Закріпити та поглибити теоретичні знання з механіко-технологічних властивостей грунту та освоїти методику дослідження грунтів на зсув.

Зміст роботи

1. Експериментальним шляхом визначити деформацію ґрунту під дією зсуваючого зусилля при різних, стискаючих зразок ґрунту, навантаженнях.

2. Проілюструвати графічно отримані результати та зробити їх фізико-технологічний аналіз.

Обладнання, інструмент, матеріали

Лабораторна установка ГПП-30М, індикаторна вимірювальна головка, штангенциркуль, фільтруючий папір, зразки грунту, рівноваги, ніж.

Теоретична частина

Зсув – це зміщення однієї частини грунту відносно іншої під дією бічного (тангенціального тиску). Опір зсуву зв'язного грунту зумовлений силами зчеплення та силами взаємного внутрішнього тертя між частинками грунту. Сили зчеплення і внутрішнього тертя залежать від гранулометричного та структурного складу грунту, вмісту гумусу, елементів живлення, солей колоїдів тощо. З підвищенням щільності грунту зчеплення і внутрішнє тертя його збільшуються, а зі зростанням вологості – зменшуються. Опір ґрунту зсуву залежить від внутрішнього тертя та взаємного зчеплення його частинок, а також від опору розриву коріння рослин, що находиться в грунті

T = f_в N + C, (1)

де T – опір грунту зсуву, Н; f_в – коефіцієнт внутрішнього тертя грунту; N – сила нормального тиску на грунт, Н; C – сила зчеплення частинок грунту та опору коріння рослин розриву, Н.

Опір грунту зсуву характеризують також коефіцієнтом зсуву – відношенням зсувного зусилля Т до нормального тиску N (рис. 1) або напруги зсуву τ до напруги стискання р:

 

 

t / p = f^¢_S = tgy, (2)

де t - напруга зсуву, Н/м² чи зусилля зсуву Т, Н;

p – напруга стискання, Н/м² чи зусилля нормального тиску N, Н;

f^¢_S – коефіцієнт зсуву;

y - кут зсуву, градусів.

Опір грунту зсуву має велике практичне значення. Знайдені при цьому кути і коефіцієнти внутрішнього тертя і зчеплення використовують для розрахунку тягового опору сільськогосподарських машин.

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись з будовою та принципом роботи лабораторної установки ГПП-30М, яка складається з металевої платформи, що змонтована на підставці. На платформі змонтовано горизонтально-зрізуючий пристрій, на якому передбачено кріплення індикаторної вимірювальної головки, а також два навантажувальних пристрої – вертикального і горизонтального.

2. Підготовка приладу до роботи:

- частково розібрати зрізуючий пристрій установки;

- зняти гільзу зрізуючого пристрою та заміряти штангенциркулем її внутрішній діаметр: d = мм;

- заповнити гільзу зразком грунту з досліджуваної ділянки поля (без деформації зразка);

- ножем зняти лишній грунт зразка, щоб його поверхні лицювалися з торцями гільзи;

- гільзу із зразком грунту встановити в зрізуючий пристрій установки;

- приєднати до зрізуючого пристрою механізми вертикального та горизонтального завантаження зразка.

3. На механізм вертикального завантаження зразка встановлюють вантаж Q₁, вагу якого розраховують за формулою

Q₁ = (p S + G) / L, (3)

де Q₁ – вага вантажу, що встановлюють на вертикальний завантажувальний пристрій, Н;

p – заданий питомий тиск на грунт, Н/м²; S - площа поперечного перерізу зразка, м²; G – вага деталей установки, що передається на зразок грунту, Н; G = 50H; L – передаточне відношення механізму вертикального завантаження зразка; L – 10.

4. Якщо задаються вагою вантажу Q₁, то питомий тиск на грунт розраховують за формулою

p = (Q₁ L – G) / S. (4)

5. З'єднують трос горизонтального завантажувального механізму із зрізуючим пристроєм установки, звільнюють фіксуючі шпильки, встановлюють зазор 0,5...1 мм між нижньою та верхньою обоймами.

6. Встановлюють на зрізуючий пристрій індикаторну вимірювальну головку (здеформувавши натискну пружину індикаторної головки – вибрати хід штока) та встановити шкалу в нульове положення.

7. Прикласти до механізму горизонтального завантаження зразка вантаж вагою Q₂ і відмітити по шкалі індикаторної головки деформацію грунту l. Навантаження прикладати спокійно, без ударів. Покази індикаторної вимірювальної головки слід відмічати після затухання деформації. Дослід рахують закінченим, коли встановлення чергового вантажу Q₂ викликає незатухаючу деформацію і повне зрізування зразка.

8. Результати замірів заносять в таблицю 1.

Таблиця 1. Результати дослідження грунту на зсув

№ досліду	Тип грунту	Площа зразка, S, м^2	Верти-кальне заванта-женння, Q1,Н	Питомий тиск на грунт P, Н/м^2	Горизон-тальне заванта-женння, Q2,Н	Величина деформації зразка l, мм	Напруга зсуву, t, Н/м^2
	Чорнозем
	Чорнозем
	Чорнозем

9. Напругу зсуву обчислюють за формулою

t = Q₂ L / S, (5)

де t - напруга зсуву зразка грунту, Н/м²;

Q₂ – вага вантажу, який встановлюють на механізм горизонтального завантаження зразка, Н;

L – передаточне число механізму горизонтального завантаження зразка;

S – площа поперечного перерізу зразка грунту, м².

10. Для кожного значення питомого тиску на грунт будують графік залежності напруги зсуву t від величини деформації грунту l (рис. 1).

 

t,
Н/м^2
								l,	мм

 

Рис. 1. Графік залежності напруги зсуву грунту від його деформації

 

11. Роблять аналіз отриманих результатів експериментальних досліджень.

12. Формулюють висновки.

 

Контрольні питання

1. Від чого залежить величина опору грунту зсуву? Запишіть формулу для його визначення.

2. Чи впливає вологість грунту на величину його опору зсуву і яким чином?

3. Назвіть основні складові частини лабораторної установки ГПП-30М.

4. Як підготовити лабораторну установку ГПП-30М до проведення експерименту?

5. Як визначити вагу вантажу Q₁ на механізмі вертикального завантаження зразка, при заданому значенні питомого тиску p на грунт?

6. Як визначити величину питомого тиску р на грунт при заданій вазі вантажу Q₁?

7. Як визначити площу поперечного перерізу зразка гпрунту?

8. Методика проведення досліду по вивченню по вивченню явища зсуву грунту.

9. Як визначити величину напруги зсуву в зразку грунту?

10.Чи впливає величина вертикального завантаження зразка грунту на граничне значення напруги зсуву?

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

«Дослідження внутрішнього тертя сільськогосподарських матеріалів»

Мета роботи

Закріпити та поглибити теоретичні знання з механіко-технологічних властивостей сільськогосподарських матеріалів та навчитись визначати експериментальним шляхом кут природного схилу та коефіцієнт внутрішнього тертя.

Зміст роботи

1. Експериментальним шляхом визначити кути природного схилу сипких сільськогосподарських матеріалів та розрахувати коефіцієнти внутрішнього тертя.

2. Отримані результати проілюструвати графічним способом та проаналізувати їх.