Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра строительных конструкций
В. П. Перов, И. П. Миронова
Определение характеристик сопротивления грунта сдвигу
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом федерального
государственного бюджетного образовательного учреждения высшего
профессионального образования «Оренбургский государственный университет»
в качестве методических указаний для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по направлению
270800.62 - Строительство
Оренбург
2013
УДК 624.1(076.5)
ББК 38.58я7
П 26
Рецензент - кандидат технических наук, доцент И. С. Иванов
Перов, В. П.
П 26 Определение характеристик сопротивления грунта сдвигу / В. П. Перов,
И. П. Миронова ; Оренбургский гос. ун-т. - Оренбург: ОГУ, 2013 – 11 с.
Методические указания предназначены для выполнения лабораторной работы №7 «Определение характеристик сопротивления грунта сдвигу» по дисциплине «Механика грунтов» для студентов всех форм обучения направления строительство - 270800.62
УДК 624.1(076.5)
ББК 38.58я7
© Перов В.П., Миронова И.П., 2013
© ОГУ, 2013
Содержание
1 Общие положения………..……………………………………………….…….……..4
2 Цель работы………………………………………………………………….….……..6
3 Необходимое оборудование…………………………………………………..…..…..6
4 Подготовительные работы…………………………………………….……….…...…6
5 Ход работы……………………………………………………………..……………....8
6 Обработка результатов испытаний…………………………………..…………...…..9
7 Вопросы для самопроверки………………………………………….….……………10
Список использованных источников………………………………….……………….11
1 Общие положения
Сопротивление сдвигу определяется в условиях предельного равновесия грунта и равняется наименьшему касательному напряжению τ, при котором грунт, находящийся под нормальным давлением р, разрушается (сдвигается).
Начало сдвига соответствует потере прочности грунта, то есть под прочностью грунта понимают его сопротивление сдвигу.
В песчаных (несвязных) грунтах сопротивление сдвигу обусловлено силами внутреннего трения между частицами грунта.
Сопротивление сдвигу пылевато-глинистых (связных) грунтов складывается из двух частей: сил внутреннего трения и сил сцепления. Только преодолев эти силы, можно вызвать сдвиг одной части грунта по другой.
Соотношение между сопротивлением грунта сдвигу τ и нормальным давлением p описывается экспериментально найденной зависимостью, которая носит название закона Кулона.
Закон Кулона формулируется следующим образом: для песчаных грунтов предельное сопротивление сдвигу прямо пропорционально нормальному давлению
,
(1)
для пылевато-глинистых грунтов предельное сопротивление грунтов сдвигу есть функция первой степени от нормального давления
,
(2)
где τ - сопротивление сдвигу, кПа;
p - нормальное напряжение по площадкам сдвига, кПа;
φ - угол внутреннего трения, градус;
c - удельное сцепление, кПа.
Угол внутреннего трения и удельное сцепление - характеристики сопротивления грунта сдвигу (или прочностные характеристики грунта). Для каждого конкретного грунта их можно получить только экспериментальным путем. Характеристики сопротивления грунта сдвигу используются при определении расчетного сопротивления грунта, оценки устойчивости сооружений и земляных откосов, определении бокового давления грунта на ограждающие конструкции и при решении многих других задач.
Различают быстрый сдвиг, при котором за время испытания плотность и влажность грунта практически не изменяются (закрытая система), и медленный, при котором вода свободно выдавливается из пор грунта (открытая система).
В лабораторной работе опыт проводится по открытой системе в сдвижном приборе типа ГГП-30 (рисунок 1). Методика проведения испытаний соответствует [1].
Нормальное (вертикальное) давление р передается на цилиндрический образец грунта 1, находящийся в приборе, через рычаг 2 посредством гирь 3, а горизонтальная (сдвигающая) сила Q - через рычаг 4. Отношение плеч обоих рычагов 1:10.
Рисунок 1 - Сдвижной прибор типа ГГП-30
В ходе эксперимента сдвигающая сила постепенно (ступенями) увеличивается до тех пор, пока ее величина не превзойдет прочность образца на сдвиг и не достигнет величины Qпред.
В данной работе необходимо испытать три образца грунта при различных значениях вертикального давления р =1, 2 и 3 кгс/см2 и найти соответствующие величины предельной сдвигающей силы Qпред. Для этого учебная группа разбивается на звенья, каждое из которых выполняет один опыт на сдвиг.