Проведение испытаний

Освобождают стопорные болты 25, снимают механизм вертикально­го давления II. Совмещают обойму 4 срезывателя с верхней обоймой 3, для чего нажимают рукой на срезыватель 18 при отсутствии воздуха в пневмоцилиндре I на нижний вкладыш 21 кладут фильтровальную бумагу.

Помещают в прибор образец грунта 26 в гильзах 3,4. Поверхность грунта покрывают фильтровальной бумагой. Возвращают механизм вертикального давления в прежнее положение и закрепляют его стопорными болтами 25, используя при этом, если необходимо, гаечный ключ.

Пневморедуктором 6 с помощью вентиля 4 передают вертикальное давление в пневмоцилиндр II. Величина давления определяется манометром 10 (рис 2).

Вертикальное давление передают на образец в одну ступень и выдерживают ее не менее:

- для песков - 5 мин;

- для супесей - 15 мин;

• для суглинков и глин - 30 мин.

Нормальное давление при срезе по ГОСТ 12248-78 должно состав­лять: 0,1; 0,2; 0,3 МПа.

После передачи нормального давления и его стабилизации пневморедуктором сдвигающего усилия 7 (рис. 2) передают с непрерывно возрас­тающей скоростью касательное давление в пневматический цилиндр механизма горизонтального среза I. Величина касательного напряжения фиксируется манометром 11 (рис 2)

При непрерывно возрастающем касательном давлении скорость сре­за должна быть постоянной и соответствовать указанной в табл. 1.

Таблица 1.

Скорость среза грунтов

Грунт	Скорость среза, мм/мин
Пески Супеси Суглинки Глины	0,5 0,1 0,05 0,02

Испытание следует считать законченным, когда произойдет мгно­венный срез одной части образца по отношению к другой или общая де­формация среза превысит 5 мм.

Такие испытания проводят для нескольких образцов грунта (ми­нимум трех), находящихся в одинаковом состоянии при различных значе­ниях вертикальных давлений, с увеличением сжимающих напряжений, действующих на образец, касательные напряжения возрастают.

Обработка результатов испытаний

По результатам испытаний для нескольких образцов при различных нормальных напряжениях строят график зависимости касательных и нормальных напряжений.

Для этого через опытные точки проводят прямую линию, занимаю­щее среднее положение между всеми точками

Опытами установлено, что график зависимости предельного сопротивления грунтов сдвигу от нормального напряжения для идеально сыпучих грунтов в пределах изменения напряжений, представляющих интерес для строительства (до 0,3-0,6 МПа), с достаточной степенью точности может быть принят за прямую линию, выходящую из начала координат и накло­ненную под углом к оси нормальных напряжений (рис. 3).

Рис 3. График зависимости сопротивления сдвигу от нормального напряжения для песков

Согласно графику зависимость между касательным и нормальным напряжениями выражается уравнением

где f = tg - коэффициент внутреннего трения.

Угол  - угол внутреннего трения является прочностной характери­стикой для песков. Угол  может быть получен по графику зависимости  = f()

Соотношение является основной прочностной зависимостью для сыпучих грунтов, носит название закона Кулона и формулируется сле­дующим образом; предельной сопротивление сыпучих грунтов сдвигу есть сопротивление трению, прямо пропорциональное нормальному напряже­нию

Рис 4. График зависимости сопротивления сдвигу от нормального напряжения для глинистых грунтов

Для глинистых грунтов зависимость между касательными и нормальными напряжениями имеет более сложный характер в связи с тем, что сопротивление сдвигу обусловливается не только силами трения, но и связностью грунта (пластичными водно-коллоидными и частично же­сткими – цементационно-кристаллизационными связями). Однако, как и для сыпучих грунтов, зависимость сопротивления сдвигу от нормальных на­пряжений представляется прямой линией (рис. 4).

Эта зависимость согласно графику (рис. 4) описывается уравнением

Приняв f = tg, получим

Коэффициент f = tg по аналогии с сыпучими грунтами носит назва­ние коэффициента внутреннего трения. Параметр с, не зависящий в явном виде от величины внешнего давления, называется удельным сцеплением глинистых грунтов и характеризует его связность.

Прочностные характеристики грунта – угол внутреннего трения и удельное сцепление с, МПа, получают по графику зависимости (рис. 4). При этом величину с определяют как отрезок, отсекае­мый прямой на оси ординат, а тангенс угла наклона этой прямой к оси абсцисс есть тангенс угла внутреннего трения.

Уравнение выражает закон Кулона для глинистых грунтов, который формулируется следующим образом: предельное сопротивление связных грунтов сдвигу при завершенной их консолидации есть функция первой степени от нормального напряжения

Если прямую АВ (рис. 4) продлить до пересечения с осью абсцисс, то она отсечет отрезок 00', называемый давлением связности р_е, суммарно заменяющее действие сил сцепления. Из треугольника ОО'А величины удельного сцепления с и связности р_с будут равны:

Выражения часто используют в задачах теории пре­дельного равновесия грунтом для вычисления величин, заменяющих силы сцепления связных грунтов.

Касательное напряжение	0,6	1,23	1,78
Нормальное напряжение	0,1	0,2	0,3

  = 71^о