mech027

ĆWICZENIE 10

Wyznaczanie kąta tarcia wewnętrznego i spójności w aparacie trójosiowego ściskania

1. WSTĘP

Jak już wspomniano w opisie ćwiczenia 9, próba bezpośredniego ścinania ma charakter techniczny (przybliżony). Stąd też do określania własności wytrzymałościowych gruntów stosowane są dokładniejsze metody pomiaru, z których najbardziej rozpowszechnioną jest próba trójosiowego ściskania.

W próbie tej walcową próbką gruntu umieszcza się wewnątrz szklanego pojemnika, który wypełnia się płynem pod ciśnieniem p, a próbką obciąża się osiowo (siłą P) mierząc siłę na tłoku oraz jego przemieszczenie (rys. 10. la). Próbka obciążona jest więc promieniowo ciśnieniem p oraz osiowo ciśnieniem p, zwiększonym o nacisk tłoka, czyli naprężeniem promieniowym

oraz osiowym

cr₃ =p pA - pA\ + P

(10.1)

(10.2)

gdzie:

A - pole tłoka,

A\ - pole przekroju trzonka tłoka.

Naprężenia te (w warunkach normalnych Oj > cr₃) są naprężeniami głównymi (na powierzchniach, na które działają nie ma naprężeń stycznych) i można je przedstawić na wykresie cr -r (rys. 10.Ib) w postaci dwóch punktów. Stan naprężenia w próbce można określić stosując konstrukcję kół Mohra (koło zaznaczone linią przerywaną). Zwiększając obciążenie osiowe (nacisk tłoka) zwiększamy wartość naprężenia cr,. Wartość naprężenia ct₃ zależy jedynie od ciśnienia wody i dla danego p wartość cr₃ = const. Obciążenie osiowe zwiększamy aż do momentu zniszczenia próbki, która następuje zwykle poprzez ścięcie wzdłuż pewnej płaszczyzny n-n nachylonej do poziomu pod kątem a . W momencie zniszczenia próbka obciążona jest krytycznym naprężeniem osiowym crf oraz naprężeniem bocznym crf (w tym przypadku crf = cr₃). Naprężenia krytyczne oraz odpowiadające im koło Mohra (krytyczne koło Mohra zaznaczone linią ciągłą) przedstawiono na rysunku lO.lc. Przeprowadzając w analogiczny sposób badania dla różnych wartości ciśnienia bocznego można określić kolejne wartości krytyczne crf, crf. którym

odpowiadają kolejne kola Mohra. Na rysunku 10.lc przedstawiono przykładowo dwa krytyczne koła Mohra.

a) schemat obcit|żcn«a. b) stan naprężenia w próbce, c) wyznaczanie naprężeń przy pomocy kół naprężeń Mohra

Rys. 10.1. Próba trójosiowego ściskania: