Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

М.5 Визначення характеристик опору ґрунтів і матеріалів зсуву в лабораторних умовах



Оскільки в основу розрахунку ґрунтових основ і шарів із мало-зв'язаних матеріалів покладена узагальнена теорія міцності Мора, розрахунковими вважаються характеристики, обумовлені дотичною і побудовані на основі випробувань досліджуваного матеріалу щодо граничних кіл Мора (рисунок М.9).

Нахил дотичної до граничних кіл дає кут внутрішнього тертя в досліджуваному ґрунті чи матеріалі, а відрізок, що відтинається дотичною на вертикальній осі, – зчеплення.

Випробування для побудови граничних кіл Мора можуть бути проведені на приладах тривісного стискання, а також на приладах, що забезпечують зсув у даній площині (плоский зсув). Випробування на приладах тривісного стискання переважають, тому що дають більш надійні дані. При випробуванні на приладах, що забезпечують зсув у заданій площині, можлива деяка погрішність, для виключення якої необхідно застосовувати спеціальні методики обробки результатів. Доцільні паралельні випробування на приладах тривісного стискання (контрольні) і на приладах плоского зсуву. Досвід показує, що в переважній більшості випадків результати випробування на приладах тривісного стискання і приладах плоского зсуву не відрізняються.

 

Рисунок М.9 – Діаграмна Мора для суглинистого ґрунту при φ = 22°, с = 0,07 МПа, W = 13,3 % і δ = 1850 кг/м3

 

Для одержання розрахункових характеристик опору ґрунтів і матеріалів зсуву зразки випробовують при вологості і щільності, відповідних стану ґрунтів і матеріалів у розрахунковий період. Після кожного випробування проводять контрольні визначення вологості і щільності випробуваних зразків і при виявленні відхилень від заданих значень коригують результати випробувань чи вибраковують їх.

Рекомендуються випробування на приладах з автоматичною реєстрацією навантажень і деформацій.

Доцільні випробування, в яких руйнування зразка настає через 3 – 5 хв.

Для випробування зразків ґрунтів і матеріалів в умовах тривісного напруженого стану існує велика кількість приладів. Для кожного з них розроблена методика випробування з урахуванням особливостей конструкції приладу. Тому тут подаються лише загальні рекомендації, які слід враховувати при випробуваннях, щоб отримати розрахункові характеристики, які використовуються при проектуванні дорожнього одягу. Випробовують циліндричні зразки з відношенням діаметра до висоти 1:2. Мінімальний діаметр зразка залежить від крупності фракцій, які є в ґрунті чи матеріалі. При максимальному розмірі зерен випробовуваного ґрунту чи матеріалу до 5 мм приймають діаметр зразка рівним 60 мм; при розмірі зерен до 20 мм – діаметр зразка 100 мм.

Зразки ґрунту, що мають необхідну вологість і щільність, можна готувати у великих формах, і потім з них спеціальним різаком вирізувати циліндр потрібного діаметра і висоти, або готувати зразок з пошаровим ущільненням ґрунту в спеціальній роз'ємній формі необхідних діаметра і висоти.

На зразки зв'язних ґрунтів і матеріалів після того, як вони вийняті з форми чи різака, одягають манжет з гуми завтовшки 0,2 – 0,3 мм. Діаметр манжета повинен бути на 2 – 3 мм менше за зразок. Зразок з манжетом встановлюють у камеру приладу, після чого камеру закривають і заповнюють водою.

Зразки малозв'язних ґрунтів і матеріалів готують у роз'ємній сталевій формі, в яку попередньо вкладено гумовий манжет, а також плитку, що підтримує зразок знизу. Ущільнений пошарово до необхідної щільності зразок разом з формою поміщають у камеру приладу, де в зразку створюється невеликий вакуум (близько 100 мм рт. ст.). Після видалення роз'ємної форми камеру закривають і заповнюють водою. Зразки випробовують при різних значеннях бічного тиску. Слід випробувати за даних умов не менше трьох зразків кожного ґрунту чи матеріалу однакової вологості й щільності при кожному значенні бічного тиску.

Всі випробування проводять таким чином, щоб щільність і вологість зразків у момент руйнування відповідала розрахунковим значенням цих характеристик. З цією метою випробування ведуть у закритій системі. Допустимі випробування як з постійною швидкістю навантаження, так і з постійною швидкістю деформування. При випробуваннях з постійною швидкістю навантаження вертикальне навантаження на зразок створюють за допомогою відрегульованого струменя води чи рівномірного насипання дробу. Швидкість навантаження – 0,01 – 0,02 МПа/хв при випробуванні ґрунтів і 0,02 – 0,04 МПа/хв при випробуванні матеріалів. У процесі навантаження через рівні проміжки часу (1 – 2 хв) фіксують вертикальні деформації зразка. Навантажують до досягнення інтенсивного зростання деформацій. На основі результатів випробування обчислюють швидкість деформування зразка при різних вертикальних навантаженнях і зображують отримані залежності графічно (рисунок М.10).

На початковій стадії навантаження швидкість деформування рівномірно і порівняно повільно зростає в міру збільшення навантаження. Але після того, як навантаження досягає визначеного розміру (різне при різному бічному стисканні), швидкість деформування різко збільшується, і настає так зване лавинне порушення структури. Ці точки відповідають досягненню граничної рівноваги в зразку по зсуву при наявному бічному тиску. При випробуванні з постійною швидкістю деформування реєструють зміну навантаження на зразок у часі. За руйнівне приймають навантаження, що відповідає деформації ґрунту, рівній 1/10 висоти зразка. Швидкість деформування 1 – 2 мм/хв. На основі отриманих даних будують діаграму Мора і звичайним порядком визначають кут внутрішнього тертя та зчеплення в ґрунті при даній вологості й щільності (див. рисунок М.9).

Дрібнозернисті ґрунти випробовують на зсув у заданій площині як правило у вигляді циліндричних зразків діаметром не менше 70 мм (F = 40 см2) і висотою 3 – 3,5 см, ґрунти і матеріали, що містять великі включення, але не більше 40 мм – у формах розміром до 30 см х 30 см. Заміна більш великих фракцій допускається рівною за масою кількістю фракцій від 10 мм до 40 мм. Зразки з даною вологістю і щільністю готують у великій формі і потім вирізують спеціальним різаком (дрібнозернисті ґрунти) чи готують безпосередньо у формі, що є в приладі. Зразки випробовують при різних нормальних навантаженнях. При кожному значенні нормального навантаження необхідно випробувати не менше, ніж три зразки з однаковою вологістю й щільністю.

 

s – точка різкого збільшення швидкості деформування; W = 13,3% і δ = 1850кг/м3
Рисунок М.10 – Залежність швидкості деформування V вертикального навантаження при випробуванні суглинистого ґрунту на приладі тривісного стискання (приклад)

 

З метою забезпечення руйнування зразка у вигляді зсуву (виключивши явище відриву) значення нормального навантаження необхідно вибирати так, щоб експериментальні точки на графіку „нормальне напруження – опір зсуву" розташовувалися не вище за промінь, проведений з початку координат під кутом 45° до осі абсцис (рисунок М.11).

 

τ – дотичне напруження; с – зчеплення, МПа; φ – кут внутрішнього тертя, град; σ – питоме вертикальне навантаження.
Рисунок М.11 – Діаграма Кулона

 

Експериментальні точки, що не відповідають цій умові, при побудові прямої не враховують (вибраковують).

Максимальне нормальне навантаження не повинно істотно перевищувати напруження в дорожній конструкції. Якщо прилад має пристосування для зсуву з постійною швидкістю деформування, то конструкцію випробовують із швидкістю деформування близько 0,25 – 0,50 см/хв. На основі результатів відліків за динамометром, взятих через рівні проміжки часу, встановлюють залежність між зсувним напруженням і деформацією зсуву. Ця залежність зображується графічно, звідки одержують значення максимального опору зсуву за даних умов випробування (рисунок М.12).

Якщо прилад не має пристосування для забезпечення постійної швидкості деформування, то зсувне навантаження збільшують з постійною швидкістю (навантаження струменем води). Одночасно фіксують деформацію зсуву через рівні проміжки часу і за отриманими даними будують залежність швидкості деформування від навантаження. За опір зсуву приймають напруження, що відповідає різкому збільшенню швидкості деформування.

 

р – питоме вертикальне навантаження; s – точка різкого збільшення деформації зсуву
Рисунок М.12 – Залежність швидкості деформування V від зсувного напруження τ при випробуванні на приладі плоского зсуву (приклад)

 

Одержавши значення опору зсуву при різних вертикальних навантаженнях, значення кута внутрішнього тертя і зчеплення знаходять з рівняння Кулона τ = с + σ · tgφ шляхом графічної побудови (див. рисунок М.11).


ДОДАТОК Н

(обов'язковий)

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.