Визначення характеристик міцності ґрунту на зсувному приладі

Лабораторна робота № 5

 

 

До характеристик міцності ґрунту відносяться:

 

- опір ґрунту зсуву, МПа;

- кут внутрішнього тертя, град;

- питоме зчеплення, МПа;

- тиск зв’язності, МПа.

Цими характеристиками користуються в разі визначення розрахунко­вого тиску R на ґрунт підвалин. Міцність і стійкість підвалин ви­значаються опором ґрунту зрізу, оскільки розширення проходить у результаті зсуву часток ґрунту по площинах ковзання, що виникли в товщі підвалин і нахилені під кутом до напрямку голов­ного стискуючого напруження.

Для того, щоб не виникло руйнування ґрунту в підвалинах в процесі передавання навантаження від фундаменту, напруження що зсуває не повинно перевищувати найбільшого опірного зсуву ґрунту, складеного в загальному вигляді з сил міжчасткового зчеплення, і сил тертя по площинах зсуву :

Наведена залежність являє собою закон Кулона для зв’язних ґрунтів. Сили внутрішнього тертя залежать від величини нормального до пло­щини зсуву напруження і коефіцієнта тертя для окремого виду ґрунту. Питоме між часткове зчеплення не залежить від діючого напруження.

Зчеплення взагалі залежить від сил зв’язності між частка­ми, які являють собою структурні, електричні та інші сили взаємо­зв’язку, а також від ступеня дисперсності часток.

М.М. Маслов поділяє всі зчеплення ґрунту на структурно-жорсткі С_с, що складаються з цементно-кристалізаційних зв’язків, та пластичні С_w, обумовлені водо колоїдними оберненими зв’язками.

Тоді C = C_c + C_w.

В цілому опір зв’язних ґрунтів зсуву залежить від вологості, по­ристості, пластичності і консистенції.

В незв’язних піщаних ґрунтах сили зчеплення незначні і ними можна зневажити, тоді опір зрізу виникає тільки за рахунок сил тертя:

Для лабораторних досліджень частіше всього застосовують одноплощинні зсувні прилади з верхньою або нижньою рухомою обоймою, у яких ґрунт зрізується по одній фіксованій площині.

Лабораторну роботу мож­на виконувати на приладах з нижньою рухомою обоймою системи І.М.Литвинова або на приладах ВСВ-І, М.М.Маслова.

Для того щоб визначити міцнісні характеристики ґрунту, необхід­но побудувати графік залежності опору ґрунту зсуву від вертикального тиску. Для цього із одного моноліту беруть 2-3 зразки цього виду ґрунту і готують їх до випробування. Після цього створюють вертикальний тиск , що дорівнює тиску, за якого буде проходити зрізання ґрунту, після чого грунт ущільнюється. Якщо визначаються міцнісні харак­теристики ґрунту в не ущільненому стані, то зразки поміщають у прилад без ущільнення, а зсувний тиск прикладають зразу після прикладання вертикального тиску. Ґрунти досліджують на зріз за вертикального тис­ку 0.1, 0.2, 0.3 МПа.

Горизонтальний зсувний тиск прикладають ступенями по 10 % від вертикального тиску , за допомогою індикатора часового типу визначають зсувну деформацію кожного ступеню. В момент зрізання однієї частини ґрунту відносно іншої визначають руйнівне зусилля .

Після дослідження будують графік залежності

Наприклад, графіки для піщаного та глинистого ґрунтів показані на рис. 5.1, 5.2.

Залежно від виду ґрунту і його стану зріз може бути фіксованим. Фіксований зріз наступає в разі деформації зсуву 1…3 мм.

Якщо зріз не фіксований, то будують графік залежності деформації зсуву S від зсувного напруження і за ним визначають досліджуване зсувне напруження. За опір ґрунту зрізу приймають таку величину за графіком, яка дорівнюватиме переміщенню S = 5 мм.

Рис.5.1. Графік зсуву піщаного (незв’язного) ґрунту.

 

 

Рис.5.2. Графік зсуву глинистого (зв’язного) ґрунту.

 

Необхідне обладнання:

зсувний прилад з нижньою рухомою обоймою, фільтрувальний папір, годинник, ніж.

Методика визначення

 

1. Заповнити ріжуче кільце ґрунтом.

2. Вставити кільце з ґрунтом у зсувний прилад.

3. Привести зсувний прилад в робочій стан. Встановити індикатор деформації на нуль.

4. Прикласти до зразка вертикальне навантаження з тиском = 0.1 МПа.

5. Відпустити горизонтальні стопорні гвинти.

6. Прикласти до зразка зсувне зусилля , що дорівнює 0.01 від вертикального навантаження, ступенями. Кожну ступінь витримати до повної стабілізації горизонтальної деформації за незмінного, вер­тикального навантаження .

Описані операції повторити в разі вертикального навантаження = 0.2МПа, = 0.3 МПа, та зсувного зусилля - 0.02, - 0.03.

Дані щодо визначення опору зрізу ґрунту занести в табл. 6.1.

Таблиця 6.1.

Визначення опору зрізу ґрунту

Вертикальне навантаження
1= 0.1 МПа	2= 0.2 МПа	3= 0.3 МПа
Горизонтальне Навантаження, , МПа	Покази індикатора, Пк мм	Горизонтальне переміщення, S, мм	, МПа	Пк мм	S мм,	, МПа	Пк мм	S мм,

Рис. 5.3. Залежність деформації зсуву від напруження :

= 0.1 МПа, = 0.2 МПа, = 0.3 МПа,

Висновки:

Контрольні запитання:

1. Якими характеристиками користуються в разі визначення розрахунко­вого тиску R на ґрунт основи?

2. Від чого залежить опір зв’язних ґрунтів?

3. Наведіть закон Кулона для зв’язних ґрунтів.

4. Яку величи­ну приймають за опір ґрунту зсуву?

5. Методика визначення характеристик міцності ґрунту на зсувному приладі.