Determinazzjoni tal-koeżjoni u l-angolu tal-frizzjoni interna

Illum, Savo Kusić huwa ffukat fuq twieqi tal-injam, twieqi tal-injam-aluminju, twieqi tad-dwana, bieb u talbiet għal kwotazzjoni. Dan it-test jibqa’ bħala arkivju ġeotekniku u mhuwiex offerta għal ttestjar fil-laboratorju, disinn ġeotekniku jew xogħol ta’ l-art.

Hemm diversi modi biex jiġu ddeterminati l-elementi tar-reżistenza interna tal-ħamrija, il-koeżjoni u l-angolu tal-frizzjoni interna bl-użu ta ’testijiet tal-laboratorju, fosthom it-test direct shear u t-test triaxial compression huma l-aktar famużi.

Direct shear experience

It-test isir fuq apparat b’sezzjoni rettangolari tat-tip A. Casagrandea jew fuq apparat ċirkulari tat-tip Hvorsleva. Aħna ser niddeskrivu l-esperiment bl-apparat ta ‘sezzjoni rettangolari, li huwa l-aktar użat. Fiż-żewġ każijiet, it-test isir b’kampjun mhux disturbat, jew b’kampjun disturbat fil-punt ta’ rendiment, f’liema każ it-test għandu valur komparattiv.

Apparat għat-tqaxxir dirett ta’ sezzjoni rettangolari (fig. 1)

Fig. 1_Sezzjoni trasversali ta’ l-apparat ta’ qtugħ dirett ta’ Casagrande_

L-apparat jikkonsisti f’żewġ partijiet, il-qafas ta ‘fuq u t’isfel, fejn dak ta’ isfel huwa statiku, filwaqt li dak ta ‘fuq huwa mobbli u jista’ jiġi mċaqlaq fuq dak ta ‘isfel taħt l-influwenza tal-forza orizzontali Z, li taġixxi fuq il-pjan ta’ kuntatt tal-qafas ta ’fuq u t’isfel.

Il-kampjun tal-ħamrija jitqiegħed f’ċirku rettangolari tal-azzar, ġeneralment tad-daqs 100 × 100 × 30 mm, jew dawk id-dimensjonijiet meta jinbarax b’mod preċiż. Ġebel tal-filtru jitqiegħed fuq in-naħa ta ’fuq u t’isfel tal-kampjun, u mbagħad kollox jitqiegħed fiċ-ċirku tal-apparat, li mbagħad jimtela bl-ilma. Apparat għat-tagħbija vertikali jitqiegħed fuq il-kampjun. Il-ġebla tal-filtru ta ‘fuq hija konnessa mas-sistema ta’ tagħbija vertikali tal-kampjun, filwaqt li dik ta ‘isfel hija konnessa ma’ kanali tal-ilma, li permezz tagħhom il-kampjun jista ’jinżamm fi stat saturat matul it-test, sabiex teskludi l-koeżjoni apparenti.

Biex teskludi l-frizzjoni fuq l-uċuħ ta ‘kuntatt bejn il-qafas ta’ fuq u t’isfel, hemm apparati bil-qafas ta ‘fuq mibrum, li permezz tagħhom il-qafas ta’ fuq jiċċaqlaq taħt l-effett tal-forza orizzontali ta ’shearing. Barra minn hekk, l-uċuħ ta ‘kuntatt tal-qafas ta’ fuq u t’isfel huma miksija bil-petroleum jelly. Komparatur 2 ieħor għar-reġistrazzjoni ta’ deformazzjonijiet vertikali u orizzontali huwa inkluż fl-apparat.

Twettiq ta’ testijiet ta’ shear dirett

Hemm l-aktar2tipi ta’ test ta’ shear dirett: test fast u slow. It-test quick jikkonsisti fit-tagħbija tal-kampjun b’ċerta pressjoni vertikali, li normalment tammonta għal0,50;1,0;2,0;3,0u4,0kp/ċm2, stenna għall-konsolidazzjoni, li huwa preżunt li jkun inkiseb jekk is-sussidju matul iż-żmien ta24sigħat Δh ≤0,02 mm, u mbagħad tiġi applikata forza ta ‘shear orizzontali Z, ta’ kobor1/20jew1/40parti mill-forza vertikali P, li tiżdied kull minuta bl-istess valur sakemm l-art tinkiser. Matul l-applikazzjoni tal-forza orizzontali ta ‘shearing, il-kors tal-moviment tal-qafas ta’ fuq huwa kontinwament immonitorjat permezz ta ’qari fuq il-komparatur u d-deformazzjonijiet orizzontali huma rreġistrati fil-log immedjatament qabel kull tagħbija ġdida. Il-mument, li fih il-komparatur juri moviment f’daqqa, huwa adottat bħala tkissir tal-art.

It-test rapidu huwa applikat għal ħamrija tafal, li l-konsolidazzjoni naturali tagħha taħt tagħbija ġdida hija bil-mod u tikkorrispondi għal dan il-metodu ta ’twettiq tat-test.

Slow jitwettaq b’mod simili bħal qabel bl-unika differenza li l-forza orizzontali tal-shear tiżdied f’intervall ta ‘żmien itwal, li jista’ jkun 2, 5 u 15 mminuti jew sal-konsolidazzjoni, jiġifieri sakemm id-deformazzjonijiet orizzontali jsiru kompletament insinifikanti. Il-kors tal-konsolidazzjoni taħt l-effett tal-forza orizzontali huwa mmonitorjat fuq il-komparatur 9 (fig. 1).

It-test bil-mod huwa applikat għal ħamrija ramlija jew trab, fejn fil-każ ta ‘żieda fil-forza orizzontali tal-shear f’intervall ta’ żmien qasir, it-tqattigħ tal-kampjun fl-apparat jaċċellera minħabba l-effett tal-ilma stressat fil-pori, li ma jikkorrispondix għal proċess naturali. Għalhekk, l-intervall tal-ħin jiżdied mal-finezza tal-partiċelli tal-ħamrija mhux marbuta, sabiex tippermetti l-ekwalizzazzjoni tal-pressjoni tal-ilma fil-pori tal-ħamrija mal-pressjoni tal-ilma esterna. Din l-ekwalizzazzjoni tinkiseb billi jitħalla biżżejjed ħin taħt l-effett ta ‘kull livell ta’ tagħbija orizzontali, sabiex l-ilma żejjed fil-pori jingħafas mill-ġebla tal-filtru.

Flimkien mat-testijiet imsemmija, f’ċerti każijiet isir test rapidu mingħajr konsolidazzjoni taħt tagħbija vertikali, jiġifieri l-forza orizzontali ta ‘shear tiġi applikata immedjatament wara li ddaħħal il-kampjun fl-apparat u tgħabbih b’tagħbija vertikali. Madankollu, dan il-metodu ta’ eżekuzzjoni huwa applikat taħt kundizzjonijiet speċjali, bħall-każ ta’ moll installat frisk magħmul minn ħamrija tafal, li jitgħabba immedjatament wara l-moll mingħajr kompattazzjoni minn qabel.

Determinazzjoni tal-angolu tal-frizzjoni interna u l-koeżjoni

Ibbażat fuq ir-riżultati tat-test, is-shear stress

τ=Z/A f’kp/ċm², ​

li tinkiseb mill-forza tal-qtugħ Z f’kp fil-mument tal-falliment u l-erja tas-sezzjoni trasversali tal-kampjun A f’cm². It-test isir b’apparat 3 sa 4 mgħobbi bi pressjoni normali differenti σ=P/A f’kp/cm² fejn P hija t-tagħbija vertikali tal-kampjun f’kp. Normalment jittieħdu l-valuri li ġejjin ta ’pressjonijiet normali: 1,0; 2,0; 3,0 u 4,0 kp/ċm².

Fig. 2. Dijagramma ta’ deformazzjonijiet orizzontali

Ibbażat fuq id-dijagramma ta’ elementi ta’ frizzjoni interni, jinkisbu żewġ tipi ta’ dijagrammi 1 u dijagramma ta’ deformazzjonijiet orizzontali (fig. 2).

Id-dijagramma tad-deformazzjonijiet orizzontali tinkiseb billi tiġi applikata l-ispostament orizzontali ΔL f’mm tal-qafas ta’ fuq tal-apparat għal dak t’isfel fuq l-assi tal-abscissa, li tinkiseb billi jinqara l-komparatur 9, u fuq l-assi ordinat is-shear stress korrispondenti _τ_fig. 2).

Skond il-kompattazzjoni tal-ħamrija, tinkiseb id-dijagramma 1 għal materjal kompatt u d-dijagramma 2 għal materjal maħlul.

Għal materjal kompatt, l-istress shear τ għall-ewwel jiżdied b’mod pjuttost qawwi fir-rigward tal-ispostament orizzontali ΔL sal-limitu tal-proporzjonalità P, imbagħad aktar bil-mod, filwaqt li l-kurva tad-dijagramma1jiżdied u jilħaq l-għoli massimu B, wara li d-dijagramma tonqos għal ċertu tul, biex finalment tilħaq fluss orizzontali. Iż-żona ta ‘tixbit b’linja dritta tad-dijagramma ta’ deformazzjoni orizzontali, li fiha ż-żieda fl-istress shear hija proporzjonali għaż-żieda fid-deformazzjoni, hija preżunta li hija ż-żona ta ’deformazzjoni elastika. Lil hinn mil-limitu P, iż-żieda fl-istress shear tonqos skond iż-żieda fid-deformazzjonijiet ΔL sa l-ogħla punt B tad-dijagramma. F’din iż-żona, il-materjal jibda “jiċċirkola” u jiġi adottat bħala żona ta ’deformazzjoni tal-plastik. L-ogħla punt tad-dijagramma B1jirrappreżenta l-istress shear massimu max τ, u huwa preżunt li l-ksur tal-ħamrija jseħħ f’dan il-punt, jiġifieri dak il-punt B huwa l-punt tal-ksur. Lil hinn mill-punt B, il-materjal huwa fi stat likwidu, is-saħħa tal-shear tonqos, u huwa preżunt li f’din iż-żona, fejn il-konnessjoni bejn il-partiċelli hija miksura, hemm biss reżistenza li tiżżerżaq li topponi l-forza orizzontali tal-shear. Punt G fejn id-dijagramma1jgħaddi fid-direzzjoni orizzontali huwa adottat bħala l-limitu li jiżżerżqu.

L-istress shear fil-limitu ta ‘falliment B jissejjaħ is-saħħa tal-qtugħ jew qawwa shear pura τf, filwaqt li l-istress shear fil-limitu ta’ rendiment G jissejjaħ is-saħħa taż-żlieq τg.

Għal materjal maħlul, id-dijagramma ta ‘spostament orizzontali għandha wkoll reġjun elastiku b’limitu ta’ proporzjonalità P, iżda downstream huwa reġjun tal-plastik sal-limitu ta ’slip G, jiġifieri l-istress shear massimu huwa ugwali għall-qawwa tal-limitu, slip (τ=τg), lil hinn minnu l-istat likwidu tal-materjal.

Sl.3. Shear diagram, a) għal ħamrija koerenti, b) għal ħamrija inkoerenti

Id-dijagramma tal-shear tinkiseb meta l-pressjoni normali σ f’kp/cm tiġi applikata fuq l-assi ascissa2, u fuq l-assi ordinati s-saħħa tal-qtugħ korrispondenti τf f’kp/cm2, fejn dawn iż-żewġ valuri huma applikati fl-istess skala (Fig.3). Peress li s-saħħa tal-qtugħ τf tal-ħamrija tiżdied mal-pressjoni normali σ, se għal pressjonijiet differenti σ1 tikseb il-punti A, B, C, u D, li jirrappreżentaw il-qawwiet ta’ shear korrispondenti.

Biex tikseb punti individwali A, B, C u D fuq id-dijagramma3għal ħamrija koerenti (fig.3a), is-saħħa li tiżżerżaq _τ_g hija adottata. Madankollu, fil-każ ta ‘ħamrija tafal, il-materjal jibda jiċċirkola ħafna qabel ma jintlaħaq il-limitu G li jiżżerżqu, u hemm tendenza li tiġi adottata s-saħħa tal-shear fil-limitu tal-proporzjonalità P biex tiddetermina l-koeżjoni c u l-angolu tal-frizzjoni interna tal-ħamrija, iżda peress li hija relattivament żgħira, is-saħħa tal-shear li għaliha d-deformazzjoni _ΔL ta’ spiss tiġi adottata_2darbtejn akbar mid-deformazzjoni fl-istadju preċedenti tat-tagħbija fl-apparat. Din is-saħħa hija x’imkien bejn il-fruntiera ta ’P u B, jiġifieri, G (fig.2).

Il-punti ta’ konnessjoni A, B, C u D fuq id-dijagramma 76a tagħti dijagramma ta’ shear, li hija linja dritta f’testijiet ta’ suċċess. Billi testendi d-dijagramma għall-intersezzjoni mal-assi ordinati, għal σ = 0, jinkiseb ibbażat fuq il-mudell Coulomb τf = c+σ tgϕ li τf = c = koeżjoni tal-ħamrija, filwaqt li l-inklinazzjoni tad-dijagramma lejn l-orizzontali tagħti l-angolu tal-frizzjoni interna. Billi testendi d-dijagramma shear fuq in-naħa l-oħra tal-assi ordinati, l-istress dovut għall-koeżjoni pk jinkiseb fuq l-assi ascissa, meta l-kobor tal-koeżjoni c huwa espress bħala l-ekwivalenti tar-reżistenza tal-frizzjoni:

c = pk tgϕ, minn fejn pk = c/tgϕ

Għal ħamrija inkoerenti, bħar-ramel, id-dijagramma fil-fig. 3b, li jgħaddi mill-oriġini tal-koordinati, peress li għal σ = 0 irridu nġibu τ = 0. Madankollu, jekk ir-ramel ikun qamħ fin u mxarrba, dijagramma simili għal dik fil-fig. 3a, b’koeżjoni iżgħar c, li tirrappreżenta koeżjoni apparenti. F’dak il-każ, l-istress pk fuq l-assi tal-axxissa estiż fuq in-naħa l-oħra tal-oriġini tal-koordinati tirrappreżenta l-istress kapillari.

Ta ‘min jinnota li d-determinazzjoni tal-koeżjoni tal-ħamrija u l-frizzjoni permezz ta’ ttestjar ta ‘shear dirett għandha bosta żvantaġġi, l-aktar importanti minnhom huma li l-falliment tal-ħamrija sseħħ fuq wiċċ ta’ shear predeterminat u mhux fuq il-wiċċ tal-inqas reżistenza għat-tqattigħ, li waqt it-tqattigħ tal-kampjun fl-apparat, il-moviment ta ‘shear fuq il-wiċċ huwa mnaqqas ta’ l-upper. il-kampjun waqt shearing jista ‘jiġi mmonitorjat biss fuq tul qasir, sabiex ir-reżistenza li jiżżerżqu lil hinn mil-limitu ma tistax tikkontrolla ksur sa punt suffiċjenti, speċjalment fil-każ ta’ ħamrija ratba meta deformazzjonijiet waqt shearing huma kbar, eċċ.

Test tal-kompressjoni triassial

It-test jitwettaq fuq apparat triassial, li għandu kostruzzjonijiet differenti, iżda kollha kemm huma bbażati fuq l-istess prinċipju, li huwa kif ġej. Il-kampjun mhux disturbat fil-forma ta ’romblu jitqiegħed vertikalment fuq l-istand u espost għall-pressjoni laterali tal-massa likwida min-naħat kollha u mbagħad għall-pressjoni vertikali, li tiżdied gradwalment, sakemm il-ksur tal-kampjun ikun ikkawżat fuq il-wiċċ tal-inqas reżistenza għat-tqattigħ. Ibbażat fuq is-saħħa tal-qtugħ waqt il-waqfa, il-koeżjoni u l-angolu tal-frizzjoni interna tal-ħamrija huma kkalkulati.

Deskrizzjoni tal-apparat trijassjali

Fig. 4. Apparat trijassjali

L-apparat triassial (fig. 4) jikkonsisti fil-parti t’isfel tal-pjanċa tal-bażi tal-kamra, li fuqha tistrieħ l-istand tal-kampjun, u fil-parti ta ‘fuq tal-pistun għat-tagħbija vertikali tal-kampjun u l-pjanċa ta’ fuq li tagħlaq il-kamra. Id-dimensjonijiet tal-kampjun l-aktar komuni huma dijametru ϕ=36 mm, għoli h=2,2-2,5_ϕ_. Id-dijametru tal-kamra huwa D=135mm, għoli H = 180 mm. Tubu dejjaq K1 biex jitbattal il-kampjun mill-qiegħ jibda miċ-ċentru tal-istand tal-kampjun, li jirċievi l-ilma mill-kampjun minn pjanċa poruża u jixxottah barra mill-kamra f’tubu tal-ħġieġ vertikali C1. Jekk it-test isir mingħajr ma jitbattal il-kampjun, dan il-kanal iservi biex titkejjel il-pressjoni tal-ilma fil-pori. Fil-bażi tal-bronż tal-kamra hemm kanal K2 għall-provvista tal-massa likwida sabiex timla l-kamra u tinkiseb pressjoni laterali fil-kamra fuq il-kampjun.

Permezz tal-pjanċa ta ’fuq tal-kamra jgħaddi l-manku tal-pistun għat-tagħbija tal-kampjun. Il-kampjun fil-kamra huwa mdawwar b’membrana tal-gomma, li hija estiża fiż-żewġt itruf u hija konnessa mal-pistun u l-bażi permezz ta ’ċrieki tal-gomma. Fin-nofs tal-pistun hemm kanal K3 biex jitbattal il-kampjun min-naħa ta’ fuq.

Il-ġnub tal-kamra huma ssiġillati ermetikament b’ċilindru Plexiglas li huwa mwaħħal mal-pjanċi ta ‘fuq u t’isfel tal-kamra permezz ta’ ċrieki tal-gomma.

Il-kamra titqiegħed fuq bażi solida. It-tagħbija normali tal-kampjun issir permezz ta’ lieva b’piżijiet, li l-proporzjon tagħhom huwa l-aktar spiss 1: 10. Is-sistema biex tinkiseb pressjoni laterali fuq il-kampjun fil-kamra tikkonsisti fi flixkun b’massa likwida B, li jiddaħħal fil-kamra permezz ta ‘tubu, manometru għall-kejl tal-pressjoni ta’ l-arja u flixkun b’arja kkompressata. Qed jitqiegħed komparatur fuq il-pistun għat-tagħbija tal-kampjun biex titkejjel l-issetiljar tal-kampjun taħt tagħbija.

Il-pressjoni laterali tal-massa likwida fil-kamra tista ‘tiġi aġġustata kif rieda billi tuża l-pressjoni ta’ l-arja fil-flixkun B, permezz tal-valvi V1 u V2. Din il-pressjoni tikkawża stress orizzontali fil-kampjun σ2 u σ3, li minħabba s-sezzjoni ċirkolari tal-kampjun huma ugwalizzati σ2 = σ3.

Il-massa likwida tista ‘tkun ilma distillat jew żejt, li huwa preferut għal siġillar aħjar, minħabba li l-ilma jista’ jgħaddi mill-viti. Taħt l-influwenza tal-pressjoni ta ’l-arja fil-flixkun B, il-massa likwida timla l-kamra sal-valv V6, li mbagħad jagħlaq. It-tagħbija vertikali tal-kampjun P, li hija trasferita kważi mingħajr frizzjoni lill-kampjun permezz tal-manku tal-pistun, diviża bl-erja tas-sezzjoni trasversali tal-kampjun A tagħti l-istress vertikali σ1 = P/A

Twettaq test tal-kompressjoni triassijali

Għall-kampjun tat-test, jiġi pproċessat f’apparat separat, sabiex jinkiseb romblu b’dijametru ta ‘36 mm, għoli ta’ 78 mm jew 90 mm, li fuqu jitqiegħdu ġebel filtru minn fuq u minn isfel u titpoġġa membrana tal-gomma. Imbagħad il-kampjun flimkien mal-ġebel tal-filtru jitqiegħed fuq l-istand fil-kamra, it-truf, il-membrani tal-gomma jinġibdu fuq l-istand u l-pistun tat-tagħbija u mwaħħla b’ċrieki tal-gomma. Skont il-prattika ta ’ċerti laboratorji, bħal Prof. Skempton f’Londra, it-tneħħija tal-kampjun fil-kamra waqt it-test hija aċċellerata billi jiġu miksija l-ġnub tal-kampjun b’karta tal-filtru, li titqiegħed qabel ma tinġibed il-membrana tal-gomma. Meta l-kampjun jiġi introdott fl-apparat u ċ-ċilindru tal-Plexiglas jitwaħħal fil-pjanċi ta ’fuq u t’isfel, huwa possibbli li jsiru testijiet, li jistgħu jsiru b’diversi modi, bħal dawn li ġejjin:

1. Testijiet mhux imsaffi. F’dawn it-testijiet, it-tneħħija tal-kampjun mhux permess waqt l-applikazzjoni tat-test laterali u vertikali, filwaqt li l-valvi V4 u V5 huma magħluqa.

2. Testijiet mhux imsaffi bil-konsolidazzjoni. Waqt l-applikazzjoni tal-pressjoni laterali, il-kampjun jitbattal (valvi V4 u V5 huma miftuħa), filwaqt li waqt l-applikazzjoni tal-pressjoni vertikali, drenaġġ mhux permess (V4 u V5 huma magħluqa).

3_) Kampjuni imsoffi_. Il-kampjun jitbattal għat-tul kollu tat-test (valvi V4 u V5 huma miftuħa), sabiex isseħħ konsolidazzjoni sħiħa u ma jinħoloq ebda ilma stressat fil-pori waqt l-applikazzjoni tal-pressjoni vertikali σ1. Dan it-test jieħu żmien twil, speċjalment b’ħamrija permeabbli ħażin, minħabba li t-tagħbija vertikali σ1 għandha titwettaq f’numru kbir ta ’stadji żgħar u l-konsolidazzjoni għandha tkun stennija f’kull stadju. Barra minn hekk, it-testijiet imsemmija jistgħu jsiru b’kampjuni saturati u parzjalment saturati._

Fid-dawl tal-possibbiltajiet imsemmija hawn fuq, it-testijiet tal-kompressjoni triassijali jistgħu jsiru f’varjanti differenti u aġġustati skont it-tip ta’ ħamrija taħt kundizzjonijiet ta’ tagħbija.

L-apparati, il-proċeduri, l-unitajiet, il-valuri u l-mudelli deskritti huma trasferiti minn sors storiku. It-test mhuwiex studju ġeotekniku, protokoll tal-laboratorju, proġett ta ‘fondazzjoni, prova ta’ stabbiltà tal-inklinazzjoni jew pjan ta ’tħaffir. L-għażla tal-kampjun u l-metodu tat-test, l-istat tad-drenaġġ u l-konsolidazzjoni, l-ilma ta’ taħt l-art, ir-reġim tat-tagħbija, l-influwenzi sismiċi u s-sigurtà tat-tħaffir għandhom jiġu determinati għall-ħamrija u l-bini speċifiċi, skont ir-regolamenti attwali, mal-laboratorju xieraq u espert ġeotekniku awtorizzat.