Лабораторная работа № 3 Определение показателей прочности грунта в приборе одноплоскостного среза ГТП-30

Лабораторная работа № 3

Определение показателей прочности грунта в приборе одноплоскостного среза ГТП-30

Разрушение грунтовых оснований или сооружений из грунта под действием касательных напряжений является характерной формой потери ими прочности вследствие слабой сопротивляемости грунта сдвигу. Сопротивление фунта сдвигу зависит от величины действующих в грунте нормальных к плоскости сдвига напряжений. Для небольших напряжений (до 500 кПа) можно считать, что сопротивление грунта сдвигу состоит из двух частей: одной - не зависящей от величины нормального напряжения, действующего по площадке сдвига, называемой сцеплением, и второй - являющейся функцией нормального напряжения, называемой трением.

Условие прочности для глинистых грунтов, предложенное Ш. Кулоном в 1773 г (закон Кулона), записывается в виде:

τ_u = σ tg(φ) + с,

где τ_u - предельное сопротивление грунта сдвигу (кПа) при нормальном напряжении, равном σ; φ - угол внутреннего трения грунта (град); с - удельное сцепление грунта (кПа).

Параметры сопротивления грунта сдвигу: угол внутреннего трения грунта и удельное сцепление являются двумя параметрами, которые используются в задачах, связанных с определением несущей способности оснований сооружений, устойчивости откосов, выемок, давления грунтов на подпорные сооружения и др. Дня их определения в лабораторных условиях используется метод прямого среза или метод трехосного сжатия.

Для определения параметров прочности грунта в лабораторной работе необходимо провести испытания на сдвиг нескольких образцов одного и того же грунта при разной величине вертикальных сжимающих напряжений. Зная τ_u и σ для каждого опыта, можно найти φ и с для исследуемого грунта. Эта задача обычно решается графически путем построения линейной зависимости τ_u (σ) по экспериментальным точкам или путем обработки опытных данных методом наименьших квадратов.

Исходные параметры:

Рис 4. Схема прибора одноплоскостного среза.

По результатам опытов строится график зависимости сдвигающего напряжения т от горизонтального перемещения подвижной обоймы б и гра­фикзависимости предельных сдвигающих напряжений ту от нормального напряжения. Результаты оформляются в табличной форме.

Таблица 13

Горизонтальное перемещение подвижной обоймы δ, мм

Рис. 5. Зависимость горизонтального перемещения подвижной обоймы δ от сдвигающего напряжения τ.

Вертикальное напряжение σ , кПа

Рис. 6. Зависимость предельных сдвигающих напряжении τ_u от нормальных напряжений σ.

Нормативные значения прочностных параметров грунта:

1.Удельное сцепление грунта :

с = [Ʃτ_i •Ʃ(σ_i)²- Ʃσ_i • Ʃ (τ_i • σ_i)] / Δ ;

2. Коэффициент трения:

tg (φ) = [ n• Ʃ(τ_i• σ_i)- Ʃ τ_i• Ʃ σ_i ] /Δ;

3.Угол внутреннего трения :

φ = агсtg (tg(φ));

где Δ = n• Ʃ(σ_i)² - Ʃ(σ_i)².

Ʃσ_i = 100+200+300=600 кПа

Ʃ τ_i =40+75+90 =205 кПа

Ʃ (τ_i • σ_i) =100•40+200•75+300•90=46000кПа²

Ʃ τ_i• Ʃ σ_i =205•600=123000 кПа²

Ʃ(σ_i)² =100•100+200•200+300•300=140000 кПа²

(σ_i)²=600•600=360000 кПа²

4. Удельное сцепление грунта:

с=[205•140000 - 600•46000]/60000=18,33кПа

5. Коэффициент трения:

tg (φ)=[3•46000-205•600]/60000=0,25

6. Угол внутреннего трения:

φ=arctg(0,25)=14,04 град