Politechnika Koszalińska 08.01.2012
W.B.I.i Ś.
Kierunek: Budownictwo
Wykonał:
……………..……
……………..……
……………..……
Oznaczenie spójności i kąta tarcia wewnętrznego przeprowadza się przez osiowe ściskanie cylindrycznych próbek aż do osiągnięcia stanu granicznego, lub umownego stanu granicznego, przy stałej wartości ciśnienia bocznego w komorze mieszczącej próbkę i stałej prędkości odkształceń.
Koła Mohra zostały wyznaczone na podstawie poniższej tabeli:
| K [kG/mm] | D p [cm] | F p [cm 2] | D t [cm] | F t [cm 2] | F n = F p – F t [cm 2] |
|---|---|---|---|---|---|
| 50,3 | 3,82 | 11,46 | 1,1 | 0,95 | 10,51 |
| Ciśnienie w komorze | σ 3 | kG/cm 2 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| kPa | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | ||
| Odkszt. dynam. | E d | mm | 0,46 | 0,81 | 1,09 | 1,43 | 1,88 | 2,28 |
| Siła na dynam. | P’= K*E d | kG | 23,138 | 40,743 | 54,827 | 71,929 | 94,564 | 114,684 |
| Siła osiowa | P = P’ + F n*σ 3 | kG | 28,393 | 51,253 | 70,592 | 92,949 | 120,839 | 146,214 |
Naprężenie Osiowe |
σ 1 = P/F p | kG/cm 2 | 2,478 | 4,472 | 6,160 | 8,111 | 10,544 | 12,759 |
| kPa | 247,8 | 447,2 | 616,0 | 811,1 | 1054,4 | 1275,9 |
Dla obliczenia spójności c u i kąta tarcia wewnętrznego Φ u wstępnie obliczamy współczynniki a i b wg wzorów:
gdzie:
σ 1i – naprężenia osiowe [kPa]
σ 3i – naprężenia normalne [kPa]
N – liczba ściętych próbek uwzględniona w obliczeniach
$$\varphi_{u} = 2*arc\ tg\sqrt{4,089} - \frac{\pi}{2} = {37,4}^{o}$$
$$C_{u} = \frac{26,33}{2*\sqrt{4,089}} = 6,51\ \lbrack kPa\rbrack$$
Uwagi i wnioski:
W przeprowadzonym doświadczeniu wyznaczyliśmy spójność (c u) i kąt tarcia wewnętrznego (Φ u). Wartość kąta (Φ u) zależy od wymiaru ziaren i od ich kształtu oraz stopnia zagęszczenia gruntu. Im grubsze są ziarna, tym szersza jest strefa ogarnięta tarciem wewnętrznym ziaren. Im bardziej ostre są krawędzie ziaren, tym większy jest opór ich tarcia przy wzajemnym obrocie, gdyż większy jest opór ich wzajemnego zaklinowania się. Im grunt jest bardziej zagęszczony, tym mniej swobody mają poszczególne ziarna przy obrocie i tym większy jest ich opór przy ścinaniu gruntu.
Natomiast spójność zależy od liczby kontaktujących się cząstek na jednostce powierzchni ścinania i od odległości pomiędzy tymi cząstkami. Spójność zależy tym samym od liczby cząstek w jednostce objętości danego gruntu, a więc od wskaźnika porowatości. Zależność oporu spójności od rodzaju gruntu można ująć następująco: grunty sypkie ziarniste bez cząstek iłowych mają spójność bliską zeru. W miarę wzrostu zawartości cząstek iłowych w gruncie spójność wzrasta, gdyż w jednostce objętości wzrasta liczba cząstek, a więc wzrasta liczba punktów kontaktowych na jednostce powierzchni ścinania.
Podczas ćwiczenia wykonywaliśmy badania w aparacie trójosiowego ścinania. Otrzymane wartości c u i Φ u :
kąt tarcia wewnętrznego Φu = 37,4°
tangens nachylenia stycznej tg Φu = 0,23
spójność gruntu Cu = 6,51 [kPa]