Pagdeterminar sa panaghiusa ug anggulo sa internal friction

Karon, ang Savo Kusić nakatutok sa mga bintana nga kahoy, kahoy-aluminyo nga mga bintana, custom nga mga bintana, pultahan ug mga hangyo alang sa kinutlo. Kini nga teksto nagpabilin isip geotechnical archive ug dili usa ka tanyag alang sa laboratory testing, geotechnical design o earthworks.

Adunay daghang mga paagi sa pagtino sa mga elemento sa internal nga pagsukol sa yuta, panaghiusa ug anggulo sa internal friction gamit ang mga pagsulay sa laboratoryo, diin ang direct shear test ug ang triaxial compression test mao ang labing inila.

Direktang kasinatian sa paggunting

Ang pagsulay gihimo sa usa ka aparato nga adunay usa ka rectangular nga seksyon sa tipo A. Casagrandea o sa usa ka circular apparatus sa Hvorsleva type. Atong ihulagway ang eksperimento sa himan sa rectangular nga seksyon, nga mao ang labing kaylap nga gigamit. Sa duha ka mga kaso, ang pagsulay gihimo sa usa ka wala mabalda nga sample, o adunay usa ka nadisturbo nga sample sa abot nga punto, diin ang pagsulay adunay usa ka pagtandi nga kantidad.

Apparatus para sa direktang paggunting sa rectangular section (fig. 1)

Fig. 1_Cross section sa Casagrande’s direct shear apparatus_

Ang himan naglangkob sa duha ka bahin, ang ibabaw ug ubos nga bayanan, diin ang ubos mao ang static, samtang ang ibabaw kay mapalihok ug mahimong ibalhin sa ubos ubos sa impluwensya sa pinahigda nga puwersa Z, nga naglihok sa eroplano sa kontak sa ibabaw ug ubos nga bayanan.

Ang sampol sa yuta ibutang sa puthaw nga rectangular ring, kasagaran sa gidak-on 100 × 100 × 30 mm, o kadtong mga dimensyon kon saktong pagkakiskis. Ang mga filter nga bato gibutang sa ibabaw ug sa ubos sa sample, ug dayon ang tanan gibutang sa singsing sa apparatus, nga dayon gipuno sa tubig. Usa ka himan alang sa bertikal loading gibutang sa sample. Ang ibabaw nga filter nga bato konektado sa sistema sa bertikal nga pagkarga sa sample, samtang ang ubos nga usa konektado sa mga agianan sa tubig, nga pinaagi niini ang sample mahimong tipigan sa usa ka saturated nga kahimtang sa panahon sa pagsulay, aron dili maapil ang dayag nga panaghiusa.

Aron dili maapil ang friction sa mga contact surface tali sa ibabaw ug sa ubos nga frame, adunay mga himan nga ang ibabaw nga frame giliko, nga pinaagi niini ang ibabaw nga frame nagalihok ubos sa epekto sa pinahigda nga shearing force. Dugang pa, ang mga contact surface sa ibabaw ug ubos nga frame gitabonan sa petrolyo jelly. Ang laing 2 komparator alang sa pagrehistro sa bertikal ug pinahigda nga mga deformasyon gilakip sa device.

Pagpahigayon ug direktang paggunting nga mga pagsulay

Adunay kasagaran2matang sa direktang paggunting nga pagsulay: paspas ug hinay pagsulay. Ang quick nga pagsulay naglangkob sa pagkarga sa sample nga adunay usa ka bertikal nga presyur, nga kasagaran nga kantidad0,50;1,0;2,0;3,0ug4,0kp/cm2, maghulat alang sa konsolidasyon, nga gituohan nga nakab-ot kung ang paghubas sa panahon sa24oras Δh ≤0,02 mm, ug dayon usa ka pinahigda nga paggunting nga puwersa Z, sa kadako, gigamit1/20o1/40bahin sa bertikal nga puwersa P, nga nagdugang matag minuto sa parehas nga kantidad hangtod nga nabuak ang yuta. Atol sa paggamit sa pinahigda nga shearing force, ang dagan sa paglihok sa ibabaw nga bayanan kanunay nga gibantayan pinaagi sa pagbasa sa comparator ug ang pinahigda nga mga deformasyon natala sa log sa wala pa ang matag bag-ong load. Ang higayon, diin ang komparator nagpakita og kalit nga paglihok, gisagop isip ground breaking.

Ang paspas nga pagsulay gipadapat sa lapok nga yuta, kansang natural nga pagkonsolida ubos sa usa ka bag-ong karga hinay ug katumbas sa kini nga pamaagi sa pagpahigayon sa pagsulay.

Slow nga pagsulay gihimo sa susama nga paagi sama sa kaniadto nga ang bugtong kalainan nga ang pinahigda nga paggunting nga pwersa nagdugang sa usa ka taas nga agwat sa oras, nga mahimong 2, 5 ug 15 mminutos o hangtod sa pagkonsolida, i.e. hangtod ang pinahigda nga mga deformasyon mahimong hingpit. Ang dagan sa pagkonsolida ubos sa epekto sa pinahigda nga puwersa gibantayan sa comparator 9 (fig. 1).

Ang hinay nga pagsulay gipadapat sa balason o abogon nga yuta, diin sa kaso sa pagtaas sa pinahigda nga pwersa sa paggunting sa mubo nga agwat sa panahon, ang paggunting sa sample sa apparatus mopaspas tungod sa epekto sa stress nga tubig sa mga pores, nga dili motakdo sa natural nga proseso. Busa, ang gilay-on sa panahon nagdugang uban sa pagkapino sa mga unbound nga mga partikulo sa yuta, aron mahimo ang pagpareho sa presyur sa tubig sa mga pores sa yuta sa gawas nga presyur sa tubig. Kini nga equalization makab-ot pinaagi sa pagbilin ug igong panahon ubos sa epekto sa matag lebel sa pinahigda nga load, aron ang sobra nga tubig sa mga pores mapuga pinaagi sa filter nga bato.

Dugang pa sa gihisgutan nga mga pagsulay, sa pipila ka mga kaso ang usa ka dali nga pagsulay nga wala’y pagkonsolida sa ilawom sa bertikal nga karga gihimo, i.e. ang pinahigda nga puwersa sa paggunting gigamit dayon pagkahuman gipaila ang sample sa aparato ug gikarga kini sa usa ka bertikal nga karga. Bisan pa, kini nga pamaagi sa pagpatuman gigamit sa ilalum sa mga espesyal nga kondisyon, sama sa kaso sa usa ka bag-ong na-install nga embankment nga hinimo sa yuta nga kolonon, nga gikarga dayon pagkahuman sa embankment nga wala’y una nga compaction.

Determinasyon sa anggulo sa internal friction ug cohesion

Base sa mga resulta sa pagsulay, ang shear stress

τ=Z/A sa kp/cm², ​

nga makuha gikan sa shear force Z sa kp sa higayon nga mapakyas ug ang cross-sectional area sa sample A sa cm². Ang pagsulay gihimo gamit ang 3 ngadto sa 4 apparatus nga gikargahan sa lain-laing normal nga pressure σ=P/A sa kp/cm² diin ang P mao ang bertikal nga karga sa sample sa kp. Ang mosunod nga mga bili sa normal nga mga pressure kasagarang gikuha: 1,0; 2,0; 3,0 ug 4,0 kp/cm².

Fig. 2. Diagram sa pinahigda nga mga deformation

Base sa diagram sa internal friction elements, duha ka matang sa diagram 1 ug usa ka diagram sa horizontal deformation (fig. 2) nakuha.

Ang diagram sa horizontal deformation makuha pinaagi sa paggamit sa horizontal displacement ΔL sa mm sa ibabaw nga frame sa device ngadto sa ubos sa abscissa axis, nga makuha pinaagi sa pagbasa sa comparator 9, ug sa ordinate axis ang katugbang nga shear stress _cm² (figp sa k. 2).

Depende sa compaction sa yuta, makuha ang diagram 1 para sa compacted ug diagram 2 para sa loose material makuha.

Alang sa usa ka compacted nga materyal, ang shear stress τ nagdugang sa una medyo mahait nga may kalabotan sa pinahigda nga pagbakwit ΔL hangtod sa limitasyon sa proporsyonalidad P, unya mas hinay, samtang ang kurba sa diagram1nagdugang ug nakaabot sa kinatas-ang gitas-on B, pagkahuman ang diagram mikunhod sa usa ka piho nga gitas-on, aron sa katapusan makaabot sa pinahigda nga dagan. Ang zone sa pagsaka sa tul-id nga linya sa horizontal deformation diagram, diin ang pagtaas sa shear stress katimbang sa pagtaas sa deformation, gituohan nga mao ang lugar sa elastic deformation. Labaw sa limitasyon P, ang pagtaas sa shear stress mokunhod sumala sa pagtaas sa deformation ΔL hangtod sa pinakataas nga punto B sa diagram. Niini nga sona, ang materyal nagsugod sa “pag-agos” ug kini gisagop isip usa ka dapit sa plastik nga deformation. Ang pinakataas nga punto sa B diagram1nagrepresentar sa pinakataas nga shear stress max τ, ug gituohan nga ang pagkabali sa yuta mahitabo niining puntoha, i.e. kanang punto B mao ang breaking point. Labaw sa punto B, ang materyal anaa sa usa ka likido nga kahimtang, ang paggunting nga kusog mikunhod, ug gituohan nga sa niini nga zone, diin ang koneksyon tali sa mga partikulo nabuak, adunay lamang sliding resistance nga supak sa pinahigda nga paggunting nga pwersa. Punto G diin ang dayagram1moagi sa pinahigda nga direksyon gisagop ingon nga ang sliding limit.

Ang shear stress sa failure limit B gitawag nga shear strength o pure shear strength τf, samtang ang shear stress sa yield limit G gitawag nga slip strength τg.

Alang sa luag nga materyal, ang pinahigda nga displacement diagram usab adunay usa ka pagkamaunat-unat nga rehiyon nga adunay proporsyonalidad nga limitasyon P, apan sa ubos usa ka plastik nga rehiyon hangtod sa slip limit G, i.e. ang pinakataas nga shear stress katumbas sa limit nga kusog, slip (τ=τg), sa unahan diin ang likido nga kahimtang sa materyal.

Si Sl.3. Shear diagram, a) alang sa managsama nga yuta, b) alang sa dili managsama nga yuta

Ang shear diagram makuha kung ang normal nga presyur σ sa kp/cm kay gigamit sa abscissa axis2, ug sa ordinate axis ang katugbang nga shear strength τf sa kp/cm2, diin kining duha nga mga kantidad gipadapat sa parehas nga sukod (Fig.3). Tungod kay ang kusog sa paggunting τf sa yuta nagdugang sa normal nga presyur σ, kini alang sa lain-laing mga pressure σ1 pagkuha og mga punto A, B, C, ug D, nga nagrepresentar sa katugbang nga kusog sa paggunting.

Aron makuha ang indibidwal nga mga punto A, B, C ug D sa diagram3alang sa managsama nga yuta (fig.3a), ang sliding strength _τ_g gisagop. Bisan pa, sa kaso sa yuta nga lapok, ang materyal nagsugod sa pagdagayday sa wala pa maabot ang sliding limit G, ug adunay kalagmitan sa pagsagop sa kusog sa paggunting sa limitasyon sa proporsyonalidad P aron mahibal-an ang panaghiusa c ug ang anggulo sa internal friction sa yuta, apan tungod kay kini gamay ra, ang kusog sa paggunting diin ang deformation ΔL kanunay nga gisagop sa diagram.2doble nga mas dako kay sa deformation sa miaging yugto sa loading sa apparatus. Kini nga kusog anaa sa taliwala sa utlanan sa P ug B, nga mao, G (fig.2).

Pagdugtong sa mga punto A, B, C ug D sa diagram 76a naghatag ug shear diagram, nga usa ka tul-id nga linya sa malampuson nga mga pagsulay. Pinaagi sa pagpalapad sa dayagram ngadto sa intersection sa ordinate axis, para sa σ = 0, kini makuha base sa Coulomb pattern τf = c+σ tgϕ nga τf = c = soil cohesion, samtang ang slope sa diagram paingon sa horizontal naghatag sa anggulo sa internal friction. Pinaagi sa pagpalapad sa shear diagram sa pikas bahin sa ordinate axis, ang stress tungod sa cohesion pk makuha sa abscissa axis, kung ang magnitude sa cohesion c gipahayag ingon nga katumbas sa frictional resistance:

c = pk tgϕ, diin pk = c/tgϕ

Para sa dili magkatakdo nga mga yuta, sama sa balas, ang diagram sa fig. 3b, nga moagi sa coordinate origin, kay para sa σ = 0 makuha nato ang τ = 0. Bisan pa, kung ang balas pino nga grano ug basa, usa ka diagram nga susama sa usa sa fig. 3a, nga adunay gamay nga panaghiusa c, nga nagrepresentar sa dayag nga panaghiusa. Niana nga kaso, ang stress pk sa gipalapad nga abscissa axis sa pikas bahin sa coordinate nga gigikanan nagrepresentar sa kapilarya nga stress.

Kinahanglan nga matikdan nga ang pagdeterminar sa panaghiusa sa yuta ug friction pinaagi sa direktang paggunting nga pagsulay adunay daghang mga disbentaha, ang labing hinungdanon mao nga ang pagkapakyas sa yuta mahitabo sa usa ka gitakda nang daan nga paggunting nga nawong ug dili sa ibabaw nga labing gamay nga paggunting nga resistensya, nga sa panahon sa paggunting sa sample sa apparatus, ang paggunting sa nawong sa usa ka bahin maminusan sa panahon sa paglihok sa ibabaw nga sampol tungod sa ubos nga paglihok sa usa ka frame tungod sa ubos nga lihok sa sampol. Ang paggunting mahimo lamang nga mamonitor sa mubo nga gitas-on, aron ang pag-slide nga pagsukol lapas sa limitasyon dili makakontrol sa pagkabali sa igo nga gidak-on, ilabi na sa kaso sa humok nga yuta kung ang mga deformasyon sa panahon sa paggunting dako, ug uban pa

Triaxial compression test

Ang pagsulay gihimo sa usa ka triaxial apparatus, nga adunay lainlaing mga konstruksyon, apan silang tanan gibase sa parehas nga prinsipyo, nga mao ang mosunod. Ang wala mabalda nga sample sa porma sa usa ka roller gibutang nga patayo sa baroganan ug gibutyag sa lateral pressure sa liquid mass gikan sa tanang kilid ug dayon ngadto sa bertikal nga presyur, nga anam-anam nga nagdugang, hangtud nga ang pagkabali sa sample gipahinabo sa ibabaw sa labing gamay nga paggunting nga pagsukol. Base sa kalig-on sa paggunting sa break, ang panaghiusa ug ang anggulo sa internal friction sa yuta gikalkulo.

Deskripsyon sa triaxial device

Fig. 4. Triaxial apparatus

Ang triaxial apparatus (fig. 4) naglangkob sa ubos nga bahin sa base plate sa chamber, diin ang sample stand nahimutang, ug sa ibabaw nga bahin sa piston alang sa vertical loading sa sample ug sa ibabaw nga plato nga nagsira sa chamber. Ang kasagarang sample nga sukod mao ang diyametro ϕ=36 mm, gitas-on h=2,2-2,5_ϕ_. Ang diametro sa lawak mao ang D=135mm, gitas-on H = 180 mm. Usa ka pig-ot nga tubo K1 para sa paghubas sa sample gikan sa ubos magsugod gikan sa sentro sa sample stand, nga modawat ug tubig gikan sa sample pinaagi sa porous plate ug mohubas niini sa gawas sa chamber ngadto sa vertical nga glass tube C1. Kung ang pagsulay gihimo nga wala gihubas ang sample, kini nga channel nagsilbi aron sukdon ang presyur sa tubig sa mga pores. Sa bronse nga base sa lawak adunay usa ka channel K2 alang sa suplay sa liquid mass aron mapuno ang lawak ug makab-ot ang lateral pressure sa lawak sa sample.

Pinaagi sa ibabaw nga plato sa chamber moagi sa piston handle alang sa pagkarga sa sample. Ang sample sa lawak gilibutan sa usa ka goma nga lamad, nga gipalapad sa duha ka tumoy ug konektado sa piston ug sa base pinaagi sa mga singsing nga goma. Sa tunga-tunga sa piston adunay usa ka channel K3 alang sa draining sa sample gikan sa ibabaw nga bahin.

Ang mga kilid sa chamber kay hermetically sealed sa usa ka Plexiglas cylinder nga gibutang sa ibabaw ug ubos nga mga plato sa chamber pinaagi sa rubber rings.

Ang lawak gibutang sa usa ka lig-on nga base. Ang normal nga pagkarga sa sample gihimo pinaagi sa usa ka lever nga adunay mga gibug-aton, ang ratio nga kasagaran 1: 10. Ang sistema alang sa pagkab-ot sa lateral pressure sa sample sa chamber naglangkob sa usa ka botelya nga adunay likido nga masa B, nga gidala sa kwarto pinaagi sa usa ka tubo, usa ka manometer alang sa pagsukod sa presyur sa hangin ug usa ka botelya nga adunay compressed air. Ang usa ka komparator gibutang sa ibabaw sa piston alang sa pagkarga sa sample aron masukod ang paghusay sa sample ubos sa karga.

Ang lateral pressure sa liquid mass sa chamber mahimong i-adjust sa gusto gamit ang air pressure sa botelya B, pinaagi sa valves V1 ug V2. Kini nga presyur maoy hinungdan sa pinahigda nga kapit-os sa sample σ2 ug σ3, nga tungod sa lingin nga seksyon sa sample kay equalize σ2 = σ3.

Ang likido nga masa mahimong distilled nga tubig o lana, nga gipalabi alang sa mas maayo nga pagbugkos, tungod kay ang tubig makaagi sa mga screw. Ubos sa impluwensya sa presyur sa hangin sa botelya B, ang likido nga masa nagpuno sa lawak hangtod sa balbula V6, nga dayon nagsira. Ang bertikal nga load sa sample P, nga gibalhin halos walay frictionless ngadto sa sample pinaagi sa piston handle, gibahin sa cross-sectional area sa sample A naghatag sa vertical nga stress σ1 = P/A

Nagpahigayon ug triaxial compression test

Alang sa sample sa pagsulay, kini giproseso sa usa ka bulag nga apparatus, aron ang usa ka roller nga adunay diyametro nga 36 mm, usa ka gitas-on nga 78 mm o 90 mm makuha, diin ang mga filter nga bato gibutang gikan sa ibabaw ug sa ubos ug usa ka goma nga lamad ang gibutang. Dayon ang sample uban sa mga filter nga mga bato gibutang sa baroganan sa lawak, ang mga tumoy, ang mga goma nga lamad gibira sa baroganan ug ang loading piston ug gipalig-on sa mga singsing nga goma. Sumala sa praktis sa pipila ka mga laboratoryo, sama sa Prof. Skempton sa London, draining sa sample sa lawak sa panahon sa pagsulay mao ang accelerated pinaagi sa paglinya sa mga kilid sa sample sa filter nga papel, nga gibutang sa atubangan sa rubber lamad gibira sa. Sa diha nga ang sample gipaila-ila ngadto sa apparatus ug ang Plexiglas cylinder gitakda sa ibabaw ug sa ubos nga mga plato, kini mao ang posible nga sa paghimo sa mga pagsulay, nga mahimo sa pipila ka mga paagi, sama sa mosunod:

1. Undrained nga mga pagsulay. Niini nga mga pagsulay, ang pag-draining sa sample dili gitugotan sa panahon sa paggamit sa lateral ug vertical nga pagsulay, samtang ang mga balbula V4 ug V5 sirado.

2. Wala na-drained nga mga pagsulay nga adunay consolidation. Atol sa paggamit sa lateral pressure, ang sample gipahubas (ang mga balbula V4 ug V5 bukas), samtang sa panahon sa paggamit sa bertikal nga pressure, ang drainage dili tugutan (V4 ug V5 sirado).

3_) Nahubas nga mga sample_. Ang sample gipahubas sa tibuok nga gidugayon sa pagsulay (ang mga balbula nga V4 ug V5 bukas), aron ang kompleto nga pagkonsolida mahitabo ug walay stress nga tubig nga mamugna sa mga pores atol sa paggamit sa vertical pressure σ1. Kini nga pagsulay nagkinahanglan og taas nga panahon, ilabi na sa dili maayo nga permeable nga yuta, tungod kay ang bertikal nga loading σ1 kinahanglan nga ipahigayon sa daghang mga gagmay nga mga yugto ug ang pagkonsolida kinahanglan hulaton sa matag yugto. Dugang pa, ang nahisgutang mga pagsulay mahimong himoon gamit ang saturated ug partially saturated samples_._

Tungod sa nahisgutang mga posibilidad, ang triaxial compression tests mahimong ipahigayon sa lain-laing mga variant ug i-adjust sumala sa matang sa yuta ubos sa load conditions.

Ang mga himan, mga pamaagi, mga yunit, mga mithi ug mga sumbanan nga gihulagway gibalhin gikan sa usa ka tinubdan sa kasaysayan. Ang teksto dili usa ka geotechnical nga pagtuon, protocol sa laboratoryo, proyekto sa pundasyon, pamatuod sa kalig-on sa bakilid o plano sa pagpangubkob. Ang pagpili sa sample ug pamaagi sa pagsulay, kahimtang sa drainage ug consolidation, tubig sa yuta, load regime, seismic influences ug excavation safety kinahanglan nga determinado alang sa piho nga yuta ug building, sumala sa kasamtangan nga mga regulasyon, uban sa tukma nga laboratoryo ug awtorisado nga geotechnical expert.