Rok: III Sekcja: II |
Imię i nazwisko: Marcin Stępień |
Data wykonania ćwiczenia: 24.10.2001 |
Numer i temat ćwiczenia: 9. Oznaczenie kąta tarcia wewnętrznego i spójności skał w próbie bezpośredniego ścinania.
|
Rok akademicki: 2001/02 |
Cel ćwiczenia
Ćwiczenie obejmuje określenie kąta tarcia wewnętrznego i spójność skał.
Wzory
Równanie Coulomb'a :
gdzie: τ - naprężenie ścinające w płaszczyźnie ścinania, Pa,
σn - naprężenie normalne do tej płaszczyzny, Pa,
tgϕ - współczynnik tarcia wewnętrznego,
ϕ - kąt tarcia wewnętrznego, o,
c - spójność, Pa.
Siła pozioma:
gdzie: T - siła pozioma ścinająca, N
k - stała dynamometru, k = 4,8757 N/0,01 mm,
Δx - wskazanie czujnika, mm
Naprężenie ścinające:
gdzie: τ - naprężenie ścinające, Pa,
T - siła pozioma ścinająca, N
S - powierzchnia ścinania, S = 0,0036 m2.
Kąt tarcia wewnętrznego:
Spójność:
gdzie: n - liczba uwzględnianych punktów na wykresie
,
τ - naprężenie ścinające, Pa,
σn - naprężenie normalne, Pa,
Wartości pomierzone i policzone
Rodzaj skał |
|
||||
Próbka numer: |
1 - „A” |
||||
Przemiesz-czenie Δl mm |
Wskazanie dynamometru Δx 10-2mm |
Stała dynamometru k N/10-2mm |
Siła pozioma T N |
Naprężenie ścinające τ 105 Pa |
Naprężenie normalne σn 105 Pa |
0,5 |
39 |
4,8757 |
190,15 |
0,528 |
0,983 |
1 |
43 |
4,8757 |
209,66 |
0,582 |
0,983 |
1,5 |
46 |
4,8757 |
224,28 |
0,623 |
0,983 |
2 |
47 |
4,8757 |
229,16 |
0,637 |
0,983 |
2,5 |
47 |
4,8757 |
229,16 |
0,637 |
0,983 |
3 |
47 |
4,8757 |
229,16 |
0,637 |
0,983 |
3,5 |
46 |
4,8757 |
224,28 |
0,623 |
0,983 |
4 |
45 |
4,8757 |
219,41 |
0,609 |
0,983 |
4,5 |
44 |
4,8757 |
214,53 |
0,596 |
0,983 |
5 |
43 |
4,8757 |
209,66 |
0,582 |
0,983 |
5,5 |
43 |
4,8757 |
209,66 |
0,582 |
0,983 |
Rodzaj skał |
|
||||
Próbka numer: |
2 - „A” |
||||
Przemiesz-czenie Δl mm |
Wskazanie dynamometru Δx 10-2mm |
Stała dynamometru k N/10-2mm |
Siła pozioma T N |
Naprężenie ścinające τ 105 Pa |
Naprężenie normalne σn 105 Pa |
0,5 |
43 |
4,8757 |
209,66 |
0,582 |
0,983 |
1 |
48 |
4,8757 |
234,03 |
0,650 |
0,983 |
1,5 |
49 |
4,8757 |
238,91 |
0,664 |
0,983 |
2 |
49 |
4,8757 |
238,91 |
0,664 |
0,983 |
2,5 |
48 |
4,8757 |
234,03 |
0,650 |
0,983 |
3 |
46 |
4,8757 |
224,28 |
0,623 |
0,983 |
3,5 |
45 |
4,8757 |
219,41 |
0,609 |
0,983 |
4 |
44 |
4,8757 |
214,53 |
0,596 |
0,983 |
4,5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
0,983 |
5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
0,983 |
5,5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
0,983 |
Rodzaj skał |
|
||||
Próbka numer: |
3 - „A+B+C” |
||||
Przemiesz-czenie Δl mm |
Wskazanie dynamometru Δx 10-2mm |
Stała dynamometru k N/10-2mm |
Siła pozioma T N |
Naprężenie ścinające τ 105 Pa |
Naprężenie normalne σn 105 Pa |
0,5 |
81 |
4,8757 |
394,93 |
1,097 |
1,932 |
1 |
91 |
4,8757 |
443,69 |
1,232 |
1,932 |
1,5 |
92 |
4,8757 |
448,56 |
1,246 |
1,932 |
2 |
93 |
4,8757 |
453,44 |
1,260 |
1,932 |
2,5 |
91 |
4,8757 |
443,69 |
1,232 |
1,932 |
3 |
90 |
4,8757 |
438,81 |
1,219 |
1,932 |
3,5 |
89 |
4,8757 |
433,94 |
1,205 |
1,932 |
4 |
87 |
4,8757 |
424,19 |
1,178 |
1,932 |
4,5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
1,932 |
5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
1,932 |
5,5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
1,932 |
Rodzaj skał |
|
||||
Próbka numer: |
4 - „A+B+C” |
||||
Przemiesz-czenie Δl mm |
Wskazanie dynamometru Δx 10-2mm |
Stała dynamometru k N/10-2mm |
Siła pozioma T N |
Naprężenie ścinające τ 105 Pa |
Naprężenie normalne σn 105 Pa |
0,5 |
88 |
4,8757 |
429,06 |
1,192 |
1,932 |
1 |
102 |
4,8757 |
497,32 |
1,381 |
1,932 |
1,5 |
109 |
4,8757 |
531,45 |
1,476 |
1,932 |
2 |
109 |
4,8757 |
531,45 |
1,476 |
1,932 |
2,5 |
107 |
4,8757 |
521,70 |
1,449 |
1,932 |
3 |
103 |
4,8757 |
502,20 |
1,395 |
1,932 |
3,5 |
98 |
4,8757 |
477,82 |
1,327 |
1,932 |
4 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
1,932 |
4,5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
1,932 |
5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
1,932 |
5,5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
1,932 |
Rodzaj skał |
|
||||
Próbka numer: |
5 - „A+D” |
||||
Przemiesz-czenie Δl mm |
Wskazanie dynamometru Δx 10-2mm |
Stała dynamometru k N/10-2mm |
Siła pozioma T N |
Naprężenie ścinające τ 105 Pa |
Naprężenie normalne σn 105 Pa |
0,5 |
133 |
4,8757 |
648,47 |
1,801 |
2,999 |
1 |
146 |
4,8757 |
711,85 |
1,977 |
2,999 |
1,5 |
147 |
4,8757 |
716,73 |
1,991 |
2,999 |
2 |
145 |
4,8757 |
706,98 |
1,964 |
2,999 |
2,5 |
142 |
4,8757 |
692,35 |
1,923 |
2,999 |
3 |
140 |
4,8757 |
682,60 |
1,896 |
2,999 |
3,5 |
136 |
4,8757 |
663,10 |
1,842 |
2,999 |
4 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
2,999 |
4,5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
2,999 |
5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
2,999 |
5,5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
2,999 |
Rodzaj skał |
|
||||
Próbka numer: |
6 - „A+D” |
||||
Przemiesz-czenie Δl mm |
Wskazanie dynamometru Δx 10-2mm |
Stała dynamometru k N/10-2mm |
Siła pozioma T N |
Naprężenie ścinające τ 105 Pa |
Naprężenie normalne σn 105 Pa |
0,5 |
125 |
4,8757 |
609,46 |
1,693 |
2,999 |
1 |
147 |
4,8757 |
716,73 |
1,991 |
2,999 |
1,5 |
152 |
4,8757 |
741,11 |
2,059 |
2,999 |
2 |
151 |
4,8757 |
736,23 |
2,045 |
2,999 |
2,5 |
148 |
4,8757 |
721,60 |
2,004 |
2,999 |
3 |
142 |
4,8757 |
692,35 |
1,923 |
2,999 |
3,5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
2,999 |
4 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
2,999 |
4,5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
2,999 |
5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
2,999 |
5,5 |
0 |
4,8757 |
0,00 |
0,000 |
2,999 |
Wartości naprężeń σn i τ przy których nastąpiło ścięcie sześciu próbek badanej skały. |
|||||
Lp i |
σni 105 Pa |
τ 105 Pa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ϕ - kąt tarcia wewnętrznego dla danego rodzaju skały, |
|
||||
c - spójność dla danego rodzaju skały, Pa |
|
Wykresy
Wnioski
Przyrost współczynnika pęcznienia skał w warunkach nieograniczonego pęcznienia zbliżony jest do przyrostu liniowego. Natomiast przyrost współczynnika pęcznienia w warunkach ograniczonego pęcznienia w początkowym czasie jest duży, lecz w miarę upływu czasu przyrost maleje.
Porównując otrzymane wyniki współczynnika pęcznienia skał zwięzłych i skał spoistych otrzymuję, że skały spoiste mają kilkakrotnie większy współczynnik pęcznienia od skał zwięzłych.