SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
ĆWICZENIE 9. BADANIE KĄTA TARCIA WEWNĘTRZNEGO I SPÓJNOŚCI W APARACIE
TRÓJOSIOWEGO ŚCISKANIA
1. Cel ćwiczenia.
Ćwiczenie 7 polega na zbadaniu kąta tarcia wewnętrznego oraz spójności gruntu. W tym ćwiczeniu oba parametry zostały wyznaczone metodą trójosiowego ścinania.
2. Wstęp teoretyczny.
Metoda, którą wykorzystamy przy okazji dzisiejszego ćwiczenia na polega na osiowym ściskaniu próbki cylindrycznej przy stałym ciśnieniu bocznym oraz określonej prędkości odkształceni, aż do osiągnięcia stanu granicznego dla danej próbki. Po wyznaczeniu σ1 i σ3 oraz przeniesieniu ich na wykres można wyznaczyć τ= σ∙tg φ+c. Prosta ta nosi nazwę Coulomba-Mohra. Spójność to punkt przecięcia prostej z osią pionową, kąt tarcia wewnętrznego to kąt nachylenia prostej do poziomej osi.
3. Przebieg badania.
Przygotowaną próbkę- umieszczoną w aparacie trójosiowym i osłoniętą szczelnie odpowiednią membraną, zalaliśmy delikatnie wodą tak, aby nie powstały pęcherze powietrza. Ciśnienie cieczy powoduje jednakowe naprężenia σ2=σ3. Dynamometr został wyzerowany i poprzez generator ciśnienia stopniowo zwiększano ciśnienie w aparacie zgodnie z założonymi wartościami σ3 w zadaniu. Wartość ciśnienia kontrolowano poprzez odczyt urządzenia do kontroli i pomiaru ciśnienia wewnętrznego (manometru). Próbkę poddawaliśmy danemu ciśnieniu(naprężeniu σ3) tak długo, aż wskazówka przestała się przemieszczać. Odczytywaliśmy wskaźnik czujnika. Później znów zwiększaliśmy ciśnienie i ponownie dokonywaliśmy odczytu. Te kroki powtórzyliśmy 5 razy. Wyniki odczytów czujnika s zapisaliśmy w tabeli.
4. Wyniki.
Zgodnie z cechowaniem dynamometru obliczyliśmy σ1. Stosując odpowiednie wzory i przeliczenia uzupełniliśmy resztę tabeli. Korzystając z wyliczonych danych na wykresie nanieśliśmy na oś odciętych kolejne naprężenia główne σ1 i σ3, a następnie wyznaczono półokręgi, gdzie środek okręgu to (σ1+ σ3)/2 , natomiast promień to (σ1-σ3)/2. Aproksymując styczną do wszystkich okręgów wyznaczyliśmy prostą Coulomba-Mohra. Z wykresu odczytano całkowity kąt tarcia wewnętrznego φ =35,1o i całkowitą spójność c=-20kPa, ponieważ badanie wykonywaliśmy w warunkach bez drenażu.
5. Wnioski.
Interpretując wyniki otrzymane dzięki prostej Coulomba-Mohra możemy stwierdzić, że próbka była gruntem niespoistym. Co więcej, całkowity kąt tarcia wewnętrznego wskazuje, że mamy do czynienia z piaskami grubymi i średnimi.
Na wynik wpływało dużo czynników. Najważniejszym jest to, że do badania użyliśmy gruntu, który już raz został ścięty, a to mija się założeniem instrukcji badania, w której napisane jest, że powinniśmy użyć próbki o NNS. Drugim bardzo ważnym czynnikiem jest to, że stosowaliśmy metodę uproszczoną, czyli korzystaliśmy z jednej próbki gruntu, a nie jak podano w instrukcji za każdym razem nowej próbki. Trzecim czynnikiem mającym wpływ na opracowane wyniki jest dokładność pomiarowa sprzętu, która może zniekształcać wyniki.
Niestety otrzymane przez nas wyniki nie można uznać za bardzo wiarygodne. Spójność gruntu wyszła ujemna, a prostej Coulomba-Mohra nie dało się poprowadzić jako stycznej do wszystkich okręgów. Prosta części z okręgów nie przecina, a dla części jest cięciwą. W celu uzyskania wyników dokładniejszych powinniśmy za każdym razem zmieniać próbkę danego gruntu, korzystać ze sprzętu dokładniejszego i nie stwarzającego problemów podczas badań, a otrzymane wyniki zaznaczyć na dużo większym i dokładniejszym wykresie lub wprowadzić je do programu komputerowego, aby narysował dokładną prostą Coulomba-Mohra.