Определение характеристик сопротивления грунта срезу
(по ГОСТ 12248-96)
7.1. ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ
Научиться определять прочностные характеристики грунтов. Изучить их роль в формировании расчетного сопротивления грунта.
7.2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Из теории предельного равновесия известно, что при давлении фундамента на грунт можно рассматривать две фазы напряженного состояния: 1) фаза уплотнения и локальных сдвигов и 2) фазу развития значительных сдвигов.
Таким образом становится понятно, что при определенных давлениях грунт под фундаментом начинает работать на сдвиг. Сопротивление грунта сдвигу определяется прочностными характеристиками, к которым относятся угол внутреннего трения φ (градусы) и удельное сцепление грунта С (кПа).
Глинистые и песчаные грунты сопротивляются сдвигу по разному. В глинистых грунтах удельное сопротивление сдвигу τ складывается из угла внутреннего трения φ и удельного сцепления С. В песчаных же грунтах, сопротивление сдвигу τ обеспечивается только углом внутреннего трения φ.
Сопротивление грунтов сдвигу подчиняется законам Кулона (1773 г.):
Сопротивление сыпучих грунтов сдвигу прямо пропорционально вертикальной нагрузке при ее малых значениях (до 0,7 МПа или 7 кг/см2).
.
Сопротивление связных грунтов сдвигуτ есть функция первой степени от вертикального давления, при его малых значениях (до 0,7 МПа или 7 кгс/см2)
7.3. ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ
1. Сдвиговой прибор.
2. Индикатор для измерения деформаций.
3. Фильтровальная бумага.
4. Часы с секундной стрелкой.
7.4. МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Образец грунта помещают в прибор прямого сдвига.
2. Прикладывают к образцу вертикальную нагрузку Р, величина которой может составлять 0,1; 0,2 или 0,3 МПа (1, 2, или 3 кгс/см2), в зависимости от номера испытания.
3. После чего к подвижному кольцу прибора ступенями по 0,02 МПа прикладывают горизонтальную нагрузку.
4. Ступени горизонтальной нагрузки следует прикладывать плавно, без удара. Каждую ступень горизонтальной нагрузки выдерживают до условной стабилизации деформаций, за величину которой принимается перемещение стрелки индикатора на 0,01 мм (одно деление по большому лимбу) за последние две минуты наблюдений.
5. Сдвигающая нагрузка увеличивается до разрушения (сдвига) образца грунта. Начало разрушения определяется по двум признакам: либо деформация сдвига носит незатухающий характер, либо суммарная деформация достигает 4 мм.
6. За предельную сдвигающую нагрузку принимают горизонтальную нагрузку перед разрушением образца (без последней ступени).
7. Полученные данные занести в табл. 7.1.
Таблица 7.1.
Результаты определения сопротивления грунта срезу при нормально напряжении Р = ___ МПа
| Величина ступени нагрузки q, Н | Суммарная нагрузка на подвеске Σq, Н | Удельная сдвигающая нагрузка τ=Σq/А, кПа | Время от начала приложения каждой ступени, мин | Отсчет по индикатору | Деформация сдвига каждой ступени S, мм |
Примечания. Таблица займет 1 – 2 страницы.
Здесь А=40 см2 – площадь кольца.
8. После окончания опыта прибор разобрать, грунт освободить от фильтровальной бумаги и поместить в эксикатор. Кольца тщательно протереть сухой тряпкой и смазать техническим вазелином.
7.5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ
1. Построить график зависимости удельной сдвигающей нагрузки τ от деформации сдвига S.
2. Используя результаты других звеньев, построить график зависимости удельной сдвигающей нагрузки τ от нормальных напряжений Р.
3. Результаты определения сопротивления грунта сдвигу занести в табл. 7.2.
Таблица 7.2
Результаты определения сопротивления сдвигу
| № п/п | Р | τ | Р2 | Р τ |
| Σ |
Примечание: Недостающее значения σ и τ задаются преподавателем.
4. Определить прочностные характеристики грунта методом наименьших квадратов:
; 
, здесь 
.
5. На графике зависимости f = τ(Р) нанести прямую закона Кулона по полученным значениям С и φ.
7.6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. На какой фазе, при воздействии фундамента на грунт, преобладают сдвиговые деформации?
2. Какие силы составляют сопротивление сдвигу?
3. Каким закономерностям подчиняется сопротивление сдвигу глинистых и песчаных грунтов соответственно?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8