego s=6,624.

Wyniki z metody pierwszej i drugiej pokrywają są bardzo zbliżone, zatem można je uznać za poprawne.

5. Wnioski.

Na wyniki wpływało dużo czynników, ale przede wszystkim fakt, że przy kolejnych pomiarach nie używaliśmy nowej próbki, a jedynie dokładaliśmy obciążenia do danej próby i sumowaliśmy odczyt. Prawdopodobnie dlatego w metodzie analitycznej spójność wyszła ujemna. Wyniki badań wykonanych przez nas, można z dużym prawdopodobieństwem uznać za poprawne, ponieważ mieszczą się one w przedziale średniego odchylenia kwadratowego oraz zarówno w metodzie analitycznej i metodzie graficznej parametry wyszły bardzo podobne. Ostatecznie przyjęto kąt tarcia wewnętrznego φ=34^o i spójność c=0. Interpretując wyniki grunt określamy jako niespoisty – piaski średnio lub drobno ziarniste.