Раздел №2 определение показателей сопротивления грунта срезу

Испытания на срез проводят для определения прочностных характеристик грунтов – угла внутреннего трения φ и удельного сцепления с, которые используются для расчета несущей способности основания, оценки устойчивости откосов, расчета давления грунтов на подпорные стенки и других инженерных расчетов.

Определение сопротивления грунта срезу выполняют в приборах одноплоскостного среза (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Одноплоскостной прибор

а – с верхней подвижной обоймой; б – с нижней подвижной обоймой;

1 – кольцо; 2 – песок; 3 – штамп; 4 – корпус прибора;

5 – пористая пластина; 6 – крюк для сдвига; 7 – индикатор

Сопротивление срезу τ определяется не менее, чем при трех различных значениях вертикальной нагрузки, от которой в грунте возникают вертикальные напряжения σ₁, σ₂, σ_3. Затем образцы загружаются горизонтальной нагрузкой до момента среза грунта, вызывающего в грунте касательные напряжения τ₁, τ₂, τ_3. Зависимость между этими величинами графически изображается прямыми (рис. 2.2).

Сопротивление срезу связных глинистых грунтов можно рассматривать как сумму сопротивления трению, пропорционального нормальному давлению, и сопротивления сцеплению:

τ=σtgφ+с, (1.5)

где: τ – сдвигающее напряжение, МПа;

σ – нормальное напряжение, МПа;

tgφ – коэффициент внутреннего трения;

φ – угол внутреннего трения;

с – удельное сцепление, МПа.

В несвязных песчаных грунтах силы сцепления практически равны нулю, поэтому для таких грунтов зависимость будет иметь такой вид:

τ=σtgφ,

Рис. 2.2. График зависимости τ=f(σ)

1 – для песчаных грунтов; 2 – для пылевато-глинистых грунтов

Методика определения

Необходимое оборудование: срезной прибор, набор гирь, индикаторы, часы.

1. Кольцо с грунтом помещают в прибор. На образец передается вертикальная нагрузка N, величина которой предварительно подсчитывается с учетом площади кольца 40см² и соотношений плеч рычагов 1:10.

2. Приподнимают верхнюю каретку прибора для создания зазора, обеспечивающего её свободное перемещение при срезе грунта. Подсоединяют горизонтальный рычаг и устанавливают индикатор для измерения горизонтальных перемещений.

3. На подвеску горизонтального рычага через каждые 10…15сек укладывают гири весом не более 10% веса гирь на подвеске вертикального рычага. После каждой ступени нагрузки производят отсчет показаний индикатора, фиксирующего срез.

4. Испытание считается законченным, когда при приложении очередной ступени нагрузки происходит мгновенный срез или когда общая деформация среза превышает 5мм.

5. Результаты испытаний заносят в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Вертикальное напряжение, σ, МПа	Вертикальная нагрузка, N, кгс	Горизонтальная нагрузка, Q, кгс	Касательное напряжение, τ, МПа	Деформация среза, мм	Сопрот срезу, МПа

Касательное напряжение определяют по формуле:

τ=,(2.1)

где: Q - горизонтальная нагрузка;

n – соотношение плеч рычагов;

A – площадь образца, А=40 см².

6. По результатам испытания трех образцов строят график зависимости τ=f(σ) (рис. 2.2). По графику определяются угол внутреннего трения φ и удельное сцепление с по формулам:

tgφ=,(2.2)

откуда φ=arctgφ;

с= τ- σtgφ.

Варианты заданий для построения графика τ = f (σ)

Таблиця 2.2.

№№ вариантов		Вертикальное напряжение,МПа
		0,1	0,2	0,3
1	Горизон-тальная нагрузка Q, кгс	0,80	1,30	1,80
2		0,70	1,10	1,50
3		0,75	1,05	1,35
4		0,90	1,10	1,30
5		0,60	0,85	1,10
6		0,50	0,75	1,00
7		0,40	0,55	0,70
8		0,65	0,90	1,25
9		0,80	1,20	1,70
10		0,70	1,00	1,30