POLITECHNIKA ŁÓDZKA

KATEDRA GEOTECHNIKI

I BUDOWLI INŻYNIERSKICH

ĆWICZENIE 6

Badanie wytrzymałości gruntu na ścinanie

Sitnicki Łukasz Data wyk. ćwicz.: 06.06.2011r.

Szmidel Paulina Data odd. spr.: 27.06.2011r.

Sobolewska Paulina

Sibera Magdalena

1. Definicje oznaczanych parametrów oraz podstawy teoretyczne badania

Wytrzymałość gruntu na ścinanie – jest to opór jaki stawia grunt naprężeniom stycznym w rozpatrywanym punkcie ośrodka.

Zjawisko ścięcia gruntu określa wzór Coulomba:

gdzie:

wytrzymałość na ścinanie w kPa

naprężenia normalne do płaszczyzny ścinania w kPa

kąt tarcia wewnętrznego

spójność

Wzór ten prawdziwy jest dla gruntów spoistych. W przypadku gruntów sypkich spójność jest równa 0, więc przyjmuje on postać:

Spójność (c) – jest to opór gruntu stawiany siłom zewnętrznym wywołany wzajemnym

przyciąganiem się cząsteczek składowych gruntu.

Kąt tarcia wewnętrznego () – jest to kąt pod jakim działa opór tarcia suwnego i obrotowego podczas ścinania gruntu.

Celem badania wytrzymałości gruntu na ścinanie jest określenie przy jakiej wartości siły tnącej grunt ulegnie ścięciu oraz wyznaczenie dwóch powyższych parametrów: spójności i kąta tarcia wewnętrznego.

Są dwie metody przeprowadzania tego badania:

• w aparacie skrzynkowym (bezpośredniego ścinania)

• w aparacie trójosiowego ściskania

Na zajęciach badaliśmy wytrzymałość gruntu w aparacie skrzynkowym. Badanie przeprowadziliśmy dla gruntu sypkiego. Oznaczanie wytrzymałości gruntu na ścinanie w aparacie skrzynkowym polega na badaniu zależności naprężeń ścinających od naprężeń normalnych. Zależność ta zgodnie ze wzorem Coulomba jest liniowa. W wyniku doświadczenia uzyskujemy wykres z którego jesteśmy w stanie odczytać wartość spójności – miejsce przecięcia wykresu z osią rzędnych, oraz kąt tarcia wewnętrznego – nachylenie wykresu do osi odciętych.

1. Opis przebiegu badania

Wykonaliśmy badanie makroskopowe gruntu. Ze wzoru obliczyliśmy liczbę działek na dynamometrze pionowym odpowiadającą zadanym naprężeniom normalnym (100 kPa, 220 kPa, 360 kPa). Przygotowaliśmy pierwszą próbkę: nasączyliśmy ją wodą, umieściliśmy w aparacie skrzynkowym, odpowiednio zagęściliśmy. Następnie obciążyliśmy ją od góry naprężeniem normalnym równym 100 kPa, a z boku przykładaliśmy stopniowo siłę ścinającą. Siłę ścinającą przykładaliśmy do momentu aż zaobserwowaliśmy wyraźny spadek jej przyrostu w czasie. Odczytaliśmy z dynamometru poziomego liczbę działek, która odpowiada naprężeniu ścinającemu. Podobne czynności powtórzyliśmy dla pozostałych dwóch próbek zmieniając naprężenie normalne najpierw na 220 kPa a potem na 360 kPa. W doświadczeniu powinno się użyć próbki o naturalnej strukturze my jednak z przyczyn technicznych użyliśmy zwykłej próbki. Powinno się również wykonać minimum 5 oznaczeń

siły ścinającej, my zaś wykonaliśmy 3 oznaczenia. Nie uwzględniliśmy także przesunięcia skrzynek

1. Pełny tok obliczeń /wzory podstawienia wykresy/. Badanie wytrzymałości gruntu sypkiego na ścinanie w aparacie skrzynkowym. Określenie kąta tarcia wewnętrznego oraz spójności.

Ponieważ mieliśmy do czynienia z gruntem sypkim to:

c = 0

Pole przekroju próbek

Liczba działek na dynamometrze do pomiaru siły pionowej

N/dz

[dz]

[dz]

[dz]

Liczba działek na dynamometrze do pomiaru siły poziomej

[dz]

[dz]

[dz]

Naprężenia styczne

N/dz

Wykres zależności

1. Wnioski

Kąt tarcia wewnętrznego

1. Protokół z ćwiczeń