Определение характеристик предельного сопротивления грунта сдвигу (гост 20276-99)

Цель лабораторной работы – определить удельное сцепление и угол внутреннего трения пылевато-глинистого грунта.

Сопротивление сдвигу определяется в условиях предельного равновесия грунта и равняется наименьшему касательному напряжению , при котором грунт, находящийся под нормальным давлением , разрушается (сдвигается).

В песчаных (несвязных) грунтах сопротивление сдвигу обусловлено силами внутреннего трения между частицами грунта.

Сопротивление сдвигу связных грунтов складывается из двух частей: сил внутреннего трения и сил сцепления. Только преодолев эти силы, можно вызвать сдвиг одной части грунта относительно другой.

Зависимость между сопротивлением сдвигу и нормальным давлением устанавливается экспериментально.

Предельное сопротивление грунтов сдвигу есть функция первой степени от нормального давления (закон Кулона):

для песчаных грунтов ;

для глинистых ;

где - сопротивление сдвигу, МПа;

- нормальное напряжение по площадкам сдвига, МПа;

- угол внутреннего трения, град;

- удельное сцепление, МПа.

В результате эксперимента получают прочностные характеристики грунта и . Их используют при определении расчетного сопротивления грунта, оценке устойчивости сооружений и земляных откосов, определении бокового давления грунта на ограждающие конструкции и решении ряда других задач.

Различают быстрый сдвиг, когда за время испытаний влажность практически не изменяется (закрытая система), и медленный, когда вода свободно выдавливается из пор грунта (открытая система).

В лаборатории кафедры «Механика грунтов и основания объектов нефтяной и газовой промышленности» опыт проводится по открытой системе в сдвижном приборе ПСГ-2 (рис.7.1). Нормальное (вертикальное) давление передается на цилиндрический образец грунта 1, находящийся в приборе, через рычаг 2 посредством гирь 3, а горизонтальная (сдвигающая) сила - через рычаг 4. Отношение плеч обоих рычагов 1:10.

В ходе эксперимента сдвигающая сила постепенно (ступенями) увеличивается до тех пор, пока ее величина не превзойдет прочность образца на сдвиг.

В данной работе необходимо найти величины предельной сдвигающей силы при вертикальных давлениях 0,1; 0,2 и 0,3 МПа. Для этого учебную группу делят на подгруппы, каждая из которых выполняет опыт на сдвиг.

Необходимое оборудование и материалы

Сдвижные приборы с наборами гирь.

Индикаторы для измерения деформаций.

Часы с секундной стрелкой.

Образцы глинистого грунта в кольцах - 3 шт.

Рис.7.1. Схема прибора для определения сопротивления

грунта сдвигу (ПСГ-2)

Подготовительные работы

До начала проведения опыта в сдвижные приборы помещали три одинаковых образца глинистого грунта, где они уплотнялись в течение 24 часов (до полного затухания осадок).

Образец №1 уплотнялся при нормальном давлении МПа, образец №2 - при МПа и №3 - при МПа.

До начала эксперимента нужно перенести в тетрадь таблицу 7.1, где указаны величины ступеней сдвигающих нагрузок, подобранных так, что приращение касательных напряжений первой ступени составляет , второй - , третьей и всех последующих .

Таблица 7.1

Величины ступеней сдвигающих нагрузок (вес гирь)

Нормальные напряжения на поверхности сдвига, МПа	Ступени сдвигающей нагрузки, Н (г)
	первая	вторая	третья и все последующие
1	2	3	4
0,1	8 (800)	4 (400)	2 (200)
0,2	16(1600)	8 (800)	4 (400)
0,3	24(2400)	12 (1200)	6 (600)

Затем готовят форму для записи данных, получаемых в ходе проведения опыта (табл. 7.2).

Таблица 7.2