Определение показателей сопротивления грунта сдвигу в приборах одноплоскостного среза (гост 12248)
Оборудование: сдвиговые приборы с набором гирь (в лаборатории ЧГУ имеются приборы ПСГ разных модификаций), индикаторы для измерения деформаций, часы с секундной стрелкой.
12
10
5
9
7
1
3
2
8
14
13
8
5
9
4
11
σ
6
6
Т
7
Рис. 9.1. Схема прибора для определения сопротивления грунта сдвигу:
1 – образец грунта; 2 – рычаг для передачи сжимающей нагрузки; 3 – гири; 4 – рычаг для передачи сдвигающей нагрузки; 5 – стопорные винты; 6 и 7 – верхняя и нижняя каретки сдвижного прибора; 8 – навинчивающиеся гайки; 9 – накатка стопорных винтов; 10 и 12 – индикаторы; 11 – штамп; 13 – рама загрузочного устройства; 14 – упорный винт
Данные о приборе ПСГ-3М:
– площадь поперечного сечения кольца F = 40 см2;
– передаточное число рычагов для горизонтальной и вертикальной нагрузок i = 10;
– нормальные σ и касательные τ напряжения в грунте вычисляются по следующим формулам:
;
(9.1)
,
(9.2)
где i – передаточное число; F – площадь кольца, м2; Р – вертикальная нагрузка, приложенная к образцу, Н; Т – горизонтальная нагрузка, Н.
Порядок выполнения работы
Каждая бригада (не менее трех человек) выполняет опыт по определению предельного сопротивления грунта сдвигу τu,i при заданном преподавателем вертикальном (сжимающем) напряжении σi и величинах ступеней сдвигающих нагрузок Ti (см. табл. 9.1). Результаты испытаний заносятся в табл. формы 9.2.
Таблица 9.1
Величины нормальных напряжений и ступеней сдвигающих нагрузок
Номер бригады |
Нормальные напряжения по поверхности сдвига σi , МПа |
Вес гирь, необходимых для создания нормального напряжения, Pi , Н |
Ступени сдвигающей нагрузки Тi , Н |
|
Первая и вторая ступени T1, T2 |
Третья и последующие ступени T3,..Tn , МПа |
|||
1 2 3 |
σ1 = 0,1 σ2 = 0,2 σ3 = 0,3 |
40 – g 80 – g 120 – g |
4 8 12 |
2 4 6 |
где g – вес рамы, передающей сжимающую нагрузку (для ПСГ-3М – g = = 5 Н) |
||||
1. Подготовить образец и заполнить режущее кольцо грунтом (см. лабораторную работу 8, п. 1).
2. Прибор полностью собрать. Для этого:
– на пористую плиту нижней обоймы уложить смоченную водой фильтровальную бумагу, при помощи пробоотборника перенести образец из кольца в прибор;
– покрыть грунт сверху фильтровальной бумагой и установить штамп 11.
3. Уплотнить грунт:
– раму загрузочного устройства 13 установить упорным винтом 14 на шарик поршня. Для замера вертикальных деформаций образца на кронштейне закрепить индикатор 12;
– на подвеску рычага 2 уложить груз Р, соответствующий заданному нормативному напряжению, вес которого подсчитать по формуле (9.1) или выбрать по табл. 9.1;
– уплотнение образца грунта под вертикальной нагрузкой произвести до полной стабилизации. Практически стабилизацию считают достигнутой, если за последние 3 ч наблюдения для глин и 30 мин для песков приращение осадки не превысит 0,01 мм.
Примечание. Ввиду ограниченного времени, отведенного студентам для выполнения лабораторной работы, предварительное уплотнение глинистого грунта производится лаборантом до занятий, а студенты приступают к самостоятельной работе с п. 4. При испытании песчаного грунта нарушенной структуры допускается условно принять время стабилизации деформации от вертикальной нагрузки равным 10 мин. В этом случае испытания выполняются студентами полностью самостоятельно.
4. Привести сдвиговую часть прибора в рабочее состояние:
– стопорные винты 5, соединяющие верхнюю 6 и нижнюю 7 каретки сдвижного прибора, вывинтить так, чтобы концы их на 3–5 мм не доходили до выступов нижней каретки;
– на верхнюю резьбовую часть винтов 5 навинтить гайки 8 до упора в перекладину. Затем, придерживая винт за утолщенную часть с накаткой 9 (чтобы он не вращался), следует обе гайки 8 одновременно повернуть еще на 1–2 оборота так, чтобы между верхней и нижней каретками сдвижного прибора образовался зазор 1 мм;
– установить индикатор 10 в специальный держатель так, чтобы ножка индикатора упиралась в верхнюю каретку сдвижного прибора;
– в табл. 9.2 записать начальные показания индикатора.
5. Постепенно, ступенями передать на образец грунта сдвигающую нагрузку (величина ступеней указана в табл. 9.1). Для этого:
– рычаг передачи горизонтальной нагрузки соединить тросом с верхней кареткой сдвижного прибора (набросить трос на ролик каретки);
– приложить первую ступень сдвигающей силы. Один студент укладывает на подвеску плавно, без удара гири первой ступени, а другой замечает время. Третий студент через каждые 60 с снимает отсчеты по индикатору и записывает их в табл. 9.2;
– сдвигающая нагрузка выдерживается неизменной до тех пор, пока два последующих отсчета по индикатору не будут отличаться друг от друга менее чем на 0,01 мм (одно деление по большому лимбу индикатора). После этого можно приложить вторую ступень нагрузки. В учебных целях время приложения каждой ступени горизонтальной нагрузки не должно превышать 8 мин.
Вторая и все последующие ступени сдвигающей нагрузки прикладываются и выдерживаются так же, как и первая ступень.
6. Сдвигающая нагрузка увеличивается до разрушения (сдвига) образца, наступление которого определяют по следующим признакам:
– при приложении очередной ступени сдвигающей нагрузки происходит мгновенный срез (сдвиг) одной части образца по отношению к другой;
– общая деформация среза превысит 5 мм;
– деформация сдвига после приложения очередной ступени горизонтальной нагрузки не загасает за 8 мин, т.е. за каждую из 8 мин она будет превышать величину 0,01 мм/мин.
Соответствующее этим условиям значение срезающей нагрузки фиксируется в журнале испытаний (табл. 9.2), и в графе перемещения записывается слово «срез».
За предельную сдвигающую нагрузку Тu принимается горизонтальная нагрузка перед разрушением образца (без последней ступени).
Форма 9.2