Лабораторна робота 6.

Випробування грунту на зсув на однозрізному приладі.

Мета: за даними експерименту побудувати діаграму зсування та визначити характеристики

міцності грунтуφ і с.

Необхідне обладнання: зсувальний прилад, фільтрувальний папір, годинник, ущільнювач,

ніж з прямим лезом, калькулятор.

1. Основні теоретичні відомості.

Руйнування грунту при зсуві відбувається зсуванням однієї частини грунту по іншій по

Площадці сковзання. Умова граничної рівноваги при цьому в загальному випадку характеризується рівняння прямої (закон Кулона):

τ = σ tgφ

Де τ -граничний опір зсуванню в МПа; σ - нормальний тиск в МПа, що діе по площадці сковзання; φ -кут внутрішнього тертя грунту в градусах: с-питоме зчеплення грунту в МПа.

Параметри φ і с умовно характеризують міцність грунту, тому їх називають характеристиками міцності чи параметрами зсуву. Вони широко використовуються в інженерних розрахунках і визначаються за експериментальними графіками (діаграмами) зсуву-залежністю τ від σ.Для цього проводять лабораторні або натурні випробування.

Таки діаграми для зв’язного грунту наведено на рис.6.1.

а) б)

в)

Рис.6.1 Діаграма зсування для зв’язного грунту.

а-розшифровка діаграми; б-при випробуванні за відкритою (1) та закритою (2) системами;

в-побудова діаграми за допомогою залежності Х=f (τ).

Опір зсуву крім нормального тиску залежить від пористості грунту, різко зменшуючись з іі

зростанням, від зернового і мінералогічного складу (у кварцових пісків вищий ніж у слюдистих, у крупнозернистих-більш ніж у пилуватих). Суттєвий вплив мають на глинистігрунтиїхня вологість, яка зніжує опір а також природа внутрішніх структурних зв’язків і умови зсуву.Тому експеримент повинен наближатися до натурних умов напруженого стану основи споруди.

Випробування на зсув виконують одним з двох способів-за відкритою(консолідовано-дре-

нованою)чи закритою (неконсолідовано-недренованою) системами (рис.6.1, б). Перший прдбачае визначення τ після того, як грунт під дією прикладеного тиску σ отримав граничну для даного навантаження щільність будови (звичайні умови будівництва). Другим способом τ визначають зразу після прикладення нормального тиску, не чекаючи ущільнення зразка. Такі умови характерні для інтенсивного будівництва на м’якопластичнихводонасичених глинистих грунтах у зв’язку з їхньою дуже повільною ущільненістю.

У лабораторних дослідженнях більш поширені одно зрізні прилади, де зсув відбуваеться по

заздалегідь фіксованій площині (рис.6.2).

а) б)

Рис.6.2.Принципові схеми однозрізнихзсувальних приладів (розрізи).

а- з верхньою рухомою обоймою; б-з нижньою рухомою обоймою.

Прилад типу 6.2 а складаеться з верхньої 6 та нижньої 2 обойм, в врхнювсавляеться різальне кільце 7, в ніжню-дно 4. Вертикальний тиск прикладають до штампа 8яки продавлює зразок в обойму 2 до зіткнення здном 4. Переміщення обойми 6 під діею зусилля зсуву заміряють індикатором 5, фільтрувальні папер 1 і 3 прискорюе відвід води.

При випробуваннях на зразок прикладають заданий вертикальний тиск σ, під діею якого знаходять граничне значення τ. Для побудови діаграми задають декілька значень σ прицьому зразки беруть з одного і того самого монолітугрунту.

При випробуваннях за відкритою системою зразок спочатку ущільнюють (в одометри або спеціальному приладі).Залежно від мети експерименту зразок може бути нормально ущільнені σ _у =σ _з, переущільнені σ _у.> σ _з і недоущільненіσ _у< σ _з. Тут σ _у і σ _з-вертикальний тиск відповідно в ущільнювачі та в зсувальному приладі.

Значення τ знаходять збільшенням горизонтального навантаження, поки не виникне зсування (переміщення) однієї частки грунту по іншій.Горизонтальну деформацію зразка реєструють у часі за індикатором переміщень (годинникового типу, штангенциркулем, мікрометром-див. лабораторну роботу 4. Навантаження прикладають ступенями, перехід до

Наступної ступені здійснюють після умовноістабілізаціідеформаціі, коли приріст іі не перевищує 0, 01мм. Паралельно будують графік залежності x=f (τ) (рис.1 в) за яким визначають граничне значення τ для кожного тиску σ.Звичайно зсув настае, коли х =1..5мм.

2.Зрізувальній прилад Гідропректа .

Прилад (Рис.6.3.) складається з столу 1, зрізувателя2, механізму ущільнення 3, механізму зрізу 4, індикатори переміщень 5. Зазначені складові частини виконують тільки свої специфічні функції в процесі дослідження і кожна з їх складається з окремих деталей.

Рис.6.3. Зсувальний прилад.

1-стіл; 2-зрізуватель; 3-механізм ущільнення; 4-індикатори; 5-механізм зрізувателя.

СТІЛ. Призначені для розміщення на ньому всіх основних частин приладу а також штативів для закріплення індикаторів або інших вимірювальних приладів. Він складається з рами на якій з верху закріплена металева дошка-товстостінна плита на якій і розміщені всі віще зазначені частини приладу.

ЗРІЗУВАТЕЛЬ (ріс. 6.4). Призначені для розміщення зразка грунтуяки потім навантажують вертикальнім тиском і руйнують при деформації зсуву. На рис.6.4 показано основні деталі даноі частини приладу, принципова схемаякого показано на рис 6.2.

В нього розміщають зразокгрунту розміщають в ніжне 2 та верхне 1 кільца, яки в свою чергу вставляються в верхню рухому обойму 3 та ніжнюнерухомую 4, закріплену гвинтом 12 до плити столу 11. Зверху на зразок тисне штамп 8, такий же штамп87 розміщені з низу під зразком. Вони, як і дно мають велику кількість отворів для фільтраціїпорової води яка потім може попадати на дно піддона 10.До верхній обойми кріпіться тяговий циліндр 7, якиз’еднани з тросом механізму зрізу (рис.6.3). В нижню обойму вкручують спеціальнім ключем диск 5, яким регулюють висоту нижньої частини зразка.

Рис.6.4 Зрізуватель.

1-верхне кільце; 2-ніжне кільце; 3-верхня обойма; 4-ніжня обойма; 5-диск; 6- поршень; 7-тягови циліндр; 8-штампи; 9-дно; 10-піддон; 11-стіл; 12-гвінт.

МЕХАНІЗМ УЩІЛЬНЕННЯ (рис 6.5.). Призначені для передачі вертикальної сили, що ущільнює грунт. Він складається з важільної системи навантаження зразка: гир 1, що розміщають на підвіску 2; важеля 4у виді сектора, яки дозволяє тросами 3 передавати зусілле на вантажну раму 5 та поршень 6, а останні-на штамп зрізуватєля (рис 6.4.).

Рис.6.5. Механізм ущільнення.

1-гири; 2-підвеска; 3-важіль (сектор); 4-вантажна рама; 5-поршень; 6-балансір.

МЕХАНІЗМ ЗРІЗУ (рис.6.5).Призначено для виконання навантаження зсуву на зрізуватель і складається з важільної системи яка дозволяє вантаж від гир 1 передавати тросами 4 та

важелем 3на тягові циліндр зрізувателя.