Лабораторная работа № 9 Определение сопротивления грунта срезу в одноплоскостном сдвиговом приборе

Цель работы: определение прочностных характеристик грунтов: - удельного сцепления, кПа;- угла внутреннего трения, град.

Содержание работы

Сопротивление грунта срезу (сдвигу) зависит от величины нормальных к плоскости среза напряжений и прочностных характеристик грунтов. Графикаппроксимируют прямой, уравнение которой выражает закон сдвига Кулона:

.

Математические параметры этой зависимости иприняты в качестве характеристик прочности грунта, которые называют соответственноуглом внутреннего трения и удельным сцеплением.

Для определения характеристик прочности необходимо провести испытание на сдвиг нескольких образцов одного и того же грунта при разной величине вертикальных сжимающих напряжений, но одной и той же плотности.

Испытания проводятся на срезном приборе конструкции Гидропроекта (рис. 9.1), площадь образца см² и высота мм. Нагружающая система рычажного типа имеет соотношение плеч рычагов, передающих вертикальную нагрузкуи горизонтальную .

Рекомендуется выполнить по два опыта на срез грунта при вертикальных давлениях кПа;кПа (всего четыре опыта).

Ход работы

1. Ослабляют трос передачи горизонтальной нагрузки и фиксируют его положение тормозом. Снимают с обеих нагружающих систем подвески, отодвигают рамку вертикальной нагрузки и извлекают из срезной коробки прибора режущее кольцо.

2. Вырезают с помощью кольца образец глинистого грунта из монолита или переносят кольцо с грунтом из прибора для уплотнения грунтов перед сдвигом. Торцы образца покрывают бумажными фильтрами.

3. Помещают в прибор кольцо с грунтом и собирают систему вертикального, а затем горизонтального нагружения, соблюдая обратную последовательность операций по отношению к п.1.

При работе с песчаными грунтами образец вырезать невозможно, поэтому предварительно собирают систему горизонтального нагружения, установив верхнюю подвижную обойму вместе с кольцом. Засыпают песчаный грунт в кольцо на высоту 35 мм, выравнивают поверхность, устанавливают штампы и собирают систему вертикального нагружения.

Линия среза

Рис. 9.1 - Схема срезной коробки: 1 – образец грунта; 2 – кольцо; 3 – фильтровальная бумага; 4 – штамп с отверстиями; 5 – центрирующий шарик; 6 – нижняя неподвижная обойма; 7 – верхняя подвижная обойма; 8 – индикатор часового типа.

4. Устанавливают величину зазора 0,5 - 1 мм между подвижной и неподвижной частями (обоймами) срезной коробки и кладут на подвеску рычага системы вертикального загружения гирю массой (7 или 10 кг).

5. Освобождают тормоз и плавно натягивают трос, передающий сдвигающую нагрузку.

6. Устанавливают начальный отсчет на индикаторе не менее 5 мм (по красной шкале) и прикладывают к подвеске сдвигающей системы первую ступень нагрузки . Срезающую нагрузку в каждом опыте прикладывают ступенями так, чтобы приращение касательных напряженийне превышало по абсолютной величине 0,1.

Напряжения ивычисляют по следующим формулам:

;

,

где – ускорение свободного падения, равное 10 м/с².

7. Через одну минуту регистрируют в журнале испытаний (табл. 9.1) показания индикатора (время, равное одной минуте, принято за условную стабилизацию деформации среза) и прикладывают следующую ступень касательной нагрузки.

Таблица 9.1

Журнал испытаний (пример)

Масса гирь на подвеске нагрузочного устройства, кг		Напряжение на площадке среза, кПа		Горизонтальное перемещение подвижной обоймы , мм
вертикального	горизонтального	нормальное	сдвигающее
7	0,7		17,5	0,25
	1,4		35	0,75
	2,1	175	52,5	0,91
	2,8		70	1,23
	3,5		87,5	1,76
	4,2		105	2,20
	4,9		122,5	срез
	5,6		145	-
	1,0		25	0,15
	2,0		50	0,30
10	3,0		75	0,53
	4,0	250	100	0,78
	5,0		125	1,05
	6,0		150	1,40
	7,0		175	срез
	8,0		200	-

8. Наращивание срезающей нагрузки ведут до тех пор, пока перемещение верхней каретки не достигнет величины 5 мм или полного среза образца грунта. В журнале испытаний вместо величины деформации сдвига в этом случае пишут слово срез, что фиксирует достижение касательными напряжениями предельного значения в условиях данного опыта ().

9. После среза образца прибор перезаряжают и производят новый опыт с тем же грунтом, но при следующем значении в соответствии с программой испытаний. По окончании опытов строят для каждого из них графики(рис. 9.2) и график, по которому находяти(рис. 9.3).

По графику определяем и.

2

1

, кПа

150

100

50

0

0,5

1,0

1,5

2,0

, мм

1 – при = 175 кПа; 2 – при= 250 кПа.

Рис. 9.2. Кривые зависимости горизонтальных деформаций при возрастании нагрузки

, кПа

200

100

0

100

200

, кПа

Рис.9.3. График зависимости сопротивления срезу от нормального давления (диаграмма среза)

Вывод