Sanglaudos ir vidinės trinties kampo nustatymas

Šiandien Savo Kusić daugiausia dėmesio skiria mediniams langams, mediniai-aliuminio langai, priskirti langai, durys ir prašymai pateikti citatą. Šis tekstas išlieka kaip geotechninis archyvas ir nėra pasiūlymas laboratoriniams tyrimams, geotechniniam projektavimui ar žemės darbams.

Yra keletas būdų, kaip laboratoriniais tyrimais nustatyti vidinio grunto pasipriešinimo, sanglaudos ir vidinės trinties kampo elementus, tarp kurių žinomiausi yra tiesioginio šlyties bandymas ir triašio suspaudimo testas.

Tiesioginė šlyties patirtis

Bandymas atliekamas su aparatu su A tipo stačiakampe pjūviu. Casagrandea arba ant apskrito Hvorsleva tipo aparato. Aprašysime eksperimentą su plačiausiai naudojamu stačiakampio pjūvio įrenginiu. Abiem atvejais bandymas atliekamas su netrikdomu mėginiu arba su sutrikdytu mėginiu tekėjimo taške, tokiu atveju bandymas turi lyginamąją vertę.

Stačiakampio pjūvio tiesioginio kirpimo aparatas (1 pav.)

Pav. 1_Casagrande tiesioginio šlyties aparato skersinis pjūvis_

Įrenginys susideda iš dviejų dalių, viršutinio ir apatinio rėmo, kur apatinė yra statinė, o viršutinė yra judama ir gali būti judama ant apatinės, veikiant horizontaliajai jėgai Z, kuri veikia viršutinio ir apatinio rėmo sąlyčio plokštumą.

Dirvožemio mėginys dedamas į plieninį stačiakampį žiedą, kuris paprastai yra 100 × 100 × 30 mm arba tokio dydžio, kai tiksliai nugramdomas. Ant mėginio viršaus ir apačios dedami filtravimo akmenys, o tada viskas dedama į aparato žiedą, kuris užpildomas vandeniu. Ant mėginio uždedamas vertikalios apkrovos įtaisas. Viršutinis filtro akmuo yra prijungtas prie mėginio vertikalios apkrovos sistemos, o apatinis - prie vandens kanalų, kurių pagalba mėginys gali būti laikomas prisotintą tyrimo metu, kad būtų išvengta akivaizdžios sanglaudos.

Siekiant išvengti trinties ant kontaktinių paviršių tarp viršutinio ir apatinio rėmo, yra įtaisai su susuktu viršutiniu rėmu, kurių pagalba viršutinis rėmas juda veikiamas horizontalios kirpimo jėgos. Be to, viršutinio ir apatinio rėmo kontaktiniai paviršiai yra padengti vazelinu. Įrenginyje yra dar vienas 2 lygintuvas vertikalioms ir horizontalioms deformacijoms registruoti.

Tiesioginio šlyties bandymų atlikimas

Yra daugiausia2tiesioginio šlyties bandymo tipai: greitas ir lėtas testas. Greitas bandymas susideda iš mėginio apkrovimo tam tikru vertikaliu slėgiu, kuris paprastai yra lygus0,50;1,0;2,0;3,0ir4,0kp/cm2, palaukite konsolidacijos, kuri, kaip manoma, buvo pasiekta, jei nusėdimas per laikotarpį24valandos Δh ≤0,02 mm, tada taikoma horizontali šlyties jėga Z, kurios dydis1/20arba1/40vertikalios jėgos P dalis, kuri kas minutę didėja ta pačia reikšme, kol nutrūksta žemė. Taikant horizontaliąją kirpimo jėgą, viršutinio rėmo judėjimo eiga nuolat stebima, nuskaitant ant lygintuvo, o horizontalios deformacijos registruojamos žurnale prieš pat kiekvieną naują apkrovą. Momentas, kai lygintuvas rodo staigų judesį, priimamas kaip novatoriškas.

Greitasis testas taikomas molingiems dirvožemiams, kurių natūralus sutvirtinimas esant naujai apkrovai yra lėtas ir atitinka šį bandymo atlikimo būdą.

Slow testas atliekamas panašiai kaip ir anksčiau, tik tuo skirtumu, kad horizontali šlyties jėga didėja per ilgesnį laiko intervalą, kuris gali būti 2, 5 ir 15 m minutes arba iki sutvirtinimo, t.y. kol visiškai pasidaro nežymios horizontalios deformacijos. Konsolidacijos eiga, veikiant horizontaliajai jėgai, stebima lygintuvu 9 (1 pav.).

Lėtas bandymas taikomas smėlingam arba dulkėtam gruntui, kuriame per trumpą laiko tarpą padidėjus horizontaliai šlyties jėgai, mėginio kirpimas aparate paspartėtų dėl porose esančio vandens poveikio, o tai neatitiktų natūralaus proceso. Todėl laiko intervalas didėja didėjant nesusijusių dirvožemio dalelių smulkumui, kad vandens slėgis dirvožemio porose būtų išlygintas su išoriniu vandens slėgiu. Šis išlyginimas pasiekiamas paliekant pakankamai laiko kiekvienam horizontalios apkrovos lygiui, kad vandens perteklius porose būtų išspaustas per filtro akmenį.

Be minėtų bandymų, tam tikrais atvejais atliekamas greitas bandymas be sutvirtinimo veikiant vertikaliai apkrovai, t.y. horizontali šlyties jėga veikiama iš karto įvedus pavyzdį į aparatą ir pakrovus jį vertikalia apkrova. Tačiau šis vykdymo būdas taikomas esant ypatingoms sąlygoms, pavyzdžiui, šviežiai įrengto molio grunto pylimo atveju, kuris kraunamas iš karto po pylimo be išankstinio sutankinimo.

Vidinės trinties ir sanglaudos kampo nustatymas

Remiantis bandymo rezultatais, apskaičiuojamas šlyties įtempis

τ=Z/A kp/cm², ​

kuris gaunamas iš šlyties jėgos Z kp gedimo momentu ir mėginio skerspjūvio ploto A cm². Bandymas atliekamas naudojant 3–4 aparatą, pakrautą skirtingu normaliu slėgiu σ=P/A kp/cm², kur P yra vertikali mėginio apkrova kp. Paprastai imamos šios normalaus slėgio reikšmės: 1,0; 2,0; 3,0 ir 4,0 kp/cm².

pav. 2. Horizontaliųjų deformacijų diagrama

Pagal vidinių trinties elementų diagramą gaunamos dviejų tipų diagramos 1 ir horizontalių deformacijų diagrama (2 pav.).

Horizontaliųjų deformacijų diagrama gaunama pritaikius prietaiso viršutinio rėmo horizontalų poslinkį ΔL mm į apatinį ant abscisių ašies, kuris gaunamas nuskaitant komparatorių 9, o ordinačių ašyje – atitinkamą šlyties įtempį _τ² infigp. 2).

Priklausomai nuo dirvožemio sutankinimo, gaunama diagrama 1 sutankintai ir diagrama 2 biriai medžiagai.

Sutankintoje medžiagoje šlyties įtempis τ iš pradžių gana staigiai didėja horizontalaus poslinkio ΔL atžvilgiu iki proporcingumo ribos P, paskui lėčiau, kol diagramos kreivė1didėja ir pasiekia maksimalų aukštį B, po kurio diagrama tam tikram ilgiui mažėja, kad galiausiai pasiektų horizontalų srautą. Laikoma, kad horizontaliosios deformacijos diagramos, kurioje šlyties įtempių padidėjimas proporcingas deformacijos padidėjimui, kilimo tiesia linija zona yra tampriosios deformacijos sritis. Virš ribos P šlyties įtempių padidėjimas mažėja atsižvelgiant į deformacijų padidėjimą ΔL iki aukščiausio diagramos taško B. Šioje zonoje medžiaga pradeda „tekėti“ ir ji priimama kaip plastinės deformacijos sritis. Aukščiausias B diagramos taškas1reiškia didžiausią šlyties įtempį max τ, ir daroma prielaida, kad šioje vietoje įvyksta dirvožemio lūžis, ty taškas B yra lūžio taškas. Už taško B medžiaga yra skystos būsenos, šlyties stipris mažėja, ir daroma prielaida, kad šioje zonoje, kur nutrūksta ryšys tarp dalelių, yra tik pasipriešinimas slydimui, kuris priešinasi horizontaliai šlyties jėgai. Taškas G, kuriame yra diagrama1slydimo riba.

Šlyties įtempis ties trūkimo riba B vadinamas šlyties stipriu arba grynuoju šlyties stipriu τf, o šlyties įtempis ties takumo riba G vadinamas slydimo stipriu τg.

Birios medžiagos horizontalaus poslinkio diagramoje taip pat yra tampri sritis su proporcingumo riba P, bet pasroviui yra plastinė sritis iki slydimo ribos G, t.

Sl.3. Šlyties diagrama, a) vientisiems dirvožemiams, b) nenuosekliems dirvožemiams

Šlyties diagrama gaunama, kai abscisių ašiai taikomas normalus slėgis σ kp/cm2, o ordinačių ašyje atitinkamas šlyties stiprumas τf kp/cm2, kur abi šios vertės taikomos toje pačioje skalėje (pav.3). Kadangi dirvožemio šlyties stipris τf didėja esant normaliam slėgiui σ, jis padidės esant skirtingiems slėgiams σ1 gauti taškus A, B, C ir D, kurie atspindi atitinkamus šlyties stiprumus.

Norėdami gauti atskirus taškus A, B, C ir D diagramoje3nuosekliems dirvožemiams (2 pav.).3a), naudojamas slydimo stiprumas _τ_g. Tačiau molingo grunto atveju medžiaga pradeda tekėti dar gerokai anksčiau nei pasiekiama slydimo riba G, o šlyties stipris link proporcingumo ribos P nustatomas sanglaudai c ir dirvožemio vidinės trinties kampui, tačiau kadangi jis yra santykinai mažas, dažnai naudojamas šlyties stiprumas, kurio deformacija ΔL diagramoje.2dvigubai didesnė nei deformacija ankstesniame aparato apkrovos etape. Šis stiprumas yra kažkur tarp P ir B ribos, ty G (pav.2).

Sujungus taškus A, B, C ir D diagramoje 76a gaunama šlyties diagrama, kuri sėkmingų bandymų metu yra tiesi linija. Išplėtus diagramą iki susikirtimo su ordinačių ašimi, kai σ = 0, pagal Kulono modelį τf = c+σ tgϕ gaunama, kad τf = c = dirvožemio sanglauda, ​​o diagramos nuolydis horizontalės link suteikia vidinės trinties kampą. Išplečiant šlyties diagramą kitoje ordinačių ašies pusėje, įtempis dėl sanglaudos pk gaunamas abscisių ašyje, kai sanglaudos dydis c išreiškiamas kaip trinties pasipriešinimo ekvivalentas:

c = pk tgϕ, iš kur pk = c/tgϕ

Nenuosekliems dirvožemiams, pvz., smėliui, diagrama pav. 3b, kuri eina per koordinačių pradžią, nes σ = 0 gauname τ = 0. Tačiau, jei smėlis yra smulkiagrūdis ir šlapias, diagrama, panaši į pateiktą pav. 3a, su mažesne sanglauda c, kuri reiškia akivaizdžią sanglaudą. Tokiu atveju įtempis pk išplėstoje abscisių ašyje kitoje koordinatės pradžios pusėje reiškia kapiliarinį įtempį.

Pažymėtina, kad dirvožemio sanglaudos ir trinties nustatymas tiesioginio šlyties bandymu turi keletą trūkumų, iš kurių svarbiausi yra tai, kad dirvožemio suirimas atsiranda ant iš anksto nustatyto šlyties paviršiaus, o ne ant mažiausio šlyties atsparumo paviršiaus, kad bandinio kirpimo metu aparate sumažinamas šlyties paviršius, kai bandinys deformuojasi, tada viršutinis rėmas deformuojasi dėl pavyzdžio judėjimo. galima stebėti tik trumpą atstumą, kad slydimo pasipriešinimas už ribos negalėtų pakankamai kontroliuoti lūžimo, ypač minkšto grunto atveju, kai deformacijos kirpimo metu yra didelės ir pan.

Triašio suspaudimo testas

Bandymas atliekamas su triašiu aparatu, kuris turi skirtingas konstrukcijas, tačiau visi jie yra pagrįsti tuo pačiu principu, kuris yra toks. Netrikdomas volelio pavidalo mėginys statomas vertikaliai ant stovo ir iš visų pusių veikiamas šoniniu skystos masės slėgiu, o po to vertikalus slėgis, kuris palaipsniui didėja, kol bandinys lūžta ant mažiausio šlyties atsparumo paviršiaus. Remiantis šlyties stipriu trūkimo metu, apskaičiuojama dirvožemio sanglauda ir vidinės trinties kampas.

Triašio įrenginio aprašymas

pav. 4. Triašis aparatas

Triašį aparatą (4 pav.) sudaro apatinė kameros pagrindo plokštės dalis, ant kurios remiasi mėginio stovas, ir viršutinė stūmoklio dalis, skirta vertikaliai pavyzdžiui apkrauti, ir viršutinė plokštė, uždaranti kamerą. Dažniausi pavyzdžių matmenys yra skersmuo ϕ=36 mm, aukštis h=2,2-2,5_ϕ_. Kameros skersmuo yra D=135mm, aukštis H = 180 mm. Nuo mėginio stovo centro pradedamas siauras vamzdelis K1 mėginiui nusausinti iš apačios, kuris per porėtą plokštelę gauna vandenį iš mėginio ir nuleidžia jį už kameros į vertikalų stiklinį vamzdelį C1. Jei bandymas atliekamas neišleidžiant mėginio, šis kanalas naudojamas vandens slėgiui porose matuoti. Bronziniame kameros pagrinde yra kanalas K2 skystos masės tiekimui, siekiant užpildyti kamerą ir pasiekti mėginio šoninį slėgį kameroje.

Per viršutinę kameros plokštę praeina stūmoklio rankena, skirta mėginiui pakrauti. Mėginys kameroje yra apsuptas gumos membrana, kuri iš abiejų galų yra pailginta ir guminiais žiedais sujungta su stūmokliu ir pagrindu. Stūmoklio viduryje yra kanalas K3 mėginiui nuleisti iš viršutinės pusės.

Kameros šonai hermetiškai užsandarinti organinio stiklo cilindru, kuris guminiais žiedais pritvirtinamas prie viršutinės ir apatinės kameros plokščių.

Kamera pastatyta ant tvirto pagrindo. Įprastas mėginio pakrovimas atliekamas per svirtį su svoriais, kurių santykis dažniausiai yra 1: 10. Sistemą, skirtą mėginio šoniniam slėgiui kameroje pasiekti, sudaro butelis su skystos masės B, kuris vamzdeliu tiekiamas į kamerą, manometras oro slėgiui matuoti ir butelis su suslėgtu oru. Virš stūmoklio dedamas lygintuvas, skirtas pakrauti mėginį, kad būtų galima išmatuoti bandinio nusistovėjimą veikiant apkrovai.

Skystos masės šoninį slėgį kameroje galima reguliuoti pagal valią, naudojant oro slėgį butelyje B, per vožtuvus V1 ir V2. Šis slėgis pavyzdyje σ2 ir σ3 sukelia horizontalius įtempius, kurie dėl pavyzdžio apskrito pjūvio yra išlyginti σ2 = σ3.

Skysta masė gali būti distiliuotas vanduo arba aliejus, kuris yra pageidautinas geresniam sandarinimui, nes vanduo gali praeiti pro varžtus. Veikiant oro slėgiui butelyje B, skysta masė užpildo kamerą iki vožtuvo V6, kuris tada užsidaro. Vertikali bandinio apkrova P, kuri beveik be trinties perduodama bandiniui per stūmoklio rankeną, padalinta iš mėginio skerspjūvio ploto A, suteikia vertikalią įtempį σ1 = P/A

Triašio suspaudimo bandymo atlikimas

Tiriamasis mėginys apdorojamas atskiru aparatu, kad būtų gautas 36 mm skersmens, 78 mm arba 90 mm aukščio volelis, ant kurio iš viršaus ir apačios dedami filtravimo akmenys ir uždedama guminė membrana. Tada mėginys kartu su filtravimo akmenimis dedamas ant stovo kameroje, galai, guminės membranos užtraukiamos ant stovo ir krovimo stūmoklio ir tvirtinami guminiais žiedais. Pagal tam tikrų laboratorijų, pavyzdžiui, prof. Skemptono Londone, praktiką, mėginio nutekėjimas kameroje tyrimo metu paspartinamas mėginio šonus išklojus filtravimo popieriumi, kuris uždedamas prieš užtraukiant guminę membraną. Įvedus mėginį į aparatą, o plexiglas cilindrą pritvirtinus viršutinėje ir apatinėje plokštelėse, galima atlikti bandymus, kurie gali būti atliekami keliais būdais, pavyzdžiui:

1. Neišpylimo bandymai. Šiuose bandymuose neleidžiama nusausinti mėginio atliekant šoninį ir vertikalųjį bandymą, o vožtuvai V4 ir V5 yra uždaryti.

2. Nenutekėti bandymai su konsolidavimu. Taikant šoninį slėgį, mėginys nusausinamas (atviri vožtuvai V4 ir V5), o vertikalaus slėgio metu drenažas neleidžiamas (V4 ir V5 uždaromi).

3_) Nusausinti mėginiai_. Mėginys nusausinamas visą bandymo laiką (vožtuvai V4 ir V5 yra atviri), kad įvyktų visiškas sutankinimas ir, veikiant vertikalų slėgį σ1, porose nesusidarytų įtemptas vanduo. Šis bandymas trunka ilgai, ypač esant prastai pralaidžiam gruntui, nes vertikali apkrova σ1 turi būti atliekama daugybe mažų etapų ir kiekviename etape reikia palaukti sutankinimo. Be to, minėtus tyrimus galima atlikti su sočiaisiais ir dalinai prisotintais mėginiais_._

Atsižvelgiant į pirmiau minėtas galimybes, triašiai suspaudimo bandymai gali būti atliekami įvairiais variantais ir koreguojami pagal dirvožemio tipą apkrovos sąlygomis.

Aprašyti įrenginiai, procedūros, vienetai, vertės ir modeliai yra perkelti iš istorinio šaltinio. Tekstas nėra geotechninis tyrimas, laboratorijos protokolas, pamatų projektas, šlaito stabilumo įrodymas ar kasimo planas. Mėginio ir tyrimo metodo pasirinkimas, drenažo ir sutvirtinimo būklė, gruntinis vanduo, apkrovos režimas, seisminis poveikis ir kasimo saugumas turi būti nustatomi konkrečiam gruntui ir pastatui pagal galiojančias taisykles, kartu su atitinkama laboratorija ir įgaliotu geotechnikos ekspertu.