Wytrzymałością gruntu na ścinanie - omówienie

OPIS TEORETYCZNY
Wytrzymałością gruntu na ścinanie nazywamy opór, jaki stawia grunt naprężeniom stycznym w rozpatrywanym punkcie ośrodka. Po pokonaniu oporu ścinania następuje poślizg pewnej części gruntu w stosunku do pozostałej. Formułą określającą zjawisko ścięcia gruntu jest warunek podany przez Coulomba: gdzie: - wytrzymałość na ścinanie [kPa], σn - naprężenia normalne do płaszczyzny ścinania [kPa], Φ - kąt tarcia wewnętrznego [o] , c - spójność [kPa].
W przypadku ścinania gruntów o strukturze ziarnistej mamy do czynienia z oporem tarcia suwnego i obrotowego. Opór ten nazywamy oporem tarcia wewnętrznego. Wielkość ta zależy od rodzaju gruntu (wymiaru i kształtu ziaren, pochodzenia gruntu). Dla danego gruntu wartość tarcia wewnętrznego zależy od: porowatości, wilgotności, ciśnienia wody w porach. Spójność gruntu (kohezja) jest to opór gruntu stawiany siłom zewnętrznym wywołany wzajemnym przyciąganiem się cząstek składowych gruntu. Występuje w gruntach spoistych. Zależy od średnicy ziaren, wilgotności, genezy i składu mineralnego. W sensie matematycznym równanie Coulomba jest równaniem prostej nachylonej pod kątem tarcia wewnętrznego Φ do osi odciętych i wyznaczającej na osi rzędnych wartość oporu spójności c. Rys. 1. Proste Coulomba, wytrzymałość gruntu na ścinanie
Wartości te można wyznaczać dwiema metodami: - w aparacie bezpośredniego ścinania (aparacie skrzynkowym), - w aparacie trójosiowego ściskania. Z uwagi na prostotę i łatwość wykonania badania dla celów dydaktycznych wartość spójności i kąta tarcia wewnętrznego wyznaczamy metodą pierwszą. Badanie polega na eksperymentalnym określeniu siły T, przy pomocy której staramy się przesunąć górną część skrzynki po dolnej. Ruchowi temu przeciwstawia się mobilizujący się, w wymuszonej płaszczyźnie ścinania, opór gruntu na ścinanie. Siła T nie może wzrosnąć ponad wartość ogólnej wytrzymałości na ścinanie badanego gruntu. Maksymalna siła zarejestrowana na dynamometrze jest wielkością poszukiwaną. Wartość siły T dla danego gruntu zależy od wartości siły pionowej P. Przynajmniej pięciokrotne poszukiwanie siły T dla różnych wartości siły P pozwoli wyznaczyć prostą Coulomba, a tym samym określić wartości szukanych parametrów. Zakładamy, że siła P przyłożona do próbki poprzez sztywną pokrywę rozkłada się na powierzchni próbki na tyle równomiernie, że w wymuszonej płaszczyźnie ścinania panuje naprężenie normalne .
Podobnie uważamy, że siła T podzielona przez powierzchnię skrzynki A określa, stałą w całym przekroju ścinania, wartość naprężenia ścinającego.
I Przygotowanie próbki do badania

(…)

… ścinającej, - zatrzymanie wzrostu siły ścinającej, - zmniejszenie się siły ścinającej, - przesunięcie górnej części skrzynki o 10% długości jej boku. Zatrzymać i cofnąć poziomy napęd ścinający, zdjąć obciążenie pionowe. Wyrównać obie części skrzynki aparatu. Wykonać następne ścięcia dla kolejnych wartości obciążenia pionowego: 100; 200 kPa. Politechnika Wrocławska
Wydział GGiG
Laboratorium z mechaniki…
... zobacz całą notatkę