wytrzymałość na ścinanie - omówienie

Opór tarcia w odniesieniu do jednostki powierzchni ścinania gruntów niespoistych (piasków suchych) w stanie równowagi granicznej wyraża się wzorem Coulomba:
t= τ = бn * f= бn * tgΦ.
Dla gruntów spoistych , mających opór tarcia i spójności, wzór będzie miał postać:
t= τ = бn * f= бn * tgΦ + c, gdzie : t-opór tarcia wewnętrznego i spójności, Pa(kG/cm²),
τ - naprężenie ścinające , Pa(Kg/cm²),
f= tgΦ - współczynnik tarcia wewnętrznego,
бn - naprężenia normalne do powierzchni, w stopniach,
c- spójność, Pa(kg/cm² ).
Aby nastąpiło ścięcie gruntu, naprężenia do powierzchni ścięcia muszą być większe od oporu tarcia wewnętrznego i spójności ( wytrzymałości gruntu na ścinanie) , czyli musi być spełniony warunek τ t. Wytrzymałość gruntu na ścinanie jest funkcją współczynnika tarcia wewnętrznego ( kąta tarcia wewnętrznego), spójności oraz natężenia normalnego do płaszczyzny ścinania.
Wytrzymałością gruntu na ścinanie nazywa się maksymalny opór jednostkowy, jaki stawia grunt naprężeniom ścinającym w chwili nastąpienia ścięcia (poślizgu w płaszczyźnie ścinania). Określenie wytrzymałości gruntu na ścinanie sprowadza się do określenia kąta tarcia wewnętrznego i spójności. Laboratoryjnie kąt tarcia wewnętrznego i spójności gruntu wyznacza się za pomocą :
aparatu bezpośredniego ścinania ( skrzynkowego)
aparatu trójosiowego ściskania.
Oznaczanie wytrzymałości na ścinanie (τF), kąta tarcia wewnętrznego (Φu) i spójności gruntu (cu) za pomocą aparatu bezpośredniego ścinania ( aparatu skrzynkowego)
Do wykonania oznaczenia jest potrzebna aparatura, przyrządy i sprzęt pomocniczy:
aparat bezpośredniego ścinania (skrzynkowy), o powierzchni kwadratowej i polu Fo=35-50cm²,
foremka, szablon do wycinania próbek z gruntu nienaruszonej strukturze, strukturze wymiarach dostosowanych do wymiaru skrzynki aparatu,
nóż
sprzęt do oznaczania wilgotności
sprzęt do oznaczania gęstości objętościowej
duża parowniczka lub kuweta do rozdrabniania gruntu w przypadku, gdy ma być badany grunt o naruszonej strukturze.
Do badania należy używać próbek w stanie najbardziej zbliżonym do stanu, w jakim grunt będzie pracował w naturze.
Z gruntu o nienaruszonej strukturze i zachowanej wilgotności naturalnej (NNS) wycina się co najmniej 5 próbek za pomocą specjalnie wykonanej foremki metalowej (szablonu) o wymiarach odpowiadającym wymiarom ramki metalowej (szablonu) o wymiarach odpowiadających wymiarom ramki aparatu, tj. 6x6cm. Po wciśnięciu foremki w grunt tak, aby górne krawędzie znalazły się nieco poniżej powierzchni gruntu, odcina się pobraną próbkę od pozornego gruntu i wykonuje obie powierzchnie przez ścięcie nożem nadmiaru gruntu zarówno z krawędziami foremki. Należy pozostawić część tego gruntu do oznaczenia wilgotności

(…)

… - obciążenie próbki, równe sumie obciążenia wstępnego i dodatkowego, N (kG), F- pole poziomego przekroju próbki równe plu płaszczyzny ścięcia, cm².
Graficznie kąt tarcia wewnętrznego i spójności badanego gruntu wyznacza się nanosząc uzyskane wyniki na prostokątny układ współrzędnych. Na osi odciętych odkłada się wartości naprężeń normalnych (бn ), a na osi rzędnej odpowiadające im jednostkowe naprężenia…
… najmniejszych kwadratów. Kąt tarcia wewnętrznego (Φu) należy obliczyć ze wzoru
NΣ τF * б-Σ τFΣб
Φu = arctg --------------------------
NΣб² - (Σб)²
Spójność gruntu (cu) oblicza się ze wzoru:
Σ τF *Σб²-Σб*Σб τF *б
cu = --------------------------------
NΣб²-(Σб)²
w którym
τF- wartość wytrzymałości (oporu) gruntu na ścinanie , Pa (kG/cm²),
б - całkowite obciążenie jednostkowe próbek, Pa (kG/cm²)
N- liczba…
... zobacz całą notatkę