Co-dhùnadh co-leanailteachd agus ceàrn suathaidh a-staigh

An-diugh, tha Savo Kusić ag amas air uinneagan fiodha, uinneagan fiodha-alùmanum, uinneagan àbhaisteach, doras agus iarrtasan airson luachan. Tha an teacsa seo fhathast na thasglann geo-teicnigeach agus chan eil e na thairgse airson deuchainn obair-lann, dealbhadh geo-teicnigeach no obair-talmhainn.

Tha grunn dhòighean ann air na h-eileamaidean de sheasamh talmhainn a-staigh, co-leanailteachd agus ceàrn suathaidh a-staigh a dhearbhadh le bhith a’ cleachdadh deuchainnean obair-lann, agus am measg sin is e an deuchainn direct shear agus an deuchainn teannachaidh triaxial an fheadhainn as ainmeil.

Eòlas rùsgaidh dìreach

Thèid an deuchainn a dhèanamh air inneal le earrann ceart-cheàrnach de sheòrsa A. Casagrandea no air inneal cruinn den t-seòrsa Hvorsleva. Bheir sinn cunntas air an deuchainn leis an inneal de roinn ceart-cheàrnach, a tha air a chleachdadh as fharsainge. Anns gach suidheachadh, thèid an deuchainn a dhèanamh le sampall gun dragh, no le sampall draghail aig a ’phuing toraidh, agus sa chùis sin tha luach coimeasach aig an deuchainn.

Inneal airson a bhith a’ rùsgadh dìreach earrann ceart-cheàrnach (fig. 1)

Fig. 1_Tron earrann de dh’ inneal rùsgaidh dìreach Casagrande_

Tha an inneal air a dhèanamh suas de dhà phàirt, am frèam àrd is ìosal, far a bheil am fear ìosal statach, fhad ‘s a tha an tè gu h-àrd gluasadach agus faodar a ghluasad air an fhear as ìsle fo bhuaidh an fheachd chòmhnard Z, a bhios ag obair air plèana conaltraidh an fhrèam àrd is ìosal.

Tha an sampall talmhainn air a chuir ann am fàinne ceart-cheàrnach stàilinn, mar as trice den mheud 100 × 100 × 30 mm, no na tomhasan sin nuair a thèid an sgrìobadh gu ceart. Tha clachan sìoltachain air an cur thairis air mullach is bonn an t-sampall, agus an uairsin thèid a h-uile càil a chuir ann am fàinne an inneal, a tha an uairsin air a lìonadh le uisge. Tha inneal airson luchdachadh dìreach air a chuir air an sampall. Tha a ’chlach sìoltachain àrd ceangailte ris an t-siostam luchdachadh dìreach den sampall, fhad‘ s a tha am fear as ìsle ceangailte ri seanalan uisge, leis an urrainnear an sampall a chumail ann an staid shàthaichte rè an deuchainn, gus co-leanailteachd follaiseach a thoirmeasg.

Gus casg a chuir air suathadh air na h-uachdaran conaltraidh eadar an fhrèam àrd is ìosal, tha innealan ann leis an fhrèam àrd air a thoinneamh, leis am bi am frèam àrd a’ gluasad fo bhuaidh feachd rùsgaidh chòmhnard. A bharrachd air an sin, tha uachdar conaltraidh an fhrèam àrd is ìosal air a chòmhdach le jelly petroleum. Tha coimeasadair 2 eile airson a bhith a’ clàradh deformations dìreach is còmhnard air a thoirt a-steach don inneal.

A’ dèanamh deuchainnean rùsgaidh dìreach

Tha sa mhòr-chuid ann2seòrsaichean de dheuchainn rùsgaidh dìreach: fast agus slow test. Tha an deuchainn quick a’ toirt a-steach a bhith a’ luchdachadh an sampall le cuideam dìreach sònraichte, a bhios mar as trice a’ tighinn gu0,50;1,0;2,0;3,0agus4,0kp/cm2, feitheamh ris an daingneachadh, a thathas a’ gabhail ris gun deach a choileanadh ma thèid an subsadaidh rè ùine an24uair Δh ≤0,02 mm, agus an uairsin thèid feachd rùsgaidh còmhnard Z, de mheud, a chuir an sàs1/20neo1/40pàirt den fheachd dhìreach P, a bhios ag àrdachadh gach mionaid leis an aon luach gus am bris an talamh. Nuair a thathar a’ cleachdadh an fheachd rùsgaidh chòmhnard, thathas an-còmhnaidh a’ cumail sùil air gluasad an fhrèam àrd le bhith a’ leughadh air a’ choimeasair agus tha na deformations còmhnard air an clàradh sa log dìreach ro gach luchd ùr. Thathas a’ gabhail ris a’ mhionaid, anns a bheil an coimeasair gluasad gu h-obann, mar bhriseadh-talmhainn.

Tha an deuchainn luath air a chuir an sàs ann an ùir crèadha, aig a bheil an daingneachadh nàdarra fo luchd ùr slaodach agus a rèir an dòigh seo airson an deuchainn a dhèanamh.

Slow san aon dòigh ‘s a bha e roimhe leis an aon eadar-dhealachadh gu bheil an fheachd rùsgaidh chòmhnard ag àrdachadh ann an ùine nas fhaide, a dh’ fhaodadh a bhith 2, 5 agus 15 mminutes no gus an tèid an daingneachadh, ie gus am fàs na deformations còmhnard gu tur neo-chomharraichte. Thathas a’ cumail sùil air a’ chùrsa daingneachaidh fo bhuaidh feachd chòmhnard air a’ choimeasar 9 (fig. 1).

Tha an deuchainn slaodach air a chuir an sàs ann an ùir gainmhich no dusty, far am biodh àrdachadh ann am feachd rùsgaidh chòmhnard ann an ùine ghoirid, bhiodh rùsgadh an t-sampall san inneal a’ luathachadh mar thoradh air buaidh uisge le cuideam anns na pores, nach biodh a’ freagairt ri pròiseas nàdarra. Mar sin, bidh an ùine a’ dol am meud le cho math ‘s a tha na gràinean talmhainn gun cheangal, gus an tèid cuideam uisge ann am pores na h-ùire a cho-chothromachadh leis a’ chuideam uisge a-muigh. Tha an co-ionannachd seo air a choileanadh le bhith a’ fàgail ùine gu leòr fo bhuaidh gach ìre de luchd còmhnard, gus am bi cus uisge anns na pores air a bhrùthadh a-mach tron chloich sìoltachain.

A bharrachd air na deuchainnean a chaidh ainmeachadh, ann an cuid de chùisean thèid deuchainn sgiobalta a dhèanamh gun daingneachadh fo luchd dìreach, ie thèid an fheachd rùsgaidh chòmhnard a chuir an sàs sa bhad às deidh an sampall a thoirt a-steach don inneal agus a luchdachadh le luchd dìreach. Ach, tha an dòigh cur gu bàs seo air a chuir an sàs fo chumhachan sònraichte, leithid cùis bruaich ùr air a dhèanamh le ùir crèadha, a tha air a luchdachadh dìreach às deidh uchdan gun choimeas ro-làimh.

Co-dhùnadh ceàrn brisidh a-staigh agus co-leanailteachd

Stèidhichte air toraidhean an deuchainn, tha an cuideam rùsgaidh

τ=Z/A ann an kp/cm²,

a gheibhear bhon fheachd rùsgaidh Z ann an kp aig an àm fàilligeadh agus an raon tar-roinneil den sampall A ann an cm². Tha an deuchainn air a dhèanamh le inneal 3 gu 4 air a luchdachadh le cuideam àbhaisteach eadar-dhealaichte σ=P/A ann an kp/cm² far a bheil P mar luchd dìreach an t-sampall ann an kp. Mar as trice thèid na luachan a leanas de chuideam àbhaisteach a ghabhail: 1,0; 2,0; 3,0 agus 4,0 kp/cm².

Fig. 2. Diagram de chruthan còmhnard

Stèidhichte air an diagram de eileamaidean brisidh a-staigh, gheibhear dà sheòrsa de dhiagram 1 agus diagram de dhì-fhoirmean còmhnard (fig. 2).

Gheibhear an diagram deformations còmhnard le bhith a’ cur an gluasad còmhnard ΔL ann am mm de fhrèam àrd an inneil ris an fhear as ìsle air an axis abscissa, a gheibhear le bhith a’ leughadh an coimeas 9, agus air an axis òrduigh an cuideam rùsgaidh co-fhreagarrach τ ann an kp/. 2).

A rèir teannachadh na talmhainn, gheibhear an diagram 1 airson teannadh agus diagram 2 airson stuth sgaoilte.

Airson stuth dùmhail, bidh an cuideam rùsgaidh τ a’ meudachadh an-toiseach caran mòr a thaobh an gluasad còmhnard ΔL suas gu crìoch co-rèireachd P, agus an uairsin nas slaodaiche, far am bi lùb an diagram 1 ag àrdachadh agus a’ ruighinn àirde B, às deidh sin bidh an diagram a’ dol sìos thar fad sruth sònraichte, gus mu dheireadh thall a’ ruigsinn fad sruth sònraichte. Thathas den bheachd gur e an raon sreap loidhne dhìreach den diagram deformation chòmhnard, anns a bheil an àrdachadh ann an cuideam rùsgaidh a rèir an àrdachadh ann an deformation, an raon de dhì-dhealbhadh elastagach. Seachad air a’ chrìoch P, tha an àrdachadh ann an cuideam rùsgaidh a’ dol sìos a rèir an àrdachaidh ann an deformations ΔL suas gu puing B as àirde na diagram. Anns a ‘chrios seo, tha an stuth a’ tòiseachadh “a ’sruthadh” agus thathar ga chleachdadh mar raon de dhì-fhoirmeachadh plastaig. Tha a’ phuing B as àirde den diagram 1 a’ riochdachadh an cuideam rùsgaidh as àirde τ, agus thathar a’ gabhail ris gu bheil bristeadh talmhainn a’ tachairt aig an ìre seo, i.e. gur e puing B am puing brisidh. Seachad air puing B, tha an stuth ann an staid leaghan, tha an neart rùsgaidh a’ dol sìos, agus thathas a’ gabhail ris anns a’ chrios seo, far a bheil an ceangal eadar na mìrean briste, nach eil ann ach strì an aghaidh sleamhnachadh a chuireas an aghaidh feachd rùsgaidh chòmhnard. Thathas a’ gabhail ris a’ phuing G far a bheil an diagram 1 a’ tionndadh chun t-slighe chòmhnard mar chrìoch sleamhnachaidh.

Canar an cuideam rùsgaidh aig crìoch fàilligeadh B an neart rùsgaidh no neart rùsgaidh _ τf, agus canar an neart sleamhnachadh τg.

Airson stuth sgaoilte, tha roinn elastagach aig an diagram gluasaid chòmhnard cuideachd le crìoch co-rèireachd P, ach shìos an abhainn tha sgìre plastaig suas gu crìoch sleamhnachadh G, i.e. tha an cuideam rùsgaidh as àirde co-ionann ris an neart crìche, sleamhnachadh (τ=τg), nas fhaide na sin staid leaghaidh an stuth.

Sl.3. Diagram rùsgaidh, a) airson ùirean ciallach, b) airson ùirean neo-chinnteach

Gheibhear an diagram rùsgaidh nuair a chuirear an cuideam àbhaisteach σ ann an kp/cm air an axis abscissa2, agus air an axis òrduigh an neart rùsgaidh co-fhreagarrach τf ann an kp/cm2, far a bheil an dà luach sin air an cur an sàs san aon sgèile (Fig.3). Leis gu bheil neart rùsgaidh τf na h-ùir ag àrdachadh leis a’ chuideam àbhaisteach σ, bidh e airson diofar chuideaman σ1 faigh puingean A, B, C, agus D, a tha a’ riochdachadh na neartan rùsgaidh co-fhreagarrach.

Gus puingean fa leth A, B, C agus D fhaighinn air an diagram3airson ùirean ciallach (fig.3a), thathas a’ gabhail ris an neart sleamhnachaidh _τ_g. Ach, a thaobh ùir crèadha, bidh an stuth a ’tòiseachadh a’ sruthadh fada mus ruigear a ’chrìoch sleamhnachaidh G, agus tha e dualtach gabhail ris an neart rùsgaidh aig crìoch co-rèireachd P gus co-leanailteachd c agus ceàrn brisidh a-staigh na h-ùir a dhearbhadh, ach leis gu bheil e an ìre mhath beag, thathas gu tric a’ gabhail ris an neart rùsgaidh airson a bheil an deformation ΔL air an diagram2dà uair nas motha na an deformation aig an ìre roimhe de luchdachadh san inneal. Tha an neart seo an àiteigin eadar crìoch P agus B, is e sin, G (fig.2).

A’ ceangal puingean A, B, C agus D air an diagram 76a a’ toirt seachad diagram rùsgaidh, a tha na loidhne dhìreach ann an deuchainnean soirbheachail. Le bhith a’ leudachadh an diagram chun an eadar-ghearradh leis an axis òrduigh, airson σ = 0, gheibhear e stèidhichte air pàtran Coulomb τf = c+σ tgϕ gu bheil τf = c = co-leanailteachd ùir, fhad ‘s a tha leathad na diagram a dh’ionnsaigh a’ chòmhnard a’ toirt ceàrn suathaidh a-staigh. Le bhith a’ leudachadh an diagram rùsgaidh air taobh eile na h-axis òrduigh, gheibhear an cuideam mar thoradh air co-leanailteachd pk air an axis abscissa, nuair a tha meud co-leanailteachd c air a chuir an cèill mar a tha co-ionann ri strì an aghaidh brisidh:

c = pk tgϕ, cò às a thàinig pk = c/tgϕ

Airson ùirean neo-chinnteach, leithid gainmheach, tha an diagram ann am fige. 3b, a thèid tro thùs a’ cho-chomharran, oir airson σ = 0 gheibh sinn τ = 0. Ge-tà, ma tha an gainmheach mìn agus fliuch, diagram coltach ris an fhear ann am fige. 3a, le co-leanailteachd nas lugha c, a tha a’ riochdachadh co-leanailteachd follaiseach. Anns a ’chùis sin, tha an cuideam pk air an axis abscissa leudaichte air taobh eile an tùs co-òrdanachaidh a’ riochdachadh an cuideam capillary.

Bu chòir a thoirt fa-near gu bheil grunn eas-bhuannachdan ann a bhith a’ dearbhadh co-leanailteachd talmhainn agus suathadh le bhith a’ dèanamh deuchainn rùsgaidh dìreach, agus is e an rud as cudromaiche dhiubh sin gu bheil fàiligeadh talmhainn a’ tachairt air uachdar rùsgaidh ro-shuidhichte agus chan ann air uachdar an aghaidh rùsgaidh as lugha, nuair a bhios an sampall a’ rùsgadh san inneal, gu bheil an uachdar rùsgaidh air a lughdachadh mar thoradh air gluasad an t-sampall as ìsle, nach urrainn ach an t-sampall as ìsle a bhith air a ghluasad air an fhrèam ìosal. air a sgrùdadh thar ùine ghoirid, gus nach urrainn don strì an aghaidh sleamhnachadh nas fhaide na a’ chrìoch smachd a chumail air bristeadh gu ìre, gu h-àraidh ann an cùis ùir bhog nuair a tha deformations rè rùsgadh mòr, msaa.

Deuchainn teannachaidh triaxial

Tha an deuchainn air a dhèanamh air inneal triaxial, aig a bheil togalaichean eadar-dhealaichte, ach tha iad uile stèidhichte air an aon phrionnsapal, a tha mar a leanas. Tha an sampall gun dragh ann an cruth rolair air a chuir gu dìreach air an ionad agus fosgailte do chuideam taobhach an tomad leaghan bho gach taobh agus an uairsin chun chuideam dìreach, a bhios ag àrdachadh mean air mhean, gus an tèid briseadh an t-sampall adhbhrachadh air uachdar an aghaidh rùsgaidh as lugha. A rèir an neart rùsgaidh aig àm briseadh, thathas a’ tomhas co-leanailteachd agus ceàrn brisidh a-staigh na h-ùir.

Tuairisgeul air inneal triaxial

Fig. 4. Inneal triaxial

Tha an inneal triaxial (fig. 4) air a dhèanamh suas anns a’ phàirt ìosal de phlàta bonn an t-seòmair, air a bheil seasamh an t-sampall na laighe, agus ann am pàirt àrd an piston airson luchdachadh dìreach den sampall agus a’ phlàta àrd a dhùineas an seòmar. Is e na tomhasan sampall as cumanta trast-thomhas ϕ=36 mm, àirde h=2,2-2,5_ϕ_. ’S e trast-thomhas an t-seòmair D=135mm, àirde H = 180 mm. Bidh tiùb cumhang K1 airson an sampall a dhrèanadh bhon bhonn a’ tòiseachadh bho mheadhan seasamh an t-sampall, a gheibh uisge bhon sampall tro phlàta porous agus ga dhrèanadh taobh a-muigh an t-seòmair gu tiùb glainne dìreach C1. Ma thèid an deuchainn a dhèanamh gun a bhith a’ drèanadh an sampall, bidh an sianal seo a ’tomhas cuideam uisge anns na pores. Ann am bonn umha an t-seòmair tha sianal K2 airson solar tomad leaghaidh gus an seòmar a lìonadh agus cuideam taobhach a choileanadh san t-seòmar air an sampall.

Tro phlàta àrd an t-seòmair a’ dol seachad air an làmh piston airson an sampall a luchdachadh. Tha an sampall anns an t-seòmar air a chuairteachadh le membran rubair, a tha air a leudachadh aig gach ceann agus a tha ceangailte ris an piston agus a ’bhonn le fàinneachan rubair. Ann am meadhan an piston tha sianal K3 airson an sampall a dhrèanadh bhon taobh shuas.

Tha taobhan an t-seòmair air an seuladh gu hermetical le siolandair Plexiglas a tha ceangailte ri truinnsearan àrda is ìosal an t-seòmair tro fhàinneachan rubair.

Tha an seòmar air a chuir air bunait chruaidh. Tha luchdachadh àbhaisteach an t-sampall air a dhèanamh tro luamhan le cuideaman, agus mar as trice tha an co-mheas 1: 10. Tha an siostam airson cuideam taobhach a choileanadh air an sampall san t-seòmar air a dhèanamh suas de bhotal le tomad lionn B, a thèid a thoirt a-steach don t-seòmar le tiùb, manometer airson cuideam èadhair a thomhas agus botal le èadhar teann. Tha coimeasair air a chuir os cionn an piston airson an sampall a luchdachadh gus rèiteachadh an t-sampall fo luchd a thomhas.

Faodar cuideam taobhach an tomad leaghaidh san t-seòmar atharrachadh aig toil le bhith a’ cleachdadh cuideam an èadhair anns a’ bhotal B, tro na bhalbhaichean V1 agus V2. Bidh an cuideam seo ag adhbhrachadh cuideaman còmhnard anns an t-sampall σ2 agus σ3, a tha mar thoradh air earrann cruinn an t-sampall air an co-ionannachd σ2 = σ3.

Faodar an tomad leaghaidh a bhith air a tharraing le uisge no ola, a tha nas fheàrr airson seulachadh nas fheàrr, oir faodaidh uisge a dhol tro na sgriothan. Fo bhuaidh cuideam èadhair ann am botal B, bidh an tomad leaghaidh a ’lìonadh an t-seòmar suas gu bhalbhaichean V6, a dhùineas an uairsin. Tha luchd dìreach an t-sampall P, a thèid a ghluasad cha mhòr gun suathadh chun sampall tron ​​làimhseachadh piston, air a roinn le raon tar-roinneil an t-sampall A a’ toirt an cuideam dìreach σ1 = P/A

A’ dèanamh deuchainn teannachaidh triaxial

Airson an sampall deuchainn, tha e air a phròiseasadh ann an inneal air leth, gus am faighear rolair le trast-thomhas de 36 mm, àirde 78 mm no 90 mm, air a bheil clachan sìoltachaidh air an cur bhon mhullach is bhon bhonn agus air membran rubair a chuir air. An uairsin tha an sampall còmhla ris na clachan sìoltachain air a chuir air an stand anns an t-seòmar, na cinn, tha na buill-bodhaig rubair air an tarraing thairis air an stand agus am piston luchdachaidh agus air an daingneachadh le fàinneachan rubair. A rèir cleachdadh deuchainn-lannan sònraichte, leithid an t-Oll. Skempton ann an Lunnainn, tha drèanadh an t-sampall san t-seòmar rè an deuchainn air a luathachadh le bhith a’ lìnigeadh taobhan an t-sampall le pàipear sìoltachain, a thèid a chuir mus tèid an membran rubair a tharraing air. Nuair a thèid an sampall a thoirt a-steach don uidheamachd agus an siolandair Plexiglas air a shuidheachadh anns na truinnsearan àrda is ìosal, tha e comasach deuchainnean a dhèanamh, a ghabhas dèanamh ann an grunn dhòighean, leithid na leanas:

1. Deuchainnean gun dhrèanadh. Anns na deuchainnean sin, chan eil drèanadh an t-sampall ceadaichte nuair a thathar a’ cur an deuchainn taobhach is dìreach an sàs, fhad ‘s a tha na bhalbhaichean V4 agus V5 dùinte.

2. Deuchainnean gun dhrèanadh le daingneachadh. Nuair a bhios cuideam taobhach air a chuir an sàs, tha an sampall air a dhrèanadh (balbhaichean V4 agus V5 fosgailte), agus nuair a thathar a’ cur cuideam dìreach air, chan eil drèanadh ceadaichte (V4 agus V5 dùinte).

3_) Samhlaidhean air an drèanadh_. Tha an sampall air a dhrèanadh fad na h-ùine deuchainn (bhallaichean V4 agus V5 fosgailte), gus am bi daingneachadh iomlan a’ tachairt agus nach tèid uisge le cuideam a chruthachadh anns na pores nuair a bhios cuideam dìreach air a chuir an sàs σ1. Bidh an deuchainn seo a’ toirt ùine mhòr, gu h-àraidh le ùir le droch thrèigsinn, oir feumar an luchdachadh dìreach σ1 a dhèanamh ann an àireamh mhòr de ìrean beaga agus feumar feitheamh ri daingneachadh aig gach ìre. A bharrachd air an sin, faodar na deuchainnean ainmichte a dhèanamh le saturated agus partially saturated samples_._

A dh’ aindeoin na cothroman a chaidh ainmeachadh, faodar deuchainnean teannachaidh triaxial a dhèanamh ann an diofar atharrachaidhean agus an atharrachadh a rèir an seòrsa ùir fo chumhachan luchd.

Tha na h-innealan, modhan-obrach, aonadan, luachan agus pàtrain a chaidh a mhìneachadh air an gluasad bho stòr eachdraidheil. Chan e sgrùdadh geo-teicnigeach a th’ anns an teacsa, protocol obair-lann, pròiseact bun-stèidh, dearbhadh air seasmhachd leathad no plana cladhach. Feumar an roghainn de shampall agus dòigh deuchainn, staid drèanaidh is daingneachadh, uisge talmhainn, siostam luchdan, buaidhean seismic agus sàbhailteachd cladhach a dhearbhadh airson an ùir agus an togalach sònraichte, a rèir riaghailtean gnàthach, leis an obair-lann iomchaidh agus eòlaiche geo-teicnigeach ùghdarraichte.