Определение сопротивления грунта срезу
В одноплоскостном сдвиговом приборе
Цель работы: определение прочностных характеристик грунтов:
С - удельного сцепления, кПа; j - угла внутреннего трения, град.
Содержание работы
Сопротивление грунта срезу (сдвигу) зависит от величины нормальных к плоскости среза напряжений s и прочностных характеристик грунтов. График предt = f(s) аппроксимируют прямой, уравнение которой выражает закон сдвига Кулона:
предt = s tgj + С (16)
Математические параметры этой зависимости j и С приняты в качестве характеристик прочности грунта, которые называют соответственно углом внутреннего трения и удельным сцеплением.
Для определения характеристик прочности необходимо провести испытание на сдвиг нескольких образцов одного и того же грунта при разной величине вертикальных сжимающих напряжений, но одной и той же плотности [1, с. 48].
Испытания проводятся на срезном приборе конструкции Гидропроекта (рис. 3), площадь образца А - 40см3 и высота Н — 35мм. Нагружающая система рычажного типа имеет соотношение плеч рычагов, передающих вертикальную нагрузку nh = 1 :10и горизонтальную пг = 1 : 10
Рекомендуется выполнить по два опыта на срез грунта при вертикальных давлениях s1 = 175кПа; s2 = 250кПa (всего 4 опыта).
Порядок выполнения работы
1. Ослабляют трос передачи горизонтальной нагрузки и фиксируют его положение тормозом. Снимают с обеих нагружающих систем подвески, отодвигают рамку вертикальной нагрузки и извлекают из срезной коробки прибора режущее кольцо.
2. Вырезают с помощью кольца образец глинистого грунта из монолита или переносят кольцо с грунтом из прибора для уплотнения грунтов перед сдвигом. Торцы образца покрывают бумажными фильтрами.
3. Помещают в прибор кольцо с грунтом и собирают систему вертикального, а затем горизонтального нагружения, соблюдая обратную последовательность операций по отношению к п.1.
При работе с песчаными фунтами образец вырезать невозможно, поэтому предварительно собирают систему горизонтального нагружения, установив верхнюю подвижную обойму вместе с кольцом. Засыпают песчаный грунт в кольцо на высоту 35 мм, выравнивают поверхность, устанавливают штампы и собирают систему вертикального нагружения.
Рисунок 3 - Схема срезной коробки: 1 - образец грунта; 2 - кольцо; 3 -фильтровальная бумага; 4 - штамп с отверстиями; 5 - центрирующий шарик; 6- нижняя неподвижная обойма; 7 - верхняя подвижная обойма; 8 - индикатор часового типа
4. Устанавливают величину зазора 0,5-1 мм между подвижной и неподвижной частями (обоймами) срезной коробки и кладут на подвеску рычага системы вертикального загружения гирю массой т, (7 или 10 кг).
5. Освобождают тормоз и плавно натягивают трос, передающий сдвигающую нагрузку.
6. Устанавливают начальный отсчет на индикаторе не менее 5 мм (по красной шкале) и прикладывают к подвеске сдвигающей системы первую ступень нагрузки т2 . Срезающую нагрузку в каждом опыте прикладывают ступенями, и так, чтобы приращение касательных напряжений Dt не превышало по абсолютной величине 0,1 s .
Напряжения s и t вычисляют по следующим формулам:
s = m1q/nbA; (17)
t = m2q / пгA , (18)
где (q- ускорение свободного падения, равное 10 м/с2.
7. Через 1 мин регистрируют в журнале испытании (табл. 11) показания индикатора (время, равное 1 мин, принято за условную стабилизацию деформации среза) иприкладывают следующую ступень касательной нагрузки.
Таблица 11 - Журнал испытаний (пример)
| Масса гирь на подвеске нагрузочного устройства, кг | Напряжение на площадке среза, кПа | Горизонтальное перемещение подвижной обоймы d мм | ||
| вертикального т1 | горизонтального т2 | нормальное s | сдвигающее t | |
| 0,7 | 17,5 | 0,25 | ||
| 1,4 | 0,75 | |||
| 2,1 | 52,5 | 0,91 | ||
| 2,8 | 1,23 | |||
| 3,5 | 87,5 | 1,76 | ||
| 4,2 | 2,20 | |||
| 4,9 | 122,5 | срез | ||
| 5,6 | - | |||
| 1,0 | 0,15 | |||
| 2,0 | 0,30 | |||
| 3,0 | 0,53 | |||
| 4,0 | 0,78 | |||
| 5,0 | 1,05 | |||
| 6,0 | 1,40 | |||
| 7,0 | срез | |||
| 8,0 | - |
8. Наращивание срезающей нагрузки ведут до тех пор, пока перемещение верхней каретки d достигнет величины 5 мм или полного среза образца грунта. В журнале испытаний вместо величины деформации сдвига в этом случае пишут слово «срез», что фиксирует достижение касательными напряжениями предельного значения в условиях данного опыта (пред t ).
9. После среза образца прибор перезаряжают и производят новый опыт с тем же грунтом, но при следующем значении s в соответствии с программой испытаний. По окончании опытов строят для каждого из них графики d = f(t) (рис. 4) и график, пред t = f(s), по которому находят j и С (рис.5).
По графику определяем С и j .
Рисунок 4 - Кривые зависимости горизонтальных деформаций при возрастании нагрузки: 1- при s - 175 кПа; 2 - при s - 250 кПа
Рисунок 5 - График зависимости сопротивления срезу от нормального давления (диаграмма среза)
Лабораторная работа №4