Paweł Piegza

Dariusz Pasciak

Kraków 08.10.2008

TEMAT: OZNACZANIE KĄTA TARCIA WEWNETRZNEGO I SPÓJNOŚCI SKAŁ W PRÓBIE BEZPOŚREDNIEGO ŚCINANIA

Cel

Wyznaczenie kąta tarcia wewnętrznego ϕ i spójności c sposobem graficznym i analitycznym.

Wstęp teoretyczny

Wytrzymałość gruntu na ścinanie τ_f jest to maksymalny opór, jaki stawia ośrodek gruntowy naprężeniom ścinającym występującym w rozpatrywanym punkcie ośrodka po powierzchni zwanej powierzchnią poślizgu.

Zgodnie z hipotezą Coulomba - Mohra wytrzymałość gruntów na ścinanie wyraża równanie:

τ_f = σ_n ⋅ tg φ + c

gdzie: τ_f – wytrzymałość gruntu na ścinanie [kPa],

σ_n - naprężenie normalne do płaszczyzny ścięcia [kPa],

φ - kąt tarcia wewnętrznego [º],

c – spójność gruntu (kohezja) [kPa].

W przypadku gruntów niespoistych, gdzie kohezja c = 0 wzór przybiera postać:

τ_f = σ_n ⋅ tg φ (1)

Znajomość parametrów charakteryzujących wytrzymałość gruntów na ścianie jest niezbędna przy projektowaniu fundamentów, obliczaniu parcia na konstrukcje oporowe, sprawdzaniu stateczności skarp i zboczy, projektowaniu zakotwień, itp.

Do obliczeń potrzebujemy również wzór na spójność c:

$$c = \frac{\Sigma\sigma_{\text{ni}}^{2} \cdot \Sigma\tau_{i} - \Sigma\sigma_{\text{ni}} \cdot \Sigma\sigma_{\text{ni}} \cdot \tau_{i}}{n\Sigma\sigma_{\text{ni}}^{2} - \left( \Sigma\sigma_{\text{ni}} \right)^{2}}$$

Przebieg

Przeprowadzono badanie na próbkach skał sypkich. Oznaczono kąt tarcia wewnętrznego i spójność skał w próbie bezpośredniego ścinania przy użyciu aparatu skrzynkowego bezpośredniego ścinania. Wykonano sześć prób, po dwie przy odpowiednich wartościach naprężeń normalnych [wykorzystano obciążniki: 1). A ~ σ _n = 0,983۰10⁵Pa; 2). A+B+C ~ σ _n = 1,932۰10⁵Pa 3). A+D ~ σ _n = 2,999۰10⁵Pa]. Wyniki zestawiono w tabelach.

Rodzaj skał	Grunt (piasek)
Próbka nr	1 // 6
Przemieszczenie Δl [mm]	Wskazanie dynamometru Δx [10^-2 mm]
0,5 1,0 1,5 2,0 3,0	29,5 31,5 34 35 37

Rodzaj skał	Grunt (piasek)
Próbka nr	2 // 6
Przemieszczenie Δl [mm]	Wskazanie dynamometru Δx [10^-2 mm]
0,5 1,0 1,5 2,0 3,0	23 30 33 36 38,5

Rodzaj skał	Grunt (piasek)
Próbka nr	3 // 6
Przemieszczenie Δl [mm]	Wskazanie dynamometru Δx [10^-2 mm]
0,5 1,0 1,5 2,0	42,5 50 54 55

Rodzaj skał	Grunt (piasek)
Próbka nr	4 // 6
Przemieszczenie Δl [mm]	Wskazanie dynamometru Δx [10^-2 mm]
0,5 1,0 1,5 2,0 3,0	51 62 67 73 78

Rodzaj skał	Grunt (piasek)
Próbka nr	5 // 6
Przemieszczenie Δl [mm]	Wskazanie dynamometru Δx [10^-2 mm]
0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0	71 91 102 108,5 116 120

Rodzaj skał	Grunt (piasek)
Próbka nr	6 // 6
Przemieszczenie Δl [mm]	Wskazanie dynamometru Δx [10^-2 mm]
0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0	91 107 114,5 121 128,5 130

Wartość naprężeń σn i τ przy których nastąpiło ścięcie sześciu próbek badanej skały.
Lp i
1 2 3 4 5 6
Σ
φ – kąt tarcia wewnętrznego dla danego rodzaju skały
c - spójność dla danego rodzaju skały, Pa

Wnioski:

Dariusz Paściak Paweł Piegza Zespół nr 3	W G. i G. IŚ rok II Gr.03/01
Ćwiczenie numer	ocena
11.2
11.3
11.5
11.9
11.10
11.11