Uamuzi wa mshikamano na pembe ya msuguano wa ndani

Leo, Savo Kusić inaangazia madirisha ya mbao, madirisha ya mbao-alumini, madirisha maalum, mlango na maombi ya nukuu Maandishi haya yanasalia kama kumbukumbu ya kijiografia na sio toleo la majaribio ya maabara, muundo wa kijiografia au kazi za ardhini.

Kuna njia kadhaa za kuamua vipengele vya upinzani wa udongo wa ndani, mshikamano na angle ya msuguano wa ndani kwa kutumia vipimo vya maabara, kati ya ambayo mtihani wa direct shear na mtihani wa triaxial compression ni maarufu zaidi.

Uzoefu wa moja kwa moja wa kunyoa

Jaribio linafanywa kwenye kifaa kilicho na sehemu ya mstatili ya aina A. Casagrandea au kwenye kifaa cha mviringo cha aina ya Hvorsleva. Tutaelezea jaribio na kifaa cha sehemu ya mstatili, ambayo hutumiwa sana. Katika matukio yote mawili, mtihani unafanywa kwa sampuli isiyo na wasiwasi, au kwa sampuli iliyovurugwa katika hatua ya mavuno, ambapo mtihani una thamani ya kulinganisha.

Kifaa cha kunyoa moja kwa moja sehemu ya mstatili (mtini 1)

Mtini. 1_Sehemu ya kupita ya kifaa cha kukata moja kwa moja cha Casagrande_

Kifaa kina sehemu mbili, sura ya juu na ya chini, ambapo ya chini ni tuli, huku ya juu inaweza kusogezwa na inaweza kusogezwa kwa ile ya chini chini ya ushawishi wa nguvu ya mlalo Z, ambayo hutenda kazi kwenye mguso wa fremu ya juu na ya chini.

Sampuli ya udongo huwekwa katika pete ya chuma ya mstatili, kwa kawaida ya ukubwa 100 × 100 × 30 mm, au vipimo hivyo vinapopigwa kwa usahihi. Mawe ya chujio huwekwa juu na chini ya sampuli, na kisha kila kitu kinawekwa kwenye pete ya kifaa, ambacho kinajazwa na maji. Kifaa cha upakiaji wima kinawekwa kwenye sampuli. Jiwe la kichujio la juu limeunganishwa kwenye mfumo wa upakiaji wima wa sampuli, huku la chini likiwa limeunganishwa kwenye mifereji ya maji, kwa njia ambayo sampuli inaweza kuwekwa katika hali iliyojaa wakati wa jaribio, ili kuwatenga mshikamano unaoonekana.

Ili kutenganisha msuguano kwenye nyuso za mguso kati ya fremu ya juu na ya chini, kuna vifaa vilivyo na fremu ya juu iliyosokotwa, kwa njia ambayo fremu ya juu husogea chini ya athari ya nguvu ya ukata mlalo. Kwa kuongeza, nyuso za mawasiliano za sura ya juu na ya chini zimefungwa na mafuta ya petroli. Kilinganishi kingine cha 2 cha kusajili ulemavu wima na mlalo kimejumuishwa kwenye kifaa.

Kufanya majaribio ya kukata moja kwa moja

Wapo wengi2aina za majaribio ya kukata moja kwa moja: jaribio haraka na polepole. Jaribio la quick linajumuisha kupakia sampuli kwa shinikizo fulani la wima, ambalo kwa kawaida huwa0,50;1,0;2,0;3,0na4,0kp/cm2, subiri uunganisho, ambao unadhaniwa kuwa umepatikana ikiwa utaftaji wakati wa24saa Δh ≤0,02 mm, na kisha nguvu ya kunyoa ya usawa Z, ya ukubwa, inatumiwa1/20au1/40sehemu ya nguvu ya wima P, ambayo huongezeka kila dakika kwa thamani sawa hadi ardhi inapovunjika. Wakati wa matumizi ya nguvu ya kunyoa ya usawa, mwendo wa harakati ya sura ya juu inafuatiliwa kila wakati kwa kusoma kwenye kulinganisha na kasoro za usawa hurekodiwa kwenye logi mara moja kabla ya kila mzigo mpya. Wakati, ambapo mlinganisho anaonyesha harakati za ghafla, hupitishwa kama kuvunja ardhi.

Mtihani wa haraka hutumiwa kwa udongo wa udongo, ambao uimarishaji wa asili chini ya mzigo mpya ni polepole na unafanana na njia hii ya kufanya mtihani.

Slow linafanywa kwa njia sawa na hapo awali kwa tofauti pekee ambayo nguvu ya mlalo ya kukata huongezeka kwa muda mrefu zaidi, ambayo inaweza kuwa 2, 5 na 15 mdakika au hadi ujumuishaji, yaani utofauti kabisa hadi ule ule ule ule ule. Kozi ya uimarishaji chini ya athari ya nguvu ya mlalo inafuatiliwa kwenye kilinganishi 9 (mtini 1).

Jaribio la polepole hutumika kwa udongo wa kichanga au vumbi, ambapo katika kesi ya ongezeko la nguvu ya kukata mlalo katika muda mfupi, ukatwaji wa sampuli kwenye kifaa utaongezeka kwa sababu ya athari ya maji yaliyosisitizwa kwenye pores, ambayo hailingani na mchakato wa asili. Kwa hiyo, muda wa muda huongezeka kwa fineness ya chembe za udongo zisizofungwa, ili kuruhusu usawa wa shinikizo la maji katika pores ya udongo na shinikizo la maji ya nje. Usawazishaji huu unapatikana kwa kuacha muda wa kutosha chini ya athari ya kila ngazi ya mzigo mlalo, ili maji ya ziada kwenye pores yametolewa kupitia jiwe la chujio.

Mbali na majaribio yaliyotajwa, katika hali fulani mtihani wa haraka bila kuunganishwa chini ya mzigo wima hufanywa, yaani, nguvu ya mlalo ya kukata hutumika mara baada ya kuingiza sampuli kwenye kifaa na kuipakia kwa mzigo wima. Hata hivyo, mbinu hii ya utekelezaji inatumika chini ya hali maalum, kama vile tuta jipya lililowekwa kwa udongo wa mfinyanzi, ambalo hupakiwa mara baada ya tuta bila kubana.

Uamuzi wa pembe ya msuguano wa ndani na mshikamano

Kulingana na matokeo ya mtihani, mkazo wa kukata nywele

τ=Z/A katika kp/cm²,

ambayo hupatikana kutoka kwa nguvu ya kukata Z katika kp wakati wa kushindwa na eneo la sehemu mtambuka la sampuli A katika cm². Jaribio hufanywa kwa 3 hadi 4 kifaa kilichopakiwa na shinikizo tofauti la kawaida σ=P/A katika kp/cm² ambapo P ni mzigo wima wa sampuli katika kp. Thamani zifuatazo za shinikizo la kawaida huchukuliwa: 1,0; 2,0; 3,0 na 4,0 kp/cm².

Mtini. 2. Mchoro wa kasoro za mlalo

Kulingana na mchoro wa vipengele vya msuguano wa ndani, aina mbili za michoro 1 na mchoro wa ulemavu wa mlalo (mtini 2) hupatikana.

Mchoro wa ulemavu wa mlalo hupatikana kwa kutumia uhamishaji wa mlalo ΔL katika mm ya fremu ya juu ya kifaa hadi ya chini kwenye mhimili wa abscissa, ambayo hupatikana kwa kusoma kilinganishi 9, na kwenye mhimili wa kuratibu kg/² sherehe inayolingana. 2).

Kulingana na mgandamizo wa udongo, mchoro 1 wa kuunganishwa na mchoro 2 wa nyenzo zilizolegea hupatikana.

Kwa nyenzo iliyounganishwa, mkazo wa kukatwa τ huongezeka mwanzoni kwa kasi zaidi kuhusiana na uhamishaji mlalo ΔL hadi kikomo cha uwiano P, kisha polepole zaidi, huku ukingo wa mchoro.1huongezeka na kufikia urefu wa juu B, baada ya hapo mchoro hupungua kwa urefu fulani, na hatimaye kufikia mtiririko wa usawa. Ukanda wa kupanda kwa mstari wa moja kwa moja wa mchoro wa deformation ya usawa, ambayo ongezeko la mkazo wa shear ni sawa na ongezeko la deformation, inachukuliwa kuwa eneo la deformation ya elastic. Zaidi ya kikomo P, ongezeko la mkazo wa kukata hupungua kulingana na ongezeko la deformations ΔL hadi hatua ya juu B ya mchoro. Katika ukanda huu, nyenzo huanza “kutiririka” na inachukuliwa kama eneo la deformation ya plastiki. Sehemu ya juu ya mchoro B1inawakilisha kiwango cha juu cha mkazo wa shear max τ, na inachukuliwa kuwa fracture ya udongo hutokea katika hatua hii, yaani, hatua hiyo B ni hatua ya kuvunja. Zaidi ya hatua B, nyenzo ziko katika hali ya kioevu, nguvu ya kukata hupungua, na inadhaniwa kuwa katika ukanda huu, ambapo uhusiano kati ya chembe huvunjika, kuna upinzani wa sliding tu ambao unapingana na nguvu ya usawa ya kukata. Point G ambapo mchoro1hupita katika mwelekeo mlalo hupitishwa kama kikomo cha kuteleza.

Mkazo wa kunyoa kwenye kikomo cha kushindwa kwa B huitwa nguvu ya kukatwakatwa au nguvu safi ya kukata τf, wakati mkazo wa kukata kwenye kikomo cha mavuno G huitwa nguvu ya kuteleza τg.

Kwa nyenzo zisizo huru, mchoro wa uhamishaji wa usawa pia una eneo la elastic na kikomo cha uwiano P, lakini chini ya mto ni eneo la plastiki hadi kikomo cha kuingizwa G, yaani, shinikizo la juu la shear ni sawa na nguvu ya kikomo, kuingizwa (τ=τg), zaidi ya ambayo hali ya kioevu ya nyenzo.

Sl.3. Mchoro wa shear, a) kwa udongo unaoshikamana, b) kwa udongo usiofungamana

Mchoro wa shear hupatikana wakati shinikizo la kawaida σ katika kp/cm linatumika kwenye mhimili wa abscissa.2, na kwenye mhimili wa kuratibu nguvu inayolingana ya mkataji τf katika kp/cm2, ambapo maadili haya yote mawili yanatumika kwa kiwango sawa (Mtini.3) Kwa kuwa nguvu ya shear τf ya udongo huongezeka kwa shinikizo la kawaida σ, itakuwa kwa shinikizo tofauti σ1 pata pointi A, B, C, na D, ambazo zinawakilisha nguvu zinazolingana za shear.

Ili kupata alama za kibinafsi A, B, C na D kwenye mchoro3kwa udongo thabiti (Mtini.3a), nguvu ya kuteleza _τ_g imepitishwa. Walakini, katika kesi ya udongo wa mfinyanzi, nyenzo huanza kutiririka muda mrefu kabla ya kikomo cha kuteleza G kufikiwa, na kuna tabia ya kupitisha nguvu ya kukata kwa kikomo cha uwiano wa P ili kuamua mshikamano c na angle ya msuguano wa ndani wa udongo, lakini kwa kuwa ni ndogo, nguvu ya shear ambayo deformation ΔL mara nyingi hupitishwa kwenye mchoro.2mara mbili kubwa kuliko deformation katika hatua ya awali ya upakiaji katika vifaa. Nguvu hii iko mahali fulani kati ya mpaka wa P na B, ambayo ni, G (Mtini.2)

Kuunganisha pointi A, B, C na D kwenye mchoro 76a inatoa mchoro wa shear, ambao ni mstari wa moja kwa moja katika majaribio yenye mafanikio. Kwa kupanua mchoro kwenye makutano na mhimili wa kuratibu, kwa σ = 0, hupatikana kulingana na muundo wa Coulomb τf = c+σ tgϕ kwamba τf = c = mshikamano wa udongo, wakati mteremko wa mchoro kuelekea msuguano wa ndani unatoa pembe. Kwa kupanua mchoro wa kukatwa kwa upande mwingine wa mhimili wa kuratibu, mkazo kutokana na mshikamano pk hupatikana kwenye mhimili wa abscissa, wakati ukubwa wa mshikamano c unaonyeshwa kama sawa na upinzani wa msuguano:

c = pk tgϕ, inatoka wapi pk = c/tgϕ

Kwa udongo usiofuatana, kama vile mchanga, mchoro kwenye mtini. 3b, ambayo hupitia asili ya kuratibu, kwani kwa σ = 0 tunapata τ = 0. Hata hivyo, ikiwa mchanga ni mzuri na unyevu, mchoro unaofanana na ule ulio kwenye mtini. 3a, yenye uwiano mdogo c, unaowakilisha mshikamano dhahiri. Katika hali hiyo, mkazo pk kwenye mhimili uliopanuliwa wa abscissa upande wa pili wa asili ya kuratibu huwakilisha mkazo wa kapilari.

Inapaswa kuzingatiwa kuwa uamuzi wa mshikamano wa udongo na msuguano kwa kupima moja kwa moja ya kukata nywele ina hasara kadhaa, muhimu zaidi ni kwamba kushindwa kwa udongo hutokea kwenye uso wa kukata nywele uliopangwa na sio juu ya uso wa upinzani mdogo wa kukata, kwamba wakati wa kukata sampuli kwenye kifaa, uso wa shear hupunguzwa kwa sababu ya sampuli ya chini ya sampuli wakati wa harakati ya chini. ukata nywele unaweza tu kufuatiliwa kwa urefu mfupi, ili upinzani wa kuteleza zaidi ya kikomo usiweze kudhibiti kuvunjika kwa kiwango cha kutosha, haswa katika kesi ya udongo laini wakati kasoro wakati wa kunyoa ni kubwa, nk.

Jaribio la mbano la Triaxial

Jaribio linafanywa kwa kifaa cha triaxial, ambacho kina miundo tofauti, lakini yote inategemea kanuni sawa, ambayo ni kama ifuatavyo. Sampuli isiyosababishwa kwa namna ya roller imewekwa kwa wima kwenye msimamo na inakabiliwa na shinikizo la upande wa wingi wa kioevu kutoka pande zote na kisha kwa shinikizo la wima, ambalo huongezeka kwa hatua kwa hatua, mpaka fracture ya sampuli inasababishwa juu ya uso wa upinzani mdogo wa shear. Kulingana na nguvu ya kukata wakati wa kuvunja, mshikamano na pembe ya msuguano wa ndani wa udongo huhesabiwa.

Maelezo ya kifaa cha pembetatu

Mtini. 4. Kifaa cha Triaxial

Kifaa cha triaxial (mtini. 4) kina sehemu ya chini ya bati la msingi la chemba, ambayo sampuli huegemea, na katika sehemu ya juu ya pistoni kwa upakiaji wima wa sampuli na bati la juu linalofunga chumba. Vipimo vya kawaida vya sampuli ni kipenyo ϕ=36 mm, urefu h=2,2-2,5_ϕ_. Kipenyo cha chemba ni D=135mm, urefu H = 180 mm. Mrija mwembamba K1 wa kutoa sampuli kutoka chini huanza kutoka katikati ya stendi ya sampuli, ambayo hupokea maji kutoka kwa sampuli kupitia bati yenye vinyweleo na kuyatoa nje ya chemba hadi kwenye mirija ya glasi wima C1. Ikiwa mtihani unafanywa bila kukimbia sampuli, njia hii hutumikia kupima shinikizo la maji katika pores. Katika msingi wa shaba wa chemba kuna chaneli K2 ya usambazaji wa wingi wa kioevu ili kujaza chumba na kufikia shinikizo la upande kwenye chemba kwenye sampuli.

Kupitia bati la juu la chemba hupitisha mpini wa bastola kwa ajili ya kupakia sampuli. Sampuli katika chumba imezungukwa na membrane ya mpira, ambayo hupanuliwa kwa ncha zote mbili na inaunganishwa na pistoni na msingi kwa njia ya pete za mpira. Katikati ya pistoni kuna chaneli K3 ya kumwaga sampuli kutoka upande wa juu.

Pande za chemba zimefungwa kwa hermetically na silinda ya Plexiglas ambayo imewekwa kwenye bati za juu na za chini za chemba kupitia pete za mpira.

Chumba kimewekwa kwenye msingi thabiti. Upakiaji wa kawaida wa sampuli hufanywa kupitia leva yenye uzani, ambayo uwiano wake mara nyingi ni 1: 10. Mfumo wa kufikia shinikizo la upande kwenye sampuli kwenye chumba hujumuisha chupa iliyo na misa ya kioevu B, ambayo huletwa ndani ya chumba kwa njia ya bomba, manometer ya kupima shinikizo la hewa na chupa yenye hewa iliyoshinikizwa. Kilinganishi kinawekwa juu ya bastola kwa ajili ya kupakia sampuli ili kupima uwekaji wa sampuli chini ya mzigo.

Shinikizo la upande wa wingi wa kioevu kwenye chemba inaweza kubadilishwa ipendavyo kwa kutumia shinikizo la hewa kwenye chupa B, kupitia vali V1 na V2. Shinikizo hili husababisha mikazo ya mlalo katika sampuli σ2 na σ3, ambayo kutokana na sehemu ya mviringo ya sampuli inasawazishwa σ2 = σ3.

Kioevu kinaweza kuwa maji yaliyosafishwa au mafuta, ambayo yanapendekezwa kwa kuziba vizuri, kwa sababu maji yanaweza kupita kwenye skrubu. Chini ya ushawishi wa shinikizo la hewa kwenye chupa B, wingi wa kioevu hujaza chumba hadi valve V6, ambayo hufunga. Mzigo wa wima wa sampuli P, ambayo huhamishwa karibu bila msuguano hadi kwa sampuli kupitia mpini wa bastola, ikigawanywa na sehemu ya sehemu mtambuka ya sampuli A inatoa mkazo wima σ1 = P/A

Kufanya mtihani wa mgandamizo wa triaxial

Kwa sampuli ya mtihani, inasindika katika vifaa tofauti, ili roller yenye kipenyo cha 36 mm, urefu wa 78 mm au 90 mm hupatikana, ambayo mawe ya chujio huwekwa kutoka juu na chini na utando wa mpira umewekwa. Kisha sampuli pamoja na mawe ya chujio huwekwa kwenye msimamo kwenye chumba, mwisho, utando wa mpira hutolewa juu ya msimamo na pistoni ya upakiaji na imara na pete za mpira. Kulingana na mazoezi ya maabara fulani, kama vile Prof. Skempton huko London, uondoaji wa sampuli kwenye chemba wakati wa jaribio huharakishwa kwa kuweka kando ya sampuli na karatasi ya kichungi, ambayo huwekwa kabla ya utando wa mpira kuvutwa. Wakati sampuli inapoletwa kwenye kifaa na silinda ya Plexiglas imewekwa kwenye sahani za juu na za chini, inawezekana kufanya majaribio, ambayo yanaweza kufanywa kwa njia kadhaa, kama vile zifuatazo:

1. Vipimo visivyo na maji. Katika majaribio haya, uondoaji wa sampuli hauruhusiwi wakati wa uwekaji wa jaribio la upande na la wima, huku vali V4 na V5 zimefungwa.

2. Majaribio ambayo hayajachujwa na ujumuishaji. Wakati wa uwekaji shinikizo la upande, sampuli hutolewa maji (valves V4 na V5 zimefunguliwa), wakati wakati wa uwekaji wa shinikizo la wima, mifereji ya maji hairuhusiwi (V4 na V5 imefungwa).

3_) Sampuli zilizotolewa_. Sampuli hutolewa kwa muda wote wa jaribio (valves V4 na V5 zimefunguliwa), ili uunganisho kamili hutokea na hakuna maji yaliyosisitizwa yanayoundwa kwenye pores wakati wa matumizi ya shinikizo la wima σ1. Jaribio hili linachukua muda mrefu, hasa kwa udongo usiopenyeza vizuri, kwa sababu upakiaji wima σ1 lazima ufanyike kwa idadi kubwa ya hatua ndogo na uimarishaji lazima ungojee katika kila hatua. Zaidi ya hayo, majaribio yaliyotajwa yanaweza kufanywa kwa sampuli zilizojaa na zilizojaa kiasi_._

Kwa kuzingatia uwezekano uliotajwa hapo juu, majaribio ya mbano ya triaxial yanaweza kufanywa kwa lahaja tofauti na kurekebishwa kulingana na aina ya udongo chini ya hali ya mzigo.

Vifaa, taratibu, vitengo, thamani na ruwaza zilizoelezwa huhamishwa kutoka chanzo cha kihistoria. Maandishi sio utafiti wa kijiografia, itifaki ya maabara, mradi wa msingi, uthibitisho wa utulivu wa mteremko au mpango wa kuchimba. Chaguo la sampuli na mbinu ya majaribio, hali ya mifereji ya maji na uunganisho, maji ya chini ya ardhi, utaratibu wa kupakia, athari za tetemeko na usalama wa uchimbaji lazima ibainishwe kwa udongo na jengo mahususi, kulingana na kanuni za sasa, pamoja na maabara mwafaka na mtaalam aliyeidhinishwa wa jioteknolojia.