Politechnika Koszalińska

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska

Kierunek: Budownictwo

Mechanika gruntów i fundamentowanie

Ćwiczenie nr 11

Prowadzący: Wykonali:

dr inż. Jarosław Filipiak Dominika Kozina

Adrian Dura

gr. 3.1. inż.

1. Wyznaczanie wytrzymałości gruntu na ścinanie w aparacie trójosiowym

Badanie to polega na pomiarze wartości największego naprężenia głównego σ₁ przy

różnych wartościach najmniejszego naprężenia głównego σ_3.

2. Przebieg badania

W celu określenia średnicy próbki Dp dokonujemy pomiaru wewnętrznej średnicy foremki. Mierzymy również średnicę tłoku Dt, przekazującego pionowe obciążenie na próbkę. Na podstawę nakładamy krążek bibuły filtracyjnej a następnie zakładamy osłonę gumową, uszczelniając ją pierścieniami gumowymi. Po nałożeniu foremki i obciągnięciu osłony gumowej formujemy próbkę układając partiami grunt i lekko go ubijając. Na gruncie umieszczamy krążek bibuły filtracyjnej a następnie górny tłoczek, na którym uszczelniamy osłonę gumową. Zdejmujemy foremkę i nakładamy komorę przekręcając ją do podstawy. Komorę wypełniamy wodą a po odpowietrzeniu ustalamy ciśnienie w komorze na poziomie σ₃ = 50 [kPa] ( 0,5 kg/cm²). Uruchamiając silnik powodujemy wzrost obciążenia pionowego, które określamy na podstawie odkształcenia dynamometru pierścieniowego. Ścinanie prowadzimy do chwili ustabilizowania się odkształcenia czujnika dynamometrycznego d. Badanie takie powtarzamy przy kolejnych wartościach ciśnienia w komorze σ₃ = 100, 150, 200, 250 i 300 [kPa].

3. Obliczanie wyników

Dla każdej wartości ciśnienia w komorze σ₃ obliczamy naprężenie σ₁ ze wzoru:

gdzie: k - stała dynamometru [kN/mm]

_d - odkształcenie dynamometru w chwili ścięcia [mm]

F_p - pole przekroju próbki [cm²]

F_t - pole przekroju tłoka [cm²]

Dla każdej pary wartości σ₁ i σ₃ wykreślamy koło naprężeń Mohra. Linia prosta, styczna do kół Mohra stanowi obwiednię wytrzymałości na ścinanie, na podstawie której określamy kąt tarcia wewnętrznego _u i spójność gruntu C_u.

Dla obliczenia spójności C_u i kąta tarcia wewnętrznego _u wstępnie obliczamy współczynniki a i b wg wzorów:

[kPa]

gdzie: σ _1i - naprężenia osiowe [kPa],

σ _3i - naprężenia normalne [kPa],

N - liczba ściętych próbek uwzględniona w obliczeniach.

4. Wyniki

kąt tarcia wewnętrznego Φ_u = 33,8°

tangens nachylenia stycznej tg Φ_u = 0,6694

spójność gruntu C_u = 10,6 [kPa]

5. Wnioski

Otrzymany kąt tarcia wewnętrznego mieści się w przedziale podawanym przez normę dla piasku średniego tj.: 31,0º ÷ 36,3º. Dla otrzymanej wartości odczytano z wykresu wartość stopnia zagęszczenia I_D = 0,62.

2