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 n_h = 1:10и горизонтальную п_г = 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 т ₂. 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/n_bA; (17)

t = m₂q / п_гA, (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 т 1	горизонтального т 2	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