Прочность грунта на сдвиг с помощью испытания на прямой сдвиг

Прямое испытание на сдвиг или испытание на сдвиг в коробке используется для определения прочности грунта на сдвиг. Оно больше подходит для несвязных грунтов.

Прочность грунта на сдвиг при испытании на прямой сдвиг

Прочность грунта на сдвиг — это его максимальное сопротивление нагрузкам на сдвиг. Прочность при сдвиге выражается как
Формула прочности при сдвиге
Где C’ = Эффективная связность
Прочность грунта на сдвиг с помощью испытания на прямой сдвиг= Эффективное напряжение Прочность грунта на сдвиг с помощью испытания на прямой сдвиг= Эффективное напряжение = Эффективный угол сопротивления сдвигу
Используя испытание на прямой сдвиг, можно определить связность и угол внутреннего трения грунта, которые полезны при проектировании многих инженерных сооружений, таких как фундаменты, подпорные стены и т.д.
Это испытание может быть проведено в трех различных условиях дренажа, а именно: неконсолидированно-недренированный, консолидированно-недренированный и консолидированно-дренированный. Как правило, бессвязные грунты испытываются на прямой сдвиг в консолидированном дренированном состоянии.

Аппаратура, необходимая для испытания на прямой сдвиг

Для проведения испытания на прямой сдвиг требуется следующее оборудование

  • ящик для сдвига
  • Контейнер для коробки ножниц
  • опорная плита с поперечными канавками на ее верхней части
  • Пористые камни (2 шт.)
  • Простые решетчатые пластины (2 шт.)
  • Перфорированные решетчатые пластины (2 шт.)
  • Загрузочная площадка со стальным шариком
  • Цифровая весовая машина
  • Загрузочная рама с загрузочной вилкой
  • Проверочное кольцо
  • Циферблатные манометры (2 шт.)
  • Гири
  • Стержень для вскрытия
  • Шпатель
  • Раммер
  • Пробоотборник

Оборудование для испытания на прямой сдвиг

Аппарат для испытания на прямой сдвиг

Процедура испытания на прямой сдвиг

Процедура испытания на прямой сдвиг состоит из следующих этапов:

  • Возьмите образец почвы, который должен быть либо ненарушенным, либо переформированным. Образец должен быть отобран с помощью пробоотборника и молотка. Если берется грунт без связности, то пробоотборник и трамбовка не требуются.
  • Внутренние размеры пробоотборника должны быть 60 мм x 60 мм в плане, что также соответствует внутренним размерам коробки сдвига. Толщина коробки составляет около 50 мм, в то время как толщина образца должна быть 25 мм.
    Коробка сдвига, пористые камни, решетчатые пластины, нагрузочная площадка

    Коробка ножниц, пористые камни, решетчатые пластины, нагрузочная площадка

  • Теперь скрепите две половины коробки ножниц с помощью стопорных штифтов и установите на дно опорную плиту.
  • Над нижней плитой уложите пористый камень, а над ним — решетчатую плиту. Простые решетчатые плиты используются для недренированных условий, а перфорированные решетчатые плиты используются для дренированных условий.
  • Теперь у нас есть фундаментная плита, пористый камень и решетчатая плита в коробке сдвига. На этом этапе взвесьте коробку и запишите.
  • После этого поместите образец почвы над решетчатой плитой. Неповрежденный образец непосредственно переносится в ящик для сдвига. Если используется песчаная почва, укладывайте ее послойно и утрамбовывайте каждый слой, чтобы получить необходимую плотность.
  • Запишите вес срезного ящика с образцом почвы.
  • Над образцом грунта установите верхнюю решетчатую плиту, пористый камень и нагрузочную площадку друг над другом.
    Коробка сдвига и расположение пластин

    Различные положения слоев в ящике для ножниц

  • Теперь весь ящик помещается в контейнер и устанавливается на загрузочную раму.
  • Пробное кольцо располагается таким образом, чтобы оно соприкасалось с верхней половиной коробки ножниц.
  • Нагрузочная вилка устанавливается на стальной шар нагрузочной площадки коробки ножниц.
  • Два циферблатных манометра устанавливаются один на контейнер для измерения сдвига, а другой — на загрузочную вилку для измерения вертикального сдвига.
  • Теперь стопорные штифты удаляются из коробки ножниц, а распорные винты устанавливаются в соответствующие позиции коробки.
    Нагрузка на коробку сдвига

    Прикладывание нагрузки к образцу

  • Верхняя половина коробки немного приподнимается с помощью распорных винтов. Расстояние между ними определяется в зависимости от максимального размера частиц.
  • Теперь приложите нормальное напряжение, которое обычно составляет 25 кН/м2. Также приложите сдвигающую нагрузку при постоянной скорости деформации.
  • Теперь ящик начинает реагировать на приложенную нагрузку, и каждые 30 секунд записывайте показания проверочного кольца и циферблатных манометров.
  • Если проверочное кольцо достигает максимального значения и внезапно падает, это означает, что образец разрушен. Запишите максимальное значение, которое является напряжением разрушения.
  • Для некоторых грунтов точка разрушения принимается равной 20% от деформации сдвига.
  • Наконец, снимите коробку и измерьте содержание воды в образце.
  • Повторите ту же процедуру для различных нормальных напряжений 50, 100, 150, 200, 250, 300, 400 кН/м2.
  • Наблюдения и расчеты для испытания на прямой сдвиг

    Расчеты должны быть выполнены с использованием следующих наблюдений, полученных в ходе испытания:

  • Размер коробки =
  • Площадь коробки =
  • Толщина образца =
  • Масса образца =
  • Объем образца =
  • Насыпная плотность почвы =
  • Сухая плотность почвы =
  • Коэффициент пустотности =
  • Масса коробки + опорная плита + пористый камень + решетчатая плита =
  • Масса коробки + фундаментная плита + пористый камень + решетчатая плита + образец грунта =
  • Рассчитайте напряжение сдвига, используя приведенные ниже таблицы наблюдений:
    S.No
    Прошедшее время
    Показания горизонтального манометра
    Горизонтальное смещение
    Показания вертикального манометра
    Вертикальное смещение
    Показания поверочного кольца
    Усилие сдвига
    Напряжение сдвига
    Теперь определите напряжение сдвига при разрушении для различных значений нормального напряжения:
    Тест №
    Нормальное напряжение
    (кН/м2)
    Напряжение сдвига при разрушении (кН/м2)
    Сдвиг при разрушении
    Начальное содержание воды
    Конечное содержание воды
    Теперь постройте график между нормальным напряжением и напряжением сдвига, взяв нормальное напряжение по оси абсцисс и напряжение сдвига при разрушении по оси ординат. График выглядит так, как показано ниже.
    Граница разрушения при испытании на прямой сдвиг

    График, построенный между нормальным напряжением и напряжением сдвига

    Из графика можно узнать перехват когезии (c’) и угол сопротивления сдвигу (Прочность грунта на сдвиг с помощью испытания на прямой сдвиг) могут быть известны, а прочность на сдвиг (s) может быть рассчитана по формуле.Прочность грунта на сдвиг с помощью испытания на прямой сдвиг) могут быть известны, а прочность на сдвиг (s) может быть рассчитана по формуле.

    Результат испытания на прямой сдвиг

    Прочность на сдвиг данного образца грунта составляет = ______________ кН/м2.

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Центрсельстрой