Determino de kohezio kaj angulo de interna frotado

Hodiaŭ, Savo Kusić koncentriĝas pri lignaj fenestroj, ligno-aluminiaj fenestroj, propraj fenestroj, pordo kaj petoj pri citaĵo. Ĉi tiu teksto restas kiel geoteknika arkivo kaj ne estas oferto por laboratoriotestado, geoteknika dezajno aŭ terremparoj.

Estas pluraj manieroj determini la elementojn de interna grunda rezisto, kohezio kaj la angulo de interna frotado uzante laboratoriotestojn, inter kiuj la _rekta tondo_testo kaj la _triaksa kunpremado_testo estas la plej famaj.

Rekta tondo-sperto

La testo estas farita sur aparato kun rektangula sekcio de tipo A. Casagrandea aŭ sur cirkla aparato de la Hvorsleva tipo. Ni priskribos la eksperimenton per la aparato de rektangula sekcio, kiu estas la plej vaste uzata. En ambaŭ kazoj, la testo estas farita kun neĝenata provaĵo, aŭ kun ĝenita specimeno ĉe la rendimentpunkto, en kiu kazo la testo havas komparan valoron.

Aparato por rekta tondado de rektangula sekcio (fig. 1)

Fig. 1_Sekco de la rekta tonda aparato de Casagrande_

La aparato konsistas el du partoj, la supra kaj malsupra kadro, kie la malsupra estas senmova, dum la supra estas movebla kaj povas esti movita sur la malsupra sub la influo de la horizontala forto Z, kiu agas sur la ebeno de kontakto de la supra kaj malsupra kadro.

La grundprovaĵo estas metita en ŝtala rektangula ringo, kutime de la grandeco 100 × 100 × 30 mm, aŭ tiuj dimensioj kiam skrapita precize. Filtrilaj ŝtonoj estas metitaj super la supro kaj malsupro de la specimeno, kaj tiam ĉio estas metita en la ringon de la aparato, kiu tiam estas plenigita per akvo. Aparato por vertikala ŝarĝo estas metita sur la specimenon. La supra filtrila ŝtono estas konektita al la sistemo de vertikala ŝarĝo de la specimeno, dum la malsupra estas konektita al akvokanaloj, per kiuj la specimeno povas esti konservita en saturita stato dum la provo, por ekskludi ŝajnan koherecon.

Por ekskludi frotadon sur la kontaktsurfacoj inter la supra kaj malsupra kadro, ekzistas aparatoj kun la supra kadro tordita, per kiuj la supra kadro moviĝas sub la efiko de horizontala tonda forto. Krome, la kontaktsurfacoj de la supra kaj malsupra kadro estas kovritaj per vazelino. Alia 2 komparilo por registri vertikalajn kaj horizontalajn deformadojn estas inkluzivita en la aparato.

Farante rektajn tondtestojn

Estas plejparte2specoj de rekta tondtesto: rapida kaj malrapida provo. La rapida testo konsistas en ŝargi la specimenon per certa vertikala premo, kiu kutime sumiĝas al0,50;1,0;2,0;3,0kaj4,0kp/cm2, atendu la solidigon, kiu supozeble estis atingita se la sinkigo dum la tempo de24horoj Δh ≤0,02 mm, kaj tiam horizontala tondforto Z, de grando, estas aplikata1/20aŭ1/40parto de la vertikala forto P, kiu pligrandiĝas ĉiuminute je la sama valoro ĝis la grundo rompiĝas. Dum la aplikado de la horizontala tonda forto, la kurso de movado de la supra kadro estas konstante monitorita per legado sur la komparilo kaj la horizontalaj deformadoj estas registritaj en la ŝtipo tuj antaŭ ĉiu nova ŝarĝo. La momento, en kiu la komparilo montras subitan movon, estas adoptita kiel pionira.

La rapida testo estas aplikata al argilaj grundoj, kies natura solidiĝo sub nova ŝarĝo estas malrapida kaj respondas al ĉi tiu metodo de plenumi la teston.

Slow-testo estas farita en simila maniero kiel antaŭe kun la nura diferenco ke la horizontala tondforto pliiĝas en pli longa tempointervalo, kiu povas esti 2, 5 kaj 15 mminutoj aŭ ĝis firmiĝo, t.e. ĝis la horizontalaj deformadoj iĝas tute sensignivaj. La kurso de firmiĝo sub la efiko de horizontala forto estas monitorita sur la komparilo 9 (fig. 1).

La malrapida testo estas aplikata al sabla aŭ polva grundo, kie en la kazo de pliiĝo de la horizontala tondforto en mallonga tempointervalo, la tondado de la specimeno en la aparato akcelus pro la efiko de streĉita akvo en la poroj, kiu ne respondus al natura procezo. Tial, la tempintervalo pliiĝas kun la fajneco de la nebinditaj grundaj partikloj, por ebligi egaligon de la akvopremo en la grundaj poroj kun la ekstera akvopremo. Ĉi tiu egaligo estas atingita lasante sufiĉe da tempo sub la efiko de ĉiu nivelo de horizontala ŝarĝo, tiel ke la troa akvo en la poroj estas elpremita tra la filtrila ŝtono.

Aldone al la menciitaj provoj, en certaj kazoj oni faras rapidan provon sen firmiĝo sub vertikala ŝarĝo, t.e. la horizontala tonda forto estas aplikata tuj post enkonduko de la specimeno en la aparaton kaj ŝarĝo de ĝi per vertikala ŝarĝo. Tamen, ĉi tiu ekzekutmetodo estas aplikata sub specialaj kondiĉoj, kiel la kazo de ĵus instalita riverdigo farita el argila grundo, kiu estas ŝarĝita tuj post riverdigo sen antaŭa kompaktado.

Determino de la angulo de interna frotado kaj kohezio

Surbaze de la testrezultoj, la tonda streĉo

τ=Z/A en kp/cm², ​

kiu estas akirita de la tonda forto Z en kp en la momento de fiasko kaj la sekca areo de la specimeno A en cm². La testo estas farita per 3 al 4 aparato ŝarĝita kun malsama normala premo σ=P/A en kp/cm² kie P estas la vertikala ŝarĝo de la provaĵo en kp. La sekvaj valoroj de normalaj premoj estas kutime prenitaj: 1,0; 2,0; 3,0 kaj 4,0 kp/cm².

Fig. 2. Diagramo de horizontalaj deformadoj

Surbaze de la diagramo de internaj frikciaj elementoj, oni ricevas du specojn de diagramoj 1 kaj diagramo de horizontalaj deformadoj (fig. 2).

La diagramo de horizontalaj deformadoj estas akirita aplikante la horizontalan delokiĝon ΔL en mm de la supra kadro de la aparato al la malsupra sur la abscisa akso, kiu estas akirita per legado de la komparilo 9, kaj sur la ordonita akso la ekvivalentan tondan streĉon τ en kp/cm² (fig. 2).

Dependi de grunda kompaktado, la diagramo 1 por kompaktigita kaj diagramo 2 por loza materialo estas akirita.

Por kompaktigita materialo, la tonda streĉo τ unue pligrandiĝas sufiĉe akre rilate al la horizontala movo ΔL ĝis la limo de proporcieco P, poste pli malrapide, dum la kurbo de la diagramo1pliiĝas kaj atingas la maksimuman altecon B, post kio la diagramo malpliiĝas je certa longo, por finfine atingi horizontalan fluon. La zono de rektlinia grimpado de la horizontala deforma diagramo, en kiu la pliiĝo de tonda streĉo estas proporcia al la pliiĝo de deformado, estas supozita esti la areo de elasta deformado. Preter la limo P, la pliiĝo de tonda streĉo malpliiĝas laŭ la pliiĝo de deformadoj ΔL ĝis la plej alta punkto B de la diagramo. En ĉi tiu zono, la materialo komencas “flui” kaj ĝi estas adoptita kiel areo de plasta deformado. La plej alta punkto de la B-diagramo1reprezentas la maksimuman tondstreĉon max τ, kaj estas supozite ke grundrompo okazas ĉe tiu punkto, t.e. tiu punkto B estas la rompopunkto. Preter punkto B, la materialo estas en likva stato, la tondforto malpliiĝas, kaj estas supozite ke en ĉi tiu zono, kie la ligo inter la partikloj estas rompita, ekzistas nur glita rezisto kiu kontraŭbatalas la horizontalan tondforton. Punkto G kie la diagramo1pasas en la horizontala direkto estas adoptita kiel la glita limo.

La tondstreĉo ĉe la malsukceslimo B estas nomita la tondforto aŭ pura tondforto τf, dum la tondstreso ĉe la cedelimo G estas nomita la glitforto τg.

Por loza materialo, la horizontala movodiagramo ankaŭ havas elastan regionon kun proporcieclimo P, sed laŭflue estas plasta regiono ĝis la glita limo G, t.e. la maksimuma tondstreĉo estas egala al la limforto, glito (τ=τg), preter kiu la likva stato de la materialo.

Sl.3. Tonddiagramo, a) por koheraj grundoj, b) por nekoheraj grundoj

La tonddiagramo estas akirita kiam la normala premo σ en kp/cm estas aplikata al la abscisa akso2, kaj sur la ordonita akso la responda tondforto τf en kp/cm2, kie ambaŭ ĉi tiuj valoroj estas aplikataj en la sama skalo (Fig.3). Ĉar la tondforto τf de la grundo pliiĝas kun la normala premo σ, ĝi estos por malsamaj premoj σ1 akiru punktojn A, B, C kaj D, kiuj reprezentas la respondajn tondfortojn.

Por akiri individuajn punktojn A, B, C kaj D sur la diagramo3por koheraj grundoj (fig.3a), la glitforto _τ_g estas adoptita. Tamen, en la kazo de argila grundo, la materialo komencas flui longe antaŭ ol la glitlimo G estas atingita, kaj ekzistas tendenco adopti la tondforton ĉe la limo de proporcieco P por determini la kohezion c kaj la angulon de interna frotado de la grundo, sed ĉar ĝi estas relative malgranda, la tondforto por kiu la deformado ΔL estas ofte adoptita sur la diagramo.2duoble pli granda ol la deformado en la antaŭa etapo de ŝarĝo en la aparato. Ĉi tiu forto estas ie inter la limo de P kaj B, tio estas, G (fig.2).

Konektante punktojn A, B, C kaj D sur diagramo 76a donas tonddiagramon, kiu estas rekto en sukcesaj testoj. Etendante la diagramon al la intersekciĝo kun la ordigita akso, por σ = 0, ĝi estas akirita surbaze de la Coulomb-padrono τf = c+σ tgϕ ke τf = c = grundkohezio, dum la deklivo de la diagramo direkte al la horizontalo donas la angulon de interna frikcio. Etendante la tonddiagramon sur la alian flankon de la ordigita akso, la streĉo pro kohezio pk estas akirita sur la abscisa akso, kiam la grando de kohezio c estas esprimita kiel la ekvivalento de frikcia rezisto:

c = pk tgϕ, de kie pk = c/tgϕ

Por nekoheraj grundoj, kiel sablo, la diagramo en fig. 3b, kiu pasas tra la koordinata origino, ĉar por σ = 0 ni ricevas τ = 0. Tamen, se la sablo estas fajngrajna kaj malseka, diagramo simila al tiu en fig. 3a, kun pli malgranda kohezio c, kiu reprezentas ŝajnan kohezion. En tiu kazo, la streso pk sur la plilongigita abscisa akso sur la alia flanko de la koordinata origino reprezentas la kapilaran streson.

Oni devas rimarki, ke la determino de grunda kohezio kaj frotado per rekta tondtestado havas plurajn malavantaĝojn, la plej gravaj el kiuj estas, ke grunda fiasko okazas sur antaŭfiksita tondsurfaco kaj ne sur la surfaco de malplej tondrezisto, ke dum tondado de la specimeno en la aparato, la tondsurfaco malpliiĝas pro la pli malalta deformado, tiam pro la pli malalta deformado sur la kadro. la specimeno dum tondado nur povas esti monitorita sur mallonga longo, tiel ke la glita rezisto preter la limo ne povas kontroli frakturon en sufiĉa mezuro, precipe en la kazo de mola grundo kiam deformadoj dum tondado estas grandaj, ktp.

Triaksa kunprema testo

La testo estas farita sur triaksa aparato, kiu havas malsamajn konstruojn, sed ĉiuj baziĝas sur la sama principo, kio estas jena. La neĝenata specimeno en formo de rulilo estas metita vertikale sur la standon kaj elmontrita al la flanka premo de la likva maso de ĉiuj flankoj kaj poste al la vertikala premo, kiu iom post iom pliiĝas, ĝis frakturo de la specimeno estas kaŭzita sur la surfaco de malplej tonda rezisto. Surbaze de la tondforto ĉe rompo, la kohezio kaj la angulo de interna frikcio de la grundo estas kalkulitaj.

Priskribo de triaksa aparato

Fig. 4. Triaksa aparato

La triaksa aparato (fig. 4) konsistas el la malsupra parto de la bazplato de la kamero, sur kiu ripozas la specimena stando, kaj en la supra parto de la piŝto por vertikala ŝarĝo de la specimeno kaj la supra plato, kiu fermas la ĉambron. La plej oftaj specimenaj dimensioj estas diametro ϕ=36 mm, alteco h=2,2-2,5_ϕ_. La diametro de la kamero estas D=135mm, alteco H = 180 mm. Mallarĝa tubo K1 por drenado de la provaĵo de la fundo komenciĝas de la centro de la provaĵostando, kiu ricevas akvon de la provaĵo tra pora plato kaj drenas ĝin ekster la kamero en vertikalan vitrotubon C1. Se la testo estas farita sen drenado de la specimeno, ĉi tiu kanalo servas por mezuri la akvopremon en la poroj. En la bronza bazo de la kamero estas kanalo K2 por liverado de likva maso por plenigi la kameron kaj atingi flankan premon en la kamero sur la specimeno.

Tra la supra plato de la ĉambro pasas la piŝta tenilo por ŝarĝi la specimenon. La specimeno en la kamero estas ĉirkaŭita de kaŭĉuka membrano, kiu estas etendita ĉe ambaŭ finoj kaj estas konektita al la piŝto kaj la bazo per kaŭĉukaj ringoj. En la mezo de la piŝto estas kanalo K3 por drenado de la specimeno de la supra flanko.

La flankoj de la kamero estas hermetike sigelitaj per Pleksiglasa cilindro kiu estas fiksita al la supraj kaj malsupraj platoj de la kamero per kaŭĉukaj ringoj.

La kamero estas metita sur solidan bazon. La normala ŝarĝo de la provaĵo estas farita per levilo kun pezoj, kies rilatumo plej ofte estas 1: 10. La sistemo por atingi flankan premon sur la specimeno en la ĉambro konsistas el botelo kun likva maso B, kiu estas enportata en la ĉambron per tubo, manometro por mezuri aerpremon kaj botelo kun kunpremita aero. Komparilo estas metita super la piŝto por ŝarĝi la provaĵon por mezuri la setlejon de la provaĵo sub ŝarĝo.

La flanka premo de la likva maso en la kamero povas esti ĝustigita laŭvole uzante la aerpremon en la botelo B, per la valvoj V1 kaj V2. Tiu premo kaŭzas horizontalajn stresojn en la provaĵo σ2 kaj σ3, kiuj pro la cirkla sekcio de la provaĵo estas egaligitaj σ2 = σ3.

La likva maso povas esti distilita akvo aŭ oleo, kiu estas preferita por pli bona sigelo, ĉar akvo povas trairi la ŝraŭbojn. Sub la influo de aerpremo en botelo B, la likva maso plenigas la kameron ĝis valvo V6, kiu poste fermiĝas. La vertikala ŝarĝo de la provaĵo P, kiu estas transdonita preskaŭ senfrikcio al la provaĵo per la piŝttenilo, dividita per la sekca areo de la provaĵo A donas la vertikalan streĉon σ1 = P/A

Efektivigo de triaksa kunprema testo

Por la prova specimeno, ĝi estas prilaborita en aparta aparato, tiel ke rulilo kun diametro de 36 mm, alteco de 78 mm aŭ 90 mm estas akirita, sur kiu filtrilaj ŝtonoj estas metitaj de la supro kaj malsupro kaj kaŭĉuka membrano estas surmetita. Tiam la specimeno kune kun la filtrilaj ŝtonoj estas metita sur la standon en la kamero, la finoj, la kaŭĉukaj membranoj estas tiritaj super la stando kaj la ŝarĝa piŝto kaj sekurigitaj per kaŭĉukaj ringoj. Laŭ la praktiko de certaj laboratorioj, kiel Prof. Skempton en Londono, drenado de la specimeno en la kamero dum la testo estas akcelita tegante la flankojn de la specimeno per filtrila papero, kiu estas metita antaŭ ol la kaŭĉuka membrano estas tirita sur. Kiam la specimeno estas enkondukita en la aparaton kaj la Plexiglas-cilindro estas fiksita en la supraj kaj malsupraj platoj, eblas fari provojn, kiuj povas esti faritaj en pluraj manieroj, kiel la sekvaj:

1. Nedrenitaj provoj. En ĉi tiuj provoj, drenado de la specimeno ne estas permesita dum la aplikado de la flanka kaj vertikala provo, dum valvoj V4 kaj V5 estas fermitaj.

2. Nedrenitaj provoj kun firmiĝo. Dum aplikado de flanka premo, la specimeno estas drenita (valvoj V4 kaj V5 estas malfermitaj), dum dum aplikado de vertikala premo, drenado ne estas permesita (V4 kaj V5 estas fermitaj).

3_) Drenitaj specimenoj_. La provaĵo estas drenita dum la tuta tempodaŭro de la testo (valvoj V4 kaj V5 estas malfermitaj), tiel ke kompleta firmiĝo okazas kaj neniu streĉita akvo estas kreita en la poroj dum la apliko de vertikala premo σ1. Ĉi tiu provo daŭras longan tempon, precipe kun malbone trapenetrebla grundo, ĉar la vertikala ŝarĝo σ1 devas esti efektivigita en granda nombro da malgrandaj stadioj kaj firmiĝo devas esti atendita en ĉiu stadio. Krome, la menciitaj provoj povas esti faritaj per saturitaj kaj parte saturitaj specimenoj_._

Konsiderante la menciitajn eblecojn, triaksaj kunpremaj provoj povas esti faritaj en malsamaj variantoj kaj alĝustigitaj laŭ la speco de grundo sub ŝarĝkondiĉoj.

La aparatoj, proceduroj, unuoj, valoroj kaj ŝablonoj priskribitaj estas transdonitaj de historia fonto. La teksto ne estas geoteknika studo, laboratoria protokolo, fondprojekto, pruvo de deklivstabileco aŭ elfosadplano. La elekto de specimeno kaj testmetodo, stato de drenado kaj firmiĝo, subtera akvo, ŝarĝreĝimo, sismaj influoj kaj elfosa sekureco devas esti determinita por la specifa grundo kaj konstruaĵo, laŭ aktuala regularo, kun la taŭga laboratorio kaj rajtigita geoteknika fakulo.