Зсувний прилад конструкції Літвінова

 

Прилад (рис. 1.3).складається із основи, на якій знаходиться гільза з ґрунтом для випробування; каретки з нижнім дренажним диском, яка має можливість горизонтального переміщення сумісно з нижньою частиною розрізної гільзи; розрізної гільзи, яка має нижню рухому частину та верхню - нерухому; верхньої частини приладу, в склад якої входять дренажний диск, поршень зі штоком та направляючий циліндр; важільна система горизонтального навантаження; важільна система вертикального навантаження.

Основа приладу являє собою металеву плиту, яка встановлюється на лабораторному столі і закріплюється затискним пристроєм. На кутках плити є чотири стійки для приєднання верхньої частини приладу. До основи приладу закріплюється важіль, який передає горизонтальне навантаження, за допомогою якого зсувається нижня частина гільзи. При цьому ґрунт зрізається. Індикатор для вимірювання горизонтальних переміщень закріплюється на основі приладу і впирається ніжкою в нижню (рухому) частину приладу, яка має можливість переміщуватись на роликах. Розрізна гільза зсувного приладу має ті ж самі розміри внутрішнього простору, що і кільце компресійного приладу (висота 20 мм, діаметр 56,5 мм, площа поперечного перерізу 25 см², об’єм 50 см³). Це дає можливість зразки ґрунту із кільця переміщувати в об’єм розрізної гільзи. Ціна поділки індикатора 0,01 мм.

 

 

Рисунок 1.3 - Схема зсувного приладу конструкції Літвинова:

1 - основа приладу; 2 - нижній дренажний диск; 3 - розрізна гільза; 4 - верхній дренажний диск; 5 - поршень; 6 - тяга горизонтальної важільної системи; 7 - важіль для передачі горизонтального навантаження; 8 - направляючий циліндр

 

До початку випробувань необхідно переконатись в тому, що нижня та верхня частини гільзи мають щільний контакт, крім того нижня частина приладу зафіксована упорним гвинтом.

Підготовку зразка ґрунту виконують так, як і при компресійному випробуванні ґрунту (див. лабораторну роботу №1) за допомогою грунтовідбирального кільця, яке вдавлюється вґрунт.

 

Хід роботи

 

1. За допомогою затискного пристрою закріплюють до столу нижню частину приладу. З верхньої його частини знімають напрямний циліндр з поршнем, відгвинтивши чотири гайки по кутках приладу. Горизонтальні гвинти, які фіксують нижню частину приладу, загвинчують до відказу. Вкладають рівною поверхнею вверх сітчастий диск, на якому розміщують нижню та верхню частини гільзи так, щоб співпадали їх прорізи з виступами. Скошені поверхні гільзи повинні мати щільний контакт. На нижній сітчастий диск вкладають фільтрувальний папір.

2. На верхню частину гільзи опускають напрямний циліндр, встановлюють кільце компресійного приладу з ґрунтом, обережно переміщують ґрунт з кільця в гільзу за допомогою виштовхувача. Фільтрувальний папір на верхній поверхні ґрунту при цьому переходить у зсувний прилад. Кільце, звільнене від ґрунту, забирають і монтують верхню частину приладу. Поршень, через який передається вертикальний тиск, опускають на поверхню зразка ґрунту.

3. На шток поршню обпирають важільну систему для вертикального навантаження. До нижньої частини приладу приєднують важільну систему для передачі горизонтального навантаження.

4. У відповідних гніздах закріплюють два індикатори: один для вимірювання вертикальних переміщень, другий - для вимірювання деформацій зсуву. Ніжки індикаторів повинні мати вільний хід. Індикатори встановлюють на нульові поділки.

5. Випробування виконують на трьох зразках: при напругах стиску, рівних 100, 200 та 300 кПа. Перший зразок випробують при = 100 кПа. Вертикальне навантаження прикладають одним ступенем і витримують до умовної стабілізації деформації, за яку, відповідно до ДСТУ Б В.2.1-4-96, приймають величину переміщення індикатора, не більшу 0,01 мм за такий час: для піщаних ґрунтів – не менше 20 хвилин; для супісків – не менше 2 годин, для суглинків – не менше 6 годин та глин – не менше 12 годин. В навчальних дослідах час прикладення вертикального навантаження приймається 1-3 хвилини.

6. Після досягнення умовної стабілізації ґрунту відгвинчують горизонтальні упорні гвинти. Величина проміжку між гвинтом та рухомою частиною приладу повинна бути не меншою 4-6 мм. Перевіривши положення важеля для передачі горизонтального навантаження, переходять до випробування ґрунту на зсув.

7. Горизонтальне навантаження прикладають ступенями. Ступінь горизонтального навантаження повинен дорівнювати приблизно 10% від вертикального. Кожен ступінь витримують до умовної стабілізації, за яку приймають швидкість зсуву, не більшу 0,01 мм/хв.

В учбовій роботі стабілізація вважається досягнутою після зупинення руху стрілки індикатора, який вимірює горизонтальні переміщення . За навантаження зсуву (граничний опір зсуву) приймається навантаження, при якому показання індикатора відмічають різке наростання деформацій зсуву ( 3 мм), або коли при дії постійного зсувного зусилля деформації зсуву не стабілізуються.

8. Повторити операції, описані в пп. 5...7 для = 200 кПа та = 300 кПа.

9. Одержані при випробуваннях дані записують в журнал спостережень (табл. 1.3).

 

Таблиця 1.3 – Журнал спостережень

№ випр.	Вертикальна напруга, кПа	Зсувне зусилля, кН	Площа зразка, м^2	Співвідношення плеч важеля	Зсувна напруга, кПа
1.				1:25
2.				1:25
3.				1:25

 

Обробка дослідних даних

 

На підставі виконаних дослідів обчислюють характеристики міцності та с. Результати випробувань показують експериментальними точками, які характеризують залежність граничного опору зсуву від вертикального тиску .

Параметри прямої граничного опору ґрунту зсуву (рис. 1.4) при наявності достатньої кількості випробувань визначають за допомогою способів математичної статистики.

 

 

Рисунок 1.4 - Графік граничного опору ґрунту зсуву.

 

 

Як приклад, нижче приводиться таблиця 1.4 оформлення розрахунку характеристик міцності ґрунту та с з використанням методу найменших квадратів.

 

Таблиця 1.4 – Обробка результатів випробувань ґрунту на зсув за методом найменших квадратів

№ до-слі-ду	, кПа	, кПа	, кПа	, кПа	()^2, кПа	() (), кПа
			-100 0,0 +100	-50 0,0 +50	0,0	0,0
	= 600	= 300	= 0	= 0	= 20000	= 10000

 

На підставі підсумкових результатів табл. 1.4 одержимо:

 

 

Контрольні запитання

 

1. Запишіть залежність за законом Кулона.

2. Які значення із залежності використовують для побудови графіку ?

3. Які внутрішні сили мають вплив на формування характеристик міцності ґрунту і с?

4. В яких розрахунках основ використовують характеристики і с?

5. Який характер має залежність опору ґрунту зсуву від вертикального навантаження?

6. Як називається експериментально одержана залежність ?

7. При відомих величинах і визначте стійкість масиву ґрунту, використовуючи графік граничної прямої.

8. Порівняйте величини опору зсуву глинистого та піщаного ґрунтів та поясніть причини їх розбіжності.

9. Який фізичний та геометричний зміст кута внутрішнього тертя () та питомого зчеплення (с)?

10. При відомих величинах головних напруг і визначте стійкість масиву ґрунту, використовуючи графік граничної прямої (використовуючи теорію міцності Мора).