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)

1. 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 =  = σ_n⋅tg 

Dla gruntów spoistych, mających opór tarcia i spójności, wzór przybiera postać:

t =  = σ_n⋅tg  + c

t - opór tarcia wewnętrznego i spójności [Pa],

 - naprężenie ścinające [Pa],

tg  - współczynnik tarcia wewnętrznego,

 - kąt tarcia wewnętrzego [°],

σ_n - naprężenie normalne do powierzchni ścięcia [Pa],

c - spójność [Pa].

Gdy dysponujemy wynikami σ_n i τ_f uzyskanymi z badań laboratoryjnych, możemy wyznaczyć kąt tarcia wewnętrznego Φ_u i spójność C_u 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:

1. aparatu bezpośredniego aparatu ścinania (skrzynkowego)

2. aparatu trójosiowego ściskania

2. Wyniki z opracowaniem.

Badanie wytrzymałości gruntu przeprowadziliśmy w aparacie bezpośredniego ścinania dla 3 różnych obciążeń σ_n= 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:

τ_i =

τ_f - wytrzymałość próbki na ścinanie (Pa)

x_i- odczyt z aparatu bezpośredniego ścinania (mm)

A - pole płaszczyzny ścięcia próbki gruntu (m²)

C_x- stała dynamometru poziomego (kN/mm)

Wielkości te pozwoliły na wyliczenie parametru wytrzymałości gruntu, czyli

kąt tarcia wewnętrznego Φ=

3. 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.