Обработка результатов испытаний

По результатам испытаний для нескольких образцов при различных нормальных напряжениях строят график зависимости касательных и нормальных напряжений.

Для этого через опытные точки проводят прямую линию, занимаю­щее среднее положение между всеми точками

Опытами установлено, что график зависимости предельного сопротивления грунтов сдвигу от нормального напряжения для идеально сыпучих грунтов в пределах изменения напряжений, представляющих интерес для строительства (до 0,3-0,6 МПа), с достаточной степенью точности может быть принят за прямую линию, выходящую из начала координат и накло­ненную под углом к оси нормальных напряжений (рис. 3).

Рис 3. График зависимости сопротивления сдвигу от нормального напряжения для песков

Согласно графику зависимость между касательным и нормальным напряжениями выражается уравнением

где f = tgj - коэффициент внутреннего трения.

Угол j - угол внутреннего трения является прочностной характери­стикой для песков. Угол j может быть получен по графику зависимости t = f(s)

Соотношение является основной прочностной зависимостью для сыпучих грунтов, носит название закона Кулона и формулируется сле­дующим образом; предельной сопротивление сыпучих грунтов сдвигу есть сопротивление трению, прямо пропорциональное нормальному напряже­нию

Рис 4. График зависимости сопротивления сдвигу от нормального напряжения для глинистых грунтов

Для глинистых грунтов зависимость между касательными и нормальными напряжениями имеет более сложный характер в связи с тем, что сопротивление сдвигу обусловливается не только силами трения, но и связностью грунта (пластичными водно-коллоидными и частично же­сткими – цементационно-кристаллизационными связями). Однако, как и для сыпучих грунтов, зависимость сопротивления сдвигу от нормальных на­пряжений представляется прямой линией (рис. 4).

Эта зависимость согласно графику (рис. 4) описывается уравнением

Приняв f = tga, получим

Коэффициент f = tga по аналогии с сыпучими грунтами носит назва­ние коэффициента внутреннего трения. Параметр с, не зависящий в явном виде от величины внешнего давления, называется удельным сцеплением глинистых грунтов и характеризует его связность.

Прочностные характеристики грунта – угол внутреннего трения и удельное сцепление с, МПа, получают по графику зависимости (рис. 4). При этом величину с определяют как отрезок, отсекае­мый прямой на оси ординат, а тангенс угла наклона этой прямой к оси абсцисс есть тангенс угла внутреннего трения.

Уравнение выражает закон Кулона для глинистых грунтов, который формулируется следующим образом: предельное сопротивление связных грунтов сдвигу при завершенной их консолидации есть функция первой степени от нормального напряжения

Если прямую АВ (рис. 4) продлить до пересечения с осью абсцисс, то она отсечет отрезок 00', называемый давлением связности р_е, суммарно заменяющее действие сил сцепления. Из треугольника ОО'А величины удельного сцепления с и связности р_с будут равны:

Выражения часто используют в задачах теории пре­дельного равновесия грунтом для вычисления величин, заменяющих силы сцепления связных грунтов.

Касательное напряжение	0,6	1,23	1,78
Нормальное напряжение	0,1	0,2	0,3

Þ j = 71^о

Угол естественного откоса

Под углом естественного откоса понимают угол наклона обра­зующей конуса или угол наклона, образуемый поверхностью неукреп­ленного сыпучего (рыхлого) грунта (например, песка), свободно насы­паемого на горизонтальную плоскость, с этой плоскостью. Существует зависимость между углом естественного откоса и коэффициентом сыпу­чести. Чем больше коэффициент сыпучести, тем меньше угол естествен­ного откоса. Величина угла естественного откоса зависит от формы и крупности частиц грунта и его влажности. Знание угла естественного от­коса используется при разработке и добыче строительных материалов и других полезных ископаемых, при складировании сыпучих материалов и т.д.

Угол естественного откоса песков в сухом состоянии равен углу внутреннего трения.