mech027

ĆWICZENIE 10

Wyznaczanie kąta tarcia wewnętrznego i spójności w aparacie trój osiowego 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 próbkę 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

(10.1)

(10.2)

CT, =p

oraz osiowym

pA - pA, + P A

gdzie:

A - pole tłoka,

Ai - pole przekroju trzonka tłoka.

Naprężenia te (w warunkach normalnych er, >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 a,. Wartość naprężenia (7, 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 <rf oraz naprężeniem bocznym cr₃ (w tym przypadku <7₃ = <r₃). 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 , <r₃. którym

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

a) schemat obci;|/cma. b) stan naprężenia w próbce, c) wyznaczanie naprężeń przy pomocy kół naprężeń Mohra

Rys. 10.1. Próba trójosiowego ściskania: