ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА СДВИГУ.

 Цель работы: установить зависимость предельного сопротивления грунта сдвигу от нормальных сжимающих напряжений, т.е.

Основный методом определения сопротивления грунта сдвигу в лабораторных условиях является испытание грунта на приборах одноплоскостного среза типа ВСВ - 25 или сдвиговых приборах Гидропроекта.

Устройство и принцип работы прибора ВСВ-25.

1. Все части прибора смонтированы на основании I (рис. 4 ).

Образец помещается в тонкостенной гильзе 24 - 25 в срезыватель. Подвижная часть срезывателя входит в состав каретки 3.

На плите каретки 27 закреплены гнездо 19 с поддоном 18. В гнездо вставляется нижняя обойма 20 и перфорированный вкладыш 26. Каретка при сдвиге перемещается относительно основания. Для уменьшения сопротивления при сдвиге в канавках между плитой основания и кареткой вложены шарики. Верхняя обойма неподвижна, на нее навинчивается гайка 23. Гайка служит для создания зазора между верхней и нижней обоймами. Сверху на грунт ставится штамп 22.

2. Вертикальная нагрузка на образец создается вращением рукоятки редуктора 9, который неподвижно соединен с основанием прибора посредством траверсы 8, стоек 7 и панели 5. Панель 5 крепится к основанию откидными болтами с гайками 8. Измерение величины вертикальной нагрузки производится динамометром ДОСМ -3 - I (6).

3. Сдвигающее усилие создается вращением рукоятки редуктора 16 и передается на каретку 4 через динамометр 14, измеряющий величину сдвигающего усилия.

Рис.4. Прибор сдвиговый ВСВ-25.

При исследовании грунтов с разными физико-механическими свойствами требуется и различное сдвигающее усилие. Для более точного измерения сдвигающего усилия прибор комплектуется двумя динамометрами ДОСМ - 3 - I и ДОСМ - 3 - 0,2. Оба динамометра снабжены тормозом 13. При установке динамометра ДОСМ - 3 - I между упором II и динамометром вставляется удлинитель.

4. Конструкция редукторов, создающих вертикальную нагрузку и сдвигающее усилие одинакова. Для быстрого подвода и отвода пинели 15 редуктора защелка 17 должна находиться в нижнем положении. При этом ход пинели составляет 1 мм за 1 оборот рукоятки.

При приложении нагрузки к образцу необходимо перевести защелку в верхнее положение. При этом усилие, прикладываемое к рукоятке, уменьшается в 7,5 раз, а ход пинели составляет 0,13 мм за один оборот рукоятки.

5. При производстве медленного сдвига для измерения сдвиговой деформации грунта индикатор 10 устанавливается с таким расчетом, чтобы при перемещении каретки ножка индикатора перемещалась вслед за упором 28. При производстве быстрого сдвига, занимающего 20¸40 секунд, индикатор на прибор не устанавливается.

Ход работы.

1. Подготовьте образец грунта нарушенной или ненарушенной структуры (по указанию преподавателя) высотой 5¸6 см и диаметром 80 мм. Подготовка образца производится аналогично компрессионным испытаниям (см. лаб. работу №6 ) из естественного или искусственно приготовленного методом режущего кольца. Для несвязных грунтов допускается заполнение гильзы грунтом простым насыпанием с послойным уплотнением.

2. Установочным винтом 2 зафиксируйте каретку. В смонтированный срезыватель вставьте гильзу с образцом, покрытым с обеих сторон фильтровальной бумагой.

На грунт установите штамп 22.

3. Установите динамометр ДОСМ - 3 - I для измерения сжимающего усилия на штамп с вращением рукоятки редуктора 9 подведите пиноль к динамометру.

4. Установите динамометр, измеряющий сдвиговое усилие, и вращением рукоятки редуктора 16 приведите систему в рабочее положение.

5. Создайте необходимый зазор между верхней и нижней обоймами вращением гайки 23 по часовой стрелке.

6. Вращением рукоятки редуктора 19 согласно рабочей таблице создайте заданное давление на образец Р.

7. Выверните установочный винт 2 на 10¸15 мм.

8. При быстром сдвиге включите тормоз 13 вращением винта 12 по часовой стрелке до положения, когда стопор тормоза прижмется к ножке индикатора с силой, достаточной, чтобы препятствовать обратному движению ножки индикатора.

При медленном сдвиге отключите тормоз вращением винта 12 против часовой стрелки.

9. Быстрый сдвиг производите быстрым равномерным вращением рукоятки редуктора, сдвиг считается достигнутым, когда вращение рукоятки перестанет вызывать увеличение сдвигающего усилия.

При приложении сжимающего усилия необходимо поддерживать постоянство нагрузки в течение всего времени испытания.

10. При испытаниях медленным сдвигом вращением рукоятки редуктора 16 приложите сдвигающее усилие заданными ступенями. Размеры каждой ступени нагрузки, а также величину полного сдвигающего усилия Т возьмите по рабочей таблице динамометра.

При приложении сдвигающего усилия заданными ступенями необходимо поддерживать постоянство нагрузки в течение заданного промежутка времени.

При испытании методом замедленного сдвига продолжительность опыта должна быть в пределах 40¸50 минут.

Сдвигающая нагрузка  прикладывается неравными ступенями . Первая ступень горизонтальной нагрузки принимается равной 10% вертикальной нагрузки .Последующие ступени задают из расчета . Когда увеличение горизонтального смещения верхней обоймы указывает на близость сдвига, размер ступеней уменьшается до .

Отсчеты по индикатору горизонтального смещения берутся через каждые две минуты. Каждая последующая ступень  прикладывается, когда скорость горизонтального смещения от предыдущей ступени  снизится до 0,005 м/мин.

Срез образца устанавливается по незатухающей или увеличивающейся скорости горизонтального смещения верхней обоймы, что определяется разностью между показаниями индикатора.

11. Все результаты испытаний заносятся в таблицы 8 или 9 в зависимости от принятого метода исследования.

Результаты испытания сопротивления грунта сдвигу.

Зная площадь поверхности среза и величину сдвигающей силы , подсчитываем касательные напряжения по плоскости среза

Соответствующее им нормальное напряжение определим по формуле

При расчете τ следует последнюю ступень горизонтальной нагрузки  (при медленном сдвиге) принимать в половинном размере. Тогда предельная сдвигающая сила определится по формуле

Затем по значениям τ и σ для всех проведенных опытов строят график зависимости

Для несвязных песчаных грунтов графическая зависимость между предельными сопротивляемыми сдвигу τ и нормальным напряжением σ представляет собой прямую, проходящую через начало координат, уравнение которой имеет вид:

,

где - коэффициент внутреннего трения грунта;

 - угол внутреннего трения грунта.

Для связных грунтов, обладающих структурным сцеплением, графическая зависимость  имеет вид, представленный на рис.8, описываемый уравнением

,

где  - сцепление грунта.

Указание мер безопасности.

При работе на приборе, последний должен быть надежно закреплен на столе.

Вращение редукторов производите только за ручку рукоятки. При приложении сдвигающего усилия, не придерживайте рукой каретку прибора.

Не допускайте перегрузки упругих 'элементов образцовых динамометров.

Таблица 13

Результаты испытаний медленным сдвигом.

№№	Время от начала приложения горизонтальной нагрузки t, сек	Нормальное напряжение, σ, Н/см2	Горизонтальная нагрузка, Т, Н	Сдвигающее напряжение, , Н/см2	Показание индикатора	Величина сдвига, е, мм

Таблица 14

Результаты испытаний быстрым сдвигом

№№	Вертикальная нагрузка, Р, Н	Горизонтальная нагрузка, Т, Н	Сжимающее напряжение, σ, Н/см2	Сдвигающее напряжение, , Н/см2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6.