Politechnika Wrocławska Wrocław, 12.01.2009
Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
Instytut Geotechniki i Hydrotechniki
Zakład Geomechaniki i Budownictwa Podziemnego
5 ĆWICZENIE LABORATORYJNE Z MECHANIKI GRUNTÓW
(Badanie wytrzymałości gruntu na ścinanie)
Wstęp teoretyczny.
Wytrzymałością gruntu na ścinanie nazywamy opór, jaki stawia grunt naprężeniom stycznym w rozpatrywanym punkcie ośrodka. Po pokonaniu oporu ścinania następuje poślizg pewnej części gruntu w stosunku do pozostałej.
Określenie wytrzymałości na ścinanie sprowadza się do określenia kąta tarcia wewnętrznego i spójności.
Opór tarcia w odniesieniu do jednostki powierzchni ścinania gruntów sypkich (piasków suchych) w stanie równowagi granicznej wyraża się wzorem Coulomba:
t = = σn⋅tg
Dla gruntów spoistych, mających opór tarcia i spójności, wzór przybiera postać:
t = = σn⋅tg + c
t - opór tarcia wewnętrznego i spójności [Pa],
- naprężenie ścinające [Pa],
tg - współczynnik tarcia wewnętrznego,
- kąt tarcia wewnętrzego [°],
σn - naprężenie normalne do powierzchni ścięcia [Pa],
c - spójność [Pa].
Gdy dysponujemy wynikami σn i τf uzyskanymi z badań laboratoryjnych, możemy wyznaczyć kąt tarcia wewnętrznego Φu i spójność Cu za pomocą zasady aproksymacji liniowej, metodą najmniejszych kwadratów:
Φ = arctg Φ=
C =
gdzie: N - liczba uwzględnionych punktów na wykresie
Laboratoryjnie kąt tarcia wewnętrznego i spójności gruntu wyznacza się za pomocą:
aparatu bezpośredniego aparatu ścinania (skrzynkowego)
aparatu trójosiowego ściskania
Wyniki z opracowaniem.
Badanie wytrzymałości gruntu przeprowadziliśmy w aparacie bezpośredniego ścinania dla 3 różnych obciążeń σn= 50, 100, 150 kPa
Po wykonaniu wszystkich pomiarów należy wyliczyć dla każdego odczytu siłę ścinającą przypadającą na jednostkę powierzchni. Obliczamy ją z wielkości odkształcenia pierścienia dynamometru, skali pierścienia dynamometru i pola powierzchni próbki stosując wzór:
τi =
τf - wytrzymałość próbki na ścinanie (Pa)
xi- odczyt z aparatu bezpośredniego ścinania (mm)
A - pole płaszczyzny ścięcia próbki gruntu (m2)
Cx- stała dynamometru poziomego (kN/mm)
Wielkości te pozwoliły na wyliczenie parametru wytrzymałości gruntu, czyli
kąt tarcia wewnętrznego Φ=
Wnioski.
Po badaniu makroskopowym stwierdziliśmy, że badana przez nas próbka to piasek drobny. Uzyskany wynik mieści się w przedziale określonym przez normę dla piasku drobnego, jednak nie znając dokładnych parametrów gruntu nie można dokładnie porównać naszego wyniku z normą. Jako, że badana próbka to grunt sypki w obliczeniach nie należy uwzględniać parametru c.