Методика проведения эксперимента. Испытания разрушенных горных пород на сдвиг проводят на приборе П10-С, который состоит из следующих частей: основной части

Испытания разрушенных горных пород на сдвиг проводят на приборе П10-С, который состоит из следующих частей: основной части, рычага для горизонтальной нагрузки с подвеской и грузами, двух индикаторов для производства замеров вертикальных и горизонтальных перемещений, зажимного устройства, телескопической рычажной системы для вертикальной нагрузки с подвесками для грузов, противовесом и грузами. Измерение деформаций сжатия и сдвига образца производят индикаторами с точностью до 0, 01 мм.

Результаты измерения сопротивления сдвигу выражают в кг/см² с точностью до двух десятичных знаков.

Образцы, предназначенные для испытания в условиях увлажнения до полного насыщения пор водой, подвергают предварительному увлажнению в специальном приспособлении для замачивания.

Установку прибора перед началом испытания производят в следующем порядке:

− при помощи крепежного устройства нижнюю часть прибора надежно прикрепляют к столу;

− с верхней части прибора снимают направляющий цилиндр с траверсой и поршнем, для этого требуется отвинтить четыре гайки по углам прибора. Горизонтальные упорные винты, находящиеся у основания прибора и фиксирующие неподвижность каретки, завинчиваются до отказа;

− гильзу с исследуемым образом устанавливают в верхней части разрезной гильзы прибора в специальную предусмотренную расточку. На режущую заостренную часть гильзы надевают направляющий цилиндр приспособления для перемещения образцов и при помощи поршня-выталкивателя образец осторожно перемещают в прибор;

− освобожденную от грунта гильзу снимают, устанавливают на место верхнюю часть прибора, плотно прижимают к поверхности грунта дренажный поршень и закрепляют его винтом;

− в соответствующих гнездах закрепляют два индикатора: один для замера деформаций сжатия, другой для деформаций сдвига. Индикаторы закрепляют в таком положении, чтобы подвижные части ножек были вдвинуты на 70− 80 % свободного хода, после чего поворотные шкалы индикаторов устанавливают на нулевые деления;

− укрепляют телескопический рычаг для вертикальной нагрузки и рычаг для горизонтальной нагрузки. Уравновешивают телескопический рычаг и отпускают зажимной винт поршня. К образцу прикладывают сначала вертикальную, сжимающую нагрузку, а потом горизонтальную − сдвигающую.

Если вертикальная нагрузка прикладывается вся в один прием, она выдерживается до условной стабилизации деформации.

После условий стабилизации вертикальной деформации образца, отвинчивают горизонтальные упорные винты каретки и приступают к горизонтальному нагружению образца. Горизонтальную нагрузку прикладывают ступенями. Величину ступени в 1 стадии, пока общая величина нагрузки не превысит 0, 5− 0, 6 от ожидаемой, предельной нагрузки сдвига, принимают равной 0, 05− 0, 1 кг/см², в зависимости от величины предельной нагрузки.

Каждую ступень горизонтальной нагрузки выдерживают, до условной стабилизации деформации сдвига. За условную деформацию принимают скорость сдвига, не превышающую 0, 01 мм в мин. За сдвигающую принимают нагрузку, при которой показания индикатора отмечают резкое нарастание нестабилизирующейся деформации сдвига. Вес рычага с подвеской для горизонтальной нагрузки в процессе испытания грунта на сдвиг, создает дополнительное сдвигающее усилие, равное 0, 11 кг/см². Эту величину следует прибавлять при подсчете величины сдвигающей нагрузки образца грунта при разных вертикальных нагрузках (например, при 1, 0; 2, 0 и 3, 0 кг/см²).

На основании проведенных испытаний производится вычисление основных параметров сдвига: углов внутреннего трения , коэффициентов внутреннего трения и сцепления .

Данные этих испытаний удобно представлять в графической форме, в виде графика зависимости между давлением и сопротивлением сдвигу (рисунок 15.1).

На рисунке приведен такой график. На горизонтальной оси откладываются вертикальные нагрузки (Р) на вертикальной оси соответствующие им величины сдвигающих усилий τ. Прямая , проведенная через точки, соответствующие результатам параллельно испытанных образцов грунта, представляет собой линию сдвигающих напряжений. Угол наклона этой прямой к горизонтальной оси образует угол внутреннего трения , величина тангенса угла: – коэффициент внутреннего трения, а отрезок, отсекаемый прямой сдвига на вертикальной оси графика – величина сцепления .

Вычисление этих характеристик производится по следующим формулам:

коэффициент внутреннего трения (15.3)

величина сцепления . (15.4)

Контрольные вопросы

1. Пояснить уравнение зависимости сцепления и угла внутреннего трения.

2. Что характеризует сцепление?

3. Что характеризует угол внутреннего трения?

4. В чем заключается методика проведения эксперимента:

− приборы и оборудование

− подготовка образцов

− последовательность выполнения эксперимента

− результаты (построение графика)?

5. Как производится расчет коэффициента внутреннего трения, величины сцепления?

6. Какие выводы можно сделать при проведении эксперимента?

Рисунок 15– График зависимости между давлением и

сопротивлением сдвигу