10 Oznaczenie wytrzymalosci gruntu na scianie w aparacie b…, mechanika gruntow I, II
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Ćwiczenie laboratoryjne nr 10
OZNACZENIE WYTRZYMAŁOŚCI GRUNTU NA
ŚCIANANIE W APARACIE BEZPOŚREDNIEGO
ŚCIANANIE W APARACIE BEZPOŚREDNIEGO
ŚCINANIA.
ŚCINANIA.
Data wykonania
Data oddania
OZNACZENIE WYTRZYMAŁOŚCI GRUNTU NA
ŚCIANANIE W APARACIE BEZPOŚREDNIEGO
1. Wprowadzenie/Definicje:
Wytrzymałością gruntu na ścinanie
nazywamy opór, jaki stawia grunt napręŜeniom stycznym w
rozpatrywanym punkcie ośrodka. .Po pokonaniu oporu ścinania następuje poślizg pewnej części gruntu
w stosunku do pozostałej. Najstarszą i do dzisiaj stosowaną formułą określającą zjawisko ścięcia gruntu
jest warunek podany przez Coulomba w 1773:
τ
f
= σ
n
tgФ + c
gdzie:
τ
f
- wytrzymałość na ścinanie [kPa]
σ
n
- napręŜenia normalne do płaszczyzny ścinania [kPa]
Ф – kąt tarcia wewnętrznego
c – spójność [kPa]
W przypadku ścinania gruntów strukturze ziarnistej mamy do czynienia z oporem tarcia suwnego i
obrotowego. Opór ten nazywamy oporem tarcia wewnętrznego. Wielkość ta zaleŜy od rodzaju gruntu.
Dla danego gruntu wartość tarcia wewnętrznego zaleŜy od: porowatości, wilgotności, ciśnienia wody w
porach.
Spójność gruntu
jest to opór gruntu stawiany siłom zewnętrznym wywołany wzajemnym
przyciąganiem się cząstek składowych gruntu. Występuje w gruntach spoistych.
2. Cel oznaczenia:
Oznaczenie wytrzymałości gruntu na ścinanie w aparacie bezpośredniego ścinania.
3.
Przyrządy wykorzystane w oznaczeniu stopnia wytrzymałości gruntu
na ścinanie:
Do oznaczenia wytrzymałość na ścinanie moŜe być
stosowany dowolny aparat skrzynkowy. Urządzenie składa
się ze skrzynki, zbudowanej z dwóch ześrubowanych części i
ramki.
Badana próbka jest umieszczona do połowy swojej
wysokości w skrzynce na filtrze dolnym i dolnej płytce
oporowej. Górna połowa próbki wchodzi w ramkę, a na niej
spoczywa górna płytka oporowa oraz płytka przenosząca
obciąŜenia normalne. Do łączenia ramki ze skrzynką, w
trakcie konsolidowania, próbek słuŜą śruby. Przed
rozpoczęciem ścinania powinny być one wykręcone i wyjęte
na zewnątrz. Druga para śrub słuŜy do podnoszenia ramki w
stosunku do skrzynki przed rozpoczęciem ścinania. Obie
płytki oporowe powinny być tak umieszczone, aby płytka
górna skierowana była przeciwprostokątnymi powierzchniami
Ŝeberek w kierunku działania siły ścinającej, zaś połoŜenie
Ŝeberek płytki dolnej było odwrotne.
W przypadku grawitacyjnego przykładania obciąŜenia
normalnego naleŜy zapewnić poziome prowadzenie skrzynki,
przesuwanej przez układ napędowy aparatu.
3. Wykonanie oznaczenia:
Oznaczenie wykonano w aparacie bezpośredniego ścinania na trzech próbkach gruntu. Na kaŜdej z nich
dokonano wstępnej konsolidacji. Następnie obciąŜono kaŜdą z próbek, aby napręŜenie podczas
kolejnych ścięć wyniosło:
25kPa, 50kPa, 100kPa, 200kPa.
4. Analiza makroskopowa/Wyniki dokonanego oznaczenia:
A. Analiza makroskopowa:
-
grunt niespoisty,
-
wilgotny,
-
barwa brązowa,
B. Dane – wyniki odczytów po kolejnym obciąŜaniu próbek:
nr obciąŜenia
1
2
3
4
s
kPa 25
50
100
200
Odczyt na
czujnika
mm 0,120 0,210 0,345 0,635
5. Opracowanie otrzymanych wyników:
Obliczenie pola poprzecznego próbki:
F
0
= 0,0599 x 0,0599 = 3,59 x 10
-3
Obliczenie największej wartości siły ścinającej dla kaŜdej z próbek:
Skorzystano ze wzoru:
Q
i
= R
i
C
d
gdzie:
Q
i
– wartość siły ścinającej [kN]
R
i
– odczyt czujnika dynamometru [mm]
C
d
– stała dynamometru – 1kN/mm
Q
1
= 0,120mm x 1kN/mm = 0,120 kN
Q
2
= 0,210mm x 1kN/mm = 0,210 kN
Q
3
= 0,345mm x 1kN/mm = 0,345 kN
Q
4
= 0,635mm x 1kN/mm = 0,635 kN
Obliczenie wartości wytrzymałości gruntu na ścinanie:
Skorzystano ze wzoru:
τ
fi
=
Q
i
F
τ
f1
=
0
120
= 33,426 kPa
3
59
×
10
-
3
-
piasek drobny.
τ
f2
=
0
210
= 58,496 kPa
3
59
×
10
-
3
τ
f3
=
0
345
= 96,100 kPa
3
59
×
10
-
3
τ
f4
=
0
635
= 176,880 kPa
3
59
×
10
-
3
Wyznaczenie kąta tarcia wewnętrznego metodą analityczną:
Skorzystano ze wzoru:
Ф
s
=arctg
N
×
∑
t
f
×
s
n
-
∑
t
f
×
∑
s
n
N
×
∑
s
2
-
(
∑
s
)
2
n
n
Ф
s
= arctg
4
×
48746
,
45
-
136868
,
25
= 38,96
º
4
×
53125
-
140625
Wyznaczenie spójności gruntu metodą analityczną:
∑
t
×
∑
s
2
-
∑
s
×
∑
t
×
s
c
s
=
f
n
n
f
n
N
×
∑
s
2
-
(
∑
s
)
2
n
n
c
s =
19385418
,
75
-
18279918
,
75
=
15,38
4
×
53125
-
140625
6. Wnioski:
=300kPa, co było wynikiem
przekroczenia wymaganego czasu na to ćwiczenie przez grupę dokonującą pomiarów.
2. RóŜnice wyników pochodzących z obu metod wynikają z mniejszej dokładności metody
graficznej (skutek błędu ludzkiego oka, niedokładności dokonania aproksymacji prostej, itp.).
3. Badany grunt ma kąt tarcia wewnętrznego :
- według metody analitycznej: Фs=38,96
º
- według metody graficznej: Фs=38
º
4. Spójność gruntu wynosi:
- według metody graficznej: c
s
= 15,38
- według metody graficznej: c
s
= 15
5. Po porównaniu otrzymanych wyników/ kształtu otrzymanego w metodzie graficznej wykresu
dokonano próby klasyfikacji badanego gruntu i winno się uznać badane próbki za grunt spoisty,
co kłóci się z dokonaną wcześniej analizą makroskopową. RozbieŜność ta moŜe wynikać z
błędów pomiarów dokonywanych w trakcie badania, braku piątego punktu, który mógłby
zmienić przebieg linii aproksymującej.
s
7. Załączniki:
a. notatki z zajęć laboratoryjnych b. wykres metody graficznej dla tego oznaczenia.
F3@=F
UITN]VK\QWV
Skorzystano ze wzoru:
1. W oznaczeniu zabrakło wyników obciąŜania nr5 przy
[ Pobierz całość w formacie PDF ]