1. Aparat bezpośredniego ścinania.

Zasadniczą częścią aparatu jest dwudzielna skrzynka, której części górna i dolna mogą się wzajemnie przemieszczać. W celu zabezpieczenia próbki przed ślizganiem się po powierzchniach kontaktowych i przenoszenia siły ścinającej zaopatrzona jest ona od dołu i od góry w płytki oporowe.
Badanie polega na eksperymentalnym określeniu siły T, przy pomocy której staramy się przesunąć górną część skrzynki po dolnej. Ruchowi temu przeciwstawia się mobilizujący się, w wymuszonej płaszczyźnie ścinania, opór gruntu na ścinanie. Siła T nie może wzrosnąć ponad wartość ogólnej wytrzymałości na ścinanie badanego gruntu. Maksymalna siła zarejestrowana na dynamometrze jest wielkością poszukiwaną. Wartość siły T dla danego gruntu zależy od wartości siły pionowej P. Przynajmniej pięciokrotne poszukiwanie siły T dla różnych wartości siły P pozwoli wyznaczyć prostą Coulomba, a tym samym określić wartości szukanych parametrów.
Zakładamy, że siła P przyłożona do próbki poprzez sztywną pokrywę rozkłada się na powierzchni próbki na tyle równomiernie, że w wymuszonej płaszczyźnie ścinania panuje naprężenie normalne .

Podobnie uważamy, że siła T podzielona przez powierzchnię skrzynki A określa, stałą w całym przekroju ścinania, wartość naprężenia ścinającego.

 

I Przygotowanie próbki do badania

W aparacie bezpośredniego ścinania bada się próbki o nienaruszonej strukturze, umieszczone w skrzynce aparatu.
Dla potrzeb ćwiczeń dydaktycznych ograniczymy się do wykonania próbki o naruszonej strukturze w skrzynce.
Umieścić warstwami grunt w złożonej skrzynce, zagęszczając go ubijakiem do stanu symulującego stan naturalny.
Postępować w ten sposób aż do wypełnienia skrzynki aparatu (przewidzieć miejsce na pokrywę).
Skrzynkę z wykonaną próbką umieścić w aparacie bezpośredniego ścinania.

II Wykonanie badania

Przyłożyć obciążenie pionowe równe 50 kPa. Do kontroli obciążenia pionowego służy dynamometr pionowy. Żądane odkształcenie dynamometru dla zadanego obciążenia pionowego obliczyć wzorem:

w którym:
s - zadawane obciążenie pionowe [kPa],
A - powierzchnia ścięcia [m²],
c₂ - stała dynamometru pionowego [kN/mm].

Usunąć luzy w poziomym systemie ścinającym.
Wykonać ścięcie obserwując zachowanie czujnika odkształceń dynamometru poziomego.
Za moment ścięcia przyjmuje się chwilę, w której następuje jedno z poniższych:
- wyraźne zwolnienie tempa wzrostu siły ścinającej,
- zatrzymanie wzrostu siły ścinającej, - zmniejszenie się siły ścinającej,
- przesunięcie górnej części skrzynki o 10% długości jej boku.

Zatrzymać i cofnąć poziomy napęd ścinający, zdjąć obciążenie pionowe. Wyrównać obie części skrzynki aparatu.
Wykonać następne ścięcia dla kolejnych wartości obciążenia pionowego: 100; 150; 200 i 300 kPa.

Schemat skrzynki aparatu bezpośredniego ścinania

1 - skrzynka dolna, 2 - skrzynka górna, 3 - pokrywa, 4 - filtry o ząbkowanej powierzchni, 5 - wymuszona płaszczyzna ścięcia

2. Badanie gruntu aparatem bezpośredniego ścinania.

Badanie	Obciążenie pionowe	Siła ścinająca	Przesunięcie skrzynki
[-]	[N]	[N]	[mm]
1.	360,0	214,0	2,67
2.	340,0	284,3	3,12
3.	720,0	279,3	4,19
4.	1080,0	392,8	4,65
5.	1440,0	500,8	4,68

3. Badanie to zostało wykonane w celu określenia parametrów wytrzymałościowych gruntu (ø, Cu) w aparacie bezpośredniego ścinania. Baniu poddano 5 próbek gruntu spoistego, gdzie wymiary próbki to 6,00 cm x 6,00 cm. Przyjmując układ współrzędnych opisujemy zmiennymi δn - Tf nanosimy punkty odpowiadające kolejnym badaniom. Naniesione punkty układają się wyraźnie wzdłuż prostej i nie wykazują odległości od niej, większych niż 25% Tf.

---