Сдвиг грунта

Июль 10, 2011 в грунт

. контакты 8 929 943 69 68 http://vk.com/club23595476 .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СДВИГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА

Основные положения

Сопротивление грунтов сдвигу является их важнейшим прочностным по­казателем. Оно необходимо для расчета устойчивости и прочности оснований, оценки устойчивости откосов, расчета давления грунтов на подпорные стенки и других инженерных расчетов.

Разрушение грунта основания под фундаментом сооружения наступает, если действующие здесь касательные напряжения превышают сопротивление грунта сдвигу. Разрушение проявляется в виде скольжения (сдвига) грунтовых агрегатов или отдельных частиц относительно друг друга.

Сопротивление грунта сдвигу обусловливается силами трения и сцепления (связности). И хотя четкого разделения сопротивления сдвигу на силы трения и сцепления не существует, прочностными (сдвиговыми) характеристиками грун­та являются: удельное сцепление С, кПа, и угол внутреннего трения ф, град.

Эти характеристики являются параметрами линейной зависимости т = f(p), которая была установлена в 1773 году Ш. Кулоном. Для песчаных грунтов эта зависимость выражается формулой

т = p tg ф ,                                                                                                                                     (19)

где т – сопротивление грунта сдвигу (срезу), кПа; p – нормальное давление на грунт, кПа; tg ф – коэффициент внутреннего трения; ф – угол внутреннего тре­ния, град.

Сопротивление песчаных грунтов сдвигу обусловлено силами трения, прямо пропорционально нормальному давлению. Силы сцепления в сыпучих грунтах незначительны и ими часто пренебрегают.

Графически указанная зависимость изображается прямой, проходящей че­рез начало координат (рис. 8). В глинистых грунтах сопротивление сдвигу обу­словлено силами трения и сцепления частиц грунта, т. е.

т = p – tg ф + C,                                                                                                                        (20)

где С – удельное сцепление грунта.

Графически указанная зависимость изображается прямой, отсекающей от­резок на оси ординат. Угол внутреннего трения является углом наклона этой прямой к оси абсцисс.

Рис.8. График зависимости сопротивления сдвигу от вертикального давления: 1- песчаный грунт, 2 – глинистый грунт

Сдвиговые характеристики С и ф определяются экспериментальным путем в полевых или лабораторных условиях. Сопротивление сдвигу одного и того же грунта непостоянно и зависит от физического состояния грунта, от условий проведения испытаний. Для получения достоверных результатов испытания на сдвиг должны всегда проводиться в условиях, максимально приближенных к условиям работы грунта под сооружением или в самом сооружении.

Стандартная методика лабораторного определения сопротивления сдвигу песчаных и глинистых грунтов устанавливается нормативными документами. Согласно этой методике т определяется испытанием образцов грунта на одно-плоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью среза.

Определение сопротивления грунтов сдвигу производится методами:

- консолидированного (медленного) сдвига, при котором до приложения сдвигающего усилия образец уплотняют соответствующим вертикальным дав­лением. Испытание проводится в условиях свободного оттока воды (дрениро­вания). Метод применяется для исследования грунтов в условиях уплотненного состояния и дает возможность оценить прочность основания построенного со­оружения;

- неконсолидированного (быстрого) сдвига, при котором сдвигающее уси­лие прикладывается без предварительного уплотнения образца в условиях от­сутствия дренирования. Метод применяется для исследования грунтов в усло­виях нестабилизированного состояния (для суглинков и глин при степени влажности Sr > 0,85 и показателе текучести JL > 0,5).

Определение т необходимо производить не менее чем при трех различных величинах вертикального давления p на трех образцах грунта, вырезанных из одного однородного по строению и составу монолита или, в необходимых слу­чаях, на образцах, подготовленных в лаборатории.

Определение сдвиговых характеристик методом неконсолидированного среза http://xn--90afcnmwva.xn--p1ai/wp-includes/js/tinymce/plugins/wordpress/img/trans.gif

Необходимое оборудование и материалы:

Сдвижной прибор (1-3 шт.). Гири.

Кольца с грунтом (условно ненарушенной структуры).

Рис. 9. Схема одноплоскостного сдвигового прибора ПС -10: 1- индикатор часового типа для замера деформации образца грунта; 2 – жесткие пер­форированные сплошные штампы для передачи нормального давления на образец; 3,4 – ра­бочее кольцо, состоящее из двух полуколец; 5,6 – срезная коробка, состоящая из неподвиж­ной части и подвижной каретки; 7 – механизмы для создания вертикальной и горизонтальной нагрузок

Подготовка к испытанию

На испытании  используется приведенный в рабочее положение при­бор с установленным для испытания в срезную коробку первым образцом грун­та.

Стрелку индикатора, регистрирующего горизонтальную деформацию, ус­танавливают на ноль.

Ход работы

  1. При помощи пробоотборника перенести образец из кольца в прибор.
  2. Прибор полностью собрать.
  3. Предохранительный винт на поршне завернуть до отказа.
  1. Горизонтальный рычаг соединяется непосредственно с выдвижной обоймой одометра. Стопорные винты завернуть до отказа.
  2. Рычаг вертикальной нагрузки раздвинуть на полную длину , навесить подвески для гирь и рычаг уравновесить.
  3. Приложить вертикальную нагрузку P1 =0,1 МПа и отпустить стопорный винт. Выдержать эту нагрузку 15 мин. (до загасания осадок).
  4. Вывернуть до конца стопорные винты и приложить сдвигающую на­грузку Т ступенями по 100 г (1 Н) (каждую последующую нагрузку приклады­вать после завершения горизонтальных деформаций). Деформации не превы­шают 0,01 мм за 1 мин. Фиксируем эти деформации по индикатору и записыва­ем в тетради.

После осуществления сдвига (испытание считается законченным, если при приложении очередной ступени горизонтального давления происходит мгно­венный сдвиг одной части образца по отношению к другой или общая дефор­мация сдвига достигнет 5 мм) подсчитываем величину сдвигающего усилия Т (вес гирь плюс 100 г – вес горизонтального рычага). Данные записываем в таб­лицу.

  1. Образец № 1 снимается и на его место устанавливается сначала образец № 2 (P2 = 0,2 МПа) и затем № 3 (Р3 = 0,3 МПа) и производится сдвиг, как в опи­санном случае.
  2. Обработка результатов заключается в определении сдвигающих напря­жений и построении графика сопротивления сдвигу. Все данные записаны в таблице. http://xn--90afcnmwva.xn--p1ai/wp-includes/js/tinymce/plugins/wordpress/img/trans.gif
  1. При построении графика напряжения Т и Р откладываются в одном и том же масштабе: 0,1 МПа= 5 см. По полученным опытным точкам производит­ся осредненная прямая до пересечения с осью ординат.
  2. Угол внутреннего трения грунта ф и сцепление С определяются из гра­фика: ф – по тангенсу угла наклона прямой или с помощью транспортира (точ­ность 1°); С – выражается отрезком, отсекаемым прямой на оси ординат, и из­меряется с точностью до 0,001 МПа.

Обработка результатов

По результатам испытания трех образцов в тетради лабораторных работ строится график зависимости т = f(p) в соответствии с рис. 8.

Прочностные характеристики грунтов: угол внутреннего трения ф с точно­стью до 1° и удельное сцепление С с точностью до 0,001 МПа определяют:

tg ф = 3 1)/(p3- p1X                                                                                                   (21)

c = т 1 – p1 . tg ф ,                                                                                                       (22)

где индексы при т и P соответствуют номерам образцов. Результаты вычислений записывают в таблицу.

Таблица 15

Результаты определения сопротивления грунта сдвигу

Номер образца Время Нормальное Площадь Сопротивле- Угол внут- Сцеп-
уплотнения, напряже- сдвига, ние сдвигу, реннего ление
час ние,МПа см2 МПа трения С, кПа
1 2 3 4 5 6 7
1 24 0,1 25

2 24 0,2 25

3 24 0,3 25

В итоге лабораторных занятий составляется зачетный «Паспорт грунта», который состоит из двух списков параметров: 1) физические свойства; 2) меха­нические свойства.

В примечании к паспорту

http://vk.com/club23595476
. контакты http://vk.com/club23595476 .