Heddiw, mae Savo Kusić yn canolbwyntio ar ffenestri pren, ffenestri pren-alwminiwm, ffenestri personol, drws a ceisiadau am ddyfynbris. Erys y testun hwn fel archif geodechnegol ac nid yw’n gynnig ar gyfer profion labordy, dylunio geodechnegol na gwrthgloddiau.
Mae sawl ffordd o bennu elfennau gwrthiant mewnol y pridd, cydlyniad ac ongl y ffrithiant mewnol gan ddefnyddio profion labordy, ymhlith y rhain y prawf cneifio _direct a’r prawf cywasgu_triaxial yw’r rhai mwyaf enwog.
Profiad cneifio uniongyrchol
Perfformir y prawf ar gyfarpar sydd â rhan hirsgwar o fath A. Casagrandea neu ar gyfarpar crwn o’r math Hvorsleva. Byddwn yn disgrifio’r arbrawf gyda’r ddyfais o adran hirsgwar, sef yr un a ddefnyddir fwyaf. Yn y ddau achos, cynhelir y prawf gyda sampl heb ei darfu, neu gyda sampl cynhyrfus ar y pwynt cynhyrchu, ac os felly mae gan y prawf werth cymharol.
Offer ar gyfer cneifio darn hirsgwar yn uniongyrchol (ffig. 1)
Ffig. 1_Croesdoriad o gyfarpar cneifio uniongyrchol Casagrande_
Mae’r ddyfais yn cynnwys dwy ran, y ffrâm uchaf ac isaf, lle mae’r un isaf yn statig, tra bod yr un uchaf yn symudol a gellir ei symud ar yr un isaf o dan ddylanwad y grym llorweddol Z, sy’n gweithredu ar blân cyswllt y ffrâm uchaf ac isaf.
Rhoddir y sampl pridd mewn cylch hirsgwar dur, fel arfer o’r maint 100 × 100 × 30 mm, neu’r dimensiynau hynny pan gânt eu crafu’n gywir. Rhoddir cerrig hidlo dros ben a gwaelod y sampl, ac yna rhoddir popeth yng nghylch y cyfarpar, sydd wedyn yn cael ei lenwi â dŵr. Rhoddir dyfais ar gyfer llwytho fertigol ar y sampl. Mae’r garreg hidlo uchaf wedi’i gysylltu â system llwytho’r sampl yn fertigol, tra bod yr un isaf wedi’i gysylltu â sianeli dŵr, a thrwy hynny gellir cadw’r sampl mewn cyflwr dirlawn yn ystod y prawf, er mwyn eithrio cydlyniad ymddangosiadol.
Er mwyn gwahardd ffrithiant ar yr arwynebau cyswllt rhwng y ffrâm uchaf ac isaf, mae dyfeisiau gyda’r ffrâm uchaf wedi’u troelli, ac mae’r ffrâm uchaf yn symud o dan effaith grym cneifio llorweddol. Yn ogystal, mae arwynebau cyswllt y ffrâm uchaf ac isaf wedi’u gorchuddio â jeli petrolewm. Mae cymharydd 2 arall ar gyfer cofrestru anffurfiannau fertigol a llorweddol wedi’i gynnwys yn y ddyfais.
Cynnal profion cneifio uniongyrchol
Ceir yn bennaf2mathau o brawf cneifio uniongyrchol: fast a slow test. Mae’r prawf quick yn cynnwys llwytho’r sampl gyda phwysau fertigol penodol, sydd fel arfer yn gyfystyr â0,50;1,0;2,0;3,0a4,0kp/cm2, aros am y cydgrynhoi, y tybir ei fod wedi’i gyflawni os yw’r ymsuddiant yn ystod yr amser o24awr Δh ≤0,02 mm, ac yna mae grym cneifio llorweddol Z, o faint, yn cael ei gymhwyso1/20neu1/40rhan o’r grym fertigol P, sy’n cynyddu bob munud gan yr un gwerth nes bod y ddaear yn torri. Wrth gymhwyso’r grym cneifio llorweddol, mae cwrs symudiad y ffrâm uchaf yn cael ei fonitro’n gyson trwy ddarllen ar y cymharydd a chofnodir yr anffurfiadau llorweddol yn y log yn union cyn pob llwyth newydd. Mae’r foment, lle mae’r cymharydd yn dangos symudiad sydyn, yn cael ei fabwysiadu fel un sy’n torri tir newydd.
Mae’r prawf cyflym yn cael ei gymhwyso i briddoedd cleiog, y mae eu cydgrynhoi naturiol o dan lwyth newydd yn araf ac yn cyfateb i’r dull hwn o berfformio’r prawf.
Slow yn cael ei berfformio yn yr un modd ag o’r blaen gyda’r unig wahaniaeth bod y grym cneifio llorweddol yn cynyddu mewn cyfwng amser hirach, a all fod yn 2, 5 a 15 mmunud neu hyd nes y cydgrynhoir, h.y. nes bod yr anffurfiannau llorweddol yn dod yn gwbl ddi-nod. Mae cwrs cydgrynhoi o dan effaith grym llorweddol yn cael ei fonitro ar y cymharydd 9 (ffig. 1).
Mae’r prawf araf yn cael ei gymhwyso i bridd tywodlyd neu llychlyd, lle yn achos cynnydd yn y grym cneifio llorweddol mewn cyfnod byr, byddai cneifio’r sampl yn y cyfarpar yn cyflymu oherwydd effaith dŵr dan straen yn y mandyllau, na fyddai’n cyfateb i broses naturiol. Felly, mae’r cyfnod amser yn cynyddu gyda choethder y gronynnau pridd heb eu rhwymo, er mwyn galluogi cydraddoli’r pwysedd dŵr yn y mandyllau pridd â’r pwysedd dŵr allanol. Cyflawnir y cyfartaliad hwn trwy adael digon o amser o dan effaith pob lefel o lwyth llorweddol, fel bod y dŵr dros ben yn y mandyllau yn cael ei wasgu allan trwy’r garreg hidlo.
Yn ogystal â’r profion a grybwyllir, mewn rhai achosion cynhelir prawf cyflym heb gydgrynhoi o dan lwyth fertigol, hy mae’r grym cneifio llorweddol yn cael ei gymhwyso’n syth ar ôl cyflwyno’r sampl i’r cyfarpar a’i lwytho â llwyth fertigol. Fodd bynnag, mae’r dull gweithredu hwn yn cael ei gymhwyso o dan amodau arbennig, megis arglawdd newydd ei osod o bridd clai, sy’n cael ei lwytho’n syth ar ôl yr arglawdd heb ei gywasgu ymlaen llaw.
Pennu ongl ffrithiant mewnol a chydlyniad
Yn seiliedig ar ganlyniadau’r prawf, cyfrifir y straen cneifio
τ=Z/A mewn kp/cm²,
a geir o’r grym cneifio Z mewn kp ar yr eiliad o fethiant ac arwynebedd trawstoriadol y sampl A mewn cm². Gwneir y prawf gyda chyfarpar 3 i 4 wedi’i lwytho â gwasgedd normal gwahanol σ=P/A mewn kp/cm² lle P yw llwyth fertigol y sampl mewn kp. Fel arfer cymerir y gwerthoedd canlynol o bwysau arferol: 1,0; 2,0; 3,0 a 4,0 kp/cm².
Ffig. 2. Diagram o anffurfiannau llorweddol
Yn seiliedig ar y diagram o elfennau ffrithiant mewnol, ceir dau fath o ddiagram 1 a diagram o anffurfiannau llorweddol (ffig. 2).
Ceir y diagram o anffurfiannau llorweddol trwy gymhwyso’r dadleoliad llorweddol ΔL mewn mm o ffrâm uchaf y ddyfais i’r un isaf ar yr echelin abscissa, a geir trwy ddarllen y cymharydd 9, ac ar yr echelin trefn mae’r straen cneifio cyfatebol τ mewn kp. 2).
Yn dibynnu ar gywasgiad pridd, ceir y diagram 1 ar gyfer cywasgedig a diagram 2 ar gyfer deunydd rhydd.
Ar gyfer defnydd cywasgedig, mae’r straen cneifio τ yn cynyddu’n sydyn i ddechrau mewn perthynas â’r dadleoliad llorweddol ΔL hyd at derfyn cymesuredd P, yna’n arafach, lle mae cromlin y diagram 1 yn cynyddu ac yn cyrraedd uchder uchaf B, ac ar ôl hynny mae’r diagram yn gostwng dros hyd llif penodol, i gyrraedd hyd llif penodol. Tybir mai parth dringo llinell syth y diagram dadffurfiad llorweddol, y mae’r cynnydd mewn straen cneifio yn gymesur â’r cynnydd mewn anffurfiad, yw’r ardal o ddadffurfiad elastig. Y tu hwnt i’r terfyn P, mae’r cynnydd mewn straen cneifio yn lleihau yn ôl y cynnydd mewn anffurfiannau ΔL hyd at bwynt uchaf B y diagram. Yn y parth hwn, mae’r deunydd yn dechrau “llifo” ac fe’i mabwysiadir fel ardal o ddadffurfiad plastig. Mae pwynt B uchaf y diagram 1 yn cynrychioli uchafswm y straen cneifio uchafswm τ, a thybir bod toriad pridd yn digwydd ar y pwynt hwn, h.y. mai pwynt B yw’r pwynt torri. Y tu hwnt i bwynt B, mae’r deunydd mewn cyflwr hylif, mae’r cryfder cneifio yn gostwng, a thybir, yn y parth hwn, lle mae’r cysylltiad rhwng y gronynnau wedi’i dorri, mai dim ond ymwrthedd llithro sy’n gwrthwynebu’r grym cneifio llorweddol. Mae’r pwynt G lle mae’r diagram 1 yn troi i’r cyfeiriad llorweddol yn cael ei fabwysiadu fel y ffin llithro.
Gelwir y straen cneifio ar y terfyn methiant B yn gryfder cneifio neu nerth cneifio pur τf, tra gelwir y straen cneifio ar y terfyn cynnyrch G yn gryfder llithro τg.
Ar gyfer deunydd rhydd, mae gan y diagram dadleoli llorweddol hefyd ranbarth elastig gyda therfyn cymesuredd P, ond i lawr yr afon mae rhanbarth plastig hyd at y terfyn llithro G, h.y. mae’r straen cneifio uchaf yn hafal i’r cryfder terfyn, llithro (τ=τg), y tu hwnt i hynny mae cyflwr hylifol y deunydd.
Sl.3. Diagram cneifio, a) ar gyfer priddoedd cydlynol, b) ar gyfer priddoedd anghydlynol
Ceir y diagram cneifio pan roddir y gwasgedd normal σ mewn kp/cm ar echel abscissa2, ac ar yr echelin trefn y cryfder cneifio cyfatebol τf mewn kp/cm2, lle mae’r ddau werth hyn yn cael eu cymhwyso yn yr un raddfa (Ffig.3). Gan fod cryfder cneifio τf y pridd yn cynyddu gyda’r pwysau arferol σ, bydd ar gyfer pwysau gwahanol σ1 cael pwyntiau A, B, C, a D, sy’n cynrychioli cryfderau cneifio cyfatebol.
I gael pwyntiau unigol A, B, C a D ar y diagram3ar gyfer priddoedd cydlynol (ffig.3a), mabwysiadir y cryfder llithro _τ_g. Fodd bynnag, yn achos pridd clai, mae’r deunydd yn dechrau llifo ymhell cyn cyrraedd y terfyn llithro G, ac mae tueddiad i fabwysiadu’r cryfder cneifio ar derfyn cymesuredd P i bennu cydlyniad c ac ongl ffrithiant mewnol y pridd, ond gan ei fod yn gymharol fach, mae’r cryfder cneifio y mae’r anffurfiad ΔL ar y diagram yn cael ei fabwysiadu’n aml ar ei gyfer.2ddwywaith yn fwy na’r dadffurfiad yn y cam blaenorol o lwytho yn y cyfarpar. Mae’r cryfder hwn rhywle rhwng ffin P a B, hynny yw, G (ffig.2).
Cysylltu pwyntiau A, B, C a D ar y diagram 76a yn rhoi diagram cneifio, sef llinell syth mewn profion llwyddiannus. Trwy ymestyn y diagram i’r groesffordd ag echelin y drefn, ar gyfer σ = 0, fe’i ceir yn seiliedig ar batrwm Coulomb τf = c+σ tgϕ bod τf = c = cydlyniad pridd, tra bod goledd y diagram tuag at y llorweddol yn rhoi ongl ffrithiant mewnol. Trwy ymestyn y diagram cneifio ar ochr arall yr echelin trefn, mae’r straen oherwydd cydlyniad pk yn cael ei gael ar echel abscissa, pan fynegir maint y cydlyniad c fel yr hyn sy’n cyfateb i ymwrthedd ffrithiannol:
c = pk tgϕ, o ba le pk = c/tgϕ
Ar gyfer priddoedd anghydlynol, fel tywod, mae’r diagram yn ffig. 3b, sy’n mynd trwy’r tarddiad cyfesuryn, oherwydd ar gyfer σ = 0 cawn τ = 0. Fodd bynnag, os yw’r tywod yn fân ac yn wlyb, mae diagram tebyg i’r un yn ffig. 3a, gyda chydlyniad llai c, sy’n cynrychioli cydlyniad ymddangosiadol. Yn yr achos hwnnw, mae’r straen pk ar yr echelin abscissa estynedig ar ochr arall y tarddiad cyfesurynnol yn cynrychioli’r straen capilari.
Dylid nodi bod pennu cydlyniad pridd a ffrithiant trwy brofion cneifio’n uniongyrchol â nifer o anfanteision, a’r pwysicaf ohonynt yw bod methiant y pridd yn digwydd ar wyneb cneifio a bennwyd ymlaen llaw ac nid ar wyneb y gwrthiant cneifio lleiaf, yn ystod cneifio’r sampl yn y cyfarpar, mae’r arwyneb cneifio yn cael ei leihau oherwydd symudiad y ffrâm cneifio uchaf, mai dim ond yn ystod yr un ffrâm isaf y gellir dadffurfio’r sampl yn ystod y ffrâm isaf. monitro dros gyfnod byr, fel na all y gwrthiant llithro y tu hwnt i’r terfyn reoli toriad i raddau digonol, yn enwedig yn achos pridd meddal pan fo anffurfiadau yn ystod cneifio yn fawr, ac ati.
Prawf cywasgu triaxial
Perfformir y prawf ar gyfarpar triaxial, sydd â chystrawennau gwahanol, ond mae pob un ohonynt yn seiliedig ar yr un egwyddor, sydd fel a ganlyn. Mae’r sampl heb ei aflonyddu ar ffurf rholer yn cael ei osod yn fertigol ar y stondin ac yn agored i bwysau ochrol y màs hylif o bob ochr ac yna i’r pwysedd fertigol, sy’n cynyddu’n raddol, nes bod toriad y sampl yn cael ei achosi ar yr wyneb o wrthwynebiad cneifio lleiaf. Yn seiliedig ar y cryfder cneifio ar yr egwyl, cyfrifir y cydlyniad ac ongl ffrithiant mewnol y pridd.
Disgrifiad o ddyfais triaxial
Ffig. 4. Cyfarpar triaxial
Mae’r cyfarpar triaxial (ffig. 4) yn cynnwys rhan isaf plât gwaelod y siambr, y mae’r stand sampl yn gorwedd arno, ac yn rhan uchaf y piston ar gyfer llwytho’r sampl yn fertigol a’r plât uchaf sy’n cau’r siambr. Y dimensiynau sampl mwyaf cyffredin yw diamedr ϕ=36 mm, uchder h=2,2-2,5_ϕ_. Diamedr y siambr yw D=135mm, uchder H = 180 mm. Mae tiwb cul K1 ar gyfer draenio’r sampl o’r gwaelod yn cychwyn o ganol y stand samplu, sy’n derbyn dŵr o’r sampl trwy blât mandyllog ac yn ei ddraenio y tu allan i’r siambr i mewn i diwb gwydr fertigol C1. Os perfformir y prawf heb ddraenio’r sampl, mae’r sianel hon yn mesur y pwysedd dŵr yn y mandyllau. Yn sylfaen efydd y siambr mae sianel K2 ar gyfer cyflenwad màs hylif er mwyn llenwi’r siambr a chyflawni pwysau ochrol yn y siambr ar y sampl.
Trwy blât uchaf y siambr yn mynd heibio i’r handlen piston ar gyfer llwytho’r sampl. Mae’r sampl yn y siambr wedi’i amgylchynu gan bilen rwber, sy’n cael ei ymestyn ar y ddau ben ac wedi’i gysylltu â’r piston a’r sylfaen trwy gyfrwng modrwyau rwber. Yng nghanol y piston mae sianel K3 ar gyfer draenio’r sampl o’r ochr uchaf.
Mae ochrau’r siambr wedi’u selio’n hermetig gyda silindr Plexiglas sydd wedi’i osod ar blatiau uchaf ac isaf y siambr trwy gylchoedd rwber.
Gosodir y siambr ar sylfaen solet. Mae llwyth arferol y sampl yn cael ei wneud trwy lifer â phwysau, a’r gymhareb amlaf yw 1: 10. Mae’r system ar gyfer cyflawni pwysau ochrol ar y sampl yn y siambr yn cynnwys potel â màs hylif B, sy’n cael ei dwyn i mewn i’r siambr trwy gyfrwng tiwb, manomedr ar gyfer mesur pwysedd aer a photel ag aer cywasgedig. Gosodir cymharydd uwchben y piston ar gyfer llwytho’r sampl i fesur setiad y sampl dan lwyth.
Gellir addasu pwysedd ochrol y màs hylif yn y siambr ar ewyllys gan ddefnyddio’r pwysedd aer yn y botel B, trwy’r falfiau V1 a V2. Mae’r pwysedd hwn yn achosi straen llorweddol yn y sampl σ2 a σ3, sydd oherwydd adran gylchol y sampl yn gyfartal σ2 = σ3.
Gall y màs hylif fod yn ddŵr neu olew distyll, sy’n cael ei ffafrio ar gyfer selio’n well, oherwydd gall dŵr fynd trwy’r sgriwiau. O dan ddylanwad pwysedd aer mewn potel B, mae’r màs hylif yn llenwi’r siambr hyd at falf V6, sydd wedyn yn cau. Mae llwyth fertigol y sampl P, sy’n cael ei drosglwyddo bron yn ddi-ffrithiant i’r sampl trwy’r ddolen piston, wedi’i rannu ag arwynebedd trawsdoriadol y sampl A yn rhoi’r straen fertigol σ1 = P/A
Cynnal prawf cywasgu triaxial
Ar gyfer y sampl prawf, caiff ei brosesu mewn cyfarpar ar wahân, fel bod rholer â diamedr o 36 mm, uchder o 78 mm neu 90 mm yn cael ei gael, y gosodir cerrig hidlo arno o’r brig a’r gwaelod a gosodir pilen rwber arno. Yna gosodir y sampl ynghyd â’r cerrig hidlo ar y stondin yn y siambr, y pennau, mae’r pilenni rwber yn cael eu tynnu dros y stondin a’r piston llwytho a’u diogelu â modrwyau rwber. Yn ôl arfer rhai labordai, fel yr Athro Skempton yn Llundain, mae draeniad y sampl yn y siambr yn ystod y prawf yn cael ei gyflymu trwy leinio ochrau’r sampl â phapur hidlo, a osodir cyn i’r bilen rwber gael ei thynnu ymlaen. Pan gyflwynir y sampl i’r cyfarpar a bod y silindr Plexiglas wedi’i osod yn y platiau uchaf ac isaf, mae’n bosibl cynnal profion, y gellir eu perfformio mewn sawl ffordd, megis y canlynol:
-
Profion heb eu draenio. Yn y profion hyn, ni chaniateir draenio’r sampl wrth gymhwyso’r prawf ochrol a fertigol, tra bod falfiau V4 a V5 ar gau.
-
Profion heb eu draenio gyda chyfuniad. Wrth gymhwyso pwysedd ochrol, mae’r sampl yn cael ei ddraenio (mae falfiau V4 a V5 ar agor), tra yn ystod y defnydd o bwysau fertigol, ni chaniateir draenio (V4 a V5 ar gau).
3_) Samplau wedi’u draenio_. Mae’r sampl yn cael ei ddraenio am gyfnod cyfan y prawf (mae falfiau V4 a V5 ar agor), fel bod cydgrynhoi cyflawn yn digwydd ac nad oes unrhyw ddŵr dan straen yn cael ei greu yn y mandyllau wrth gymhwyso gwasgedd fertigol σ1. Mae’r prawf hwn yn cymryd amser hir, yn enwedig gyda phridd athraidd gwael, oherwydd rhaid cynnal y llwytho fertigol σ1 mewn nifer fawr o gamau bach a rhaid aros am gydgrynhoi ym mhob cam. Yn ogystal, gellir cynnal y profion a grybwyllwyd gyda samplau dirlawn a rhannol dirlawn._
Yn wyneb y posibiliadau a grybwyllwyd uchod, gellir cynnal profion cywasgu triaxial mewn gwahanol amrywiadau a’u haddasu yn ôl y math o bridd o dan amodau llwyth.
Mae’r dyfeisiau, gweithdrefnau, unedau, gwerthoedd a phatrymau a ddisgrifir yn cael eu trosglwyddo o ffynhonnell hanesyddol. Nid yw’r testun yn astudiaeth geodechnegol, protocol labordy, prosiect sylfaen, prawf o sefydlogrwydd llethr neu gynllun cloddio. Rhaid pennu’r dewis o ddull sampl a phrawf, cyflwr draenio a chydgrynhoi, dŵr daear, trefn llwyth, dylanwadau seismig a diogelwch cloddio ar gyfer y pridd a’r adeilad penodol, yn unol â’r rheoliadau cyfredol, gyda’r labordy priodol a’r arbenigwr geodechnegol awdurdodedig.