Zagadnienia do opanowania:
1. Parametry charakteryzujące wytrzymałość gruntów na ścinanie
Wytrzymałością na ścinanie gruntu nazywany jest graniczny opór, jaki
dany ośrodek gruntowy stawia siłom przesuwającym, odniesiony do
jednostki powierzchni. Dla gruntów niespoistych wytrzymałość na
ścinanie wynika tylko z występowania siły tarcia na powierzchni
ścinania zaś dla gruntów spoistych wynika ona z występowania siły
tarcia na powierzchni scinania i śił spójności pomiędzy cząsteczkami
Jeżeli więc w dowolnym elemencie masy gruntowej naprężenie
ścinające osiągnie wartość wytrzymałości na ścinanie, to w tym
miejscu nastąpi utrata stateczności- przesuw.
Wytrzymałość gruntu na ścinanie określa uzgodniony wzór
Coulomba:
τ -wytrzymałość gruntu na ścinanie,
σ -naprężenie normalne, prostopadłe do powierzchni ścinania,
c, Φ -parametry wytrzymałości na ścinanie, które nazywane są
odpowiednio
spójnością oraz kątem tarcia wewnętrznego.
2. Omówić badanie w aparacie bezpośredniego ścinania
(przygotowanie próbki, przebieg badania, wynik badania i jego
interpretacja) przebieg badania, wynik badania i jego interpretacja)
Badania laboratoryjne kąta tarcia wewnętrznego i oporu spójności
gruntu dokonuje się w aparatach bezpośredniego ścinania lub w
aparatach trójosiowego ścinania. W aparacie bezpośredniego
ścinania próbka gruntu umieszczana jest w dwóch leżących nad
sobą skrzynkach. Próbkę tą poddaje się konsolidacji poprzez
obciążenie jej siłą pionową Q, a następnie ulega ona ścięciu siłą
poziomą T. Ze względu na przybliżoną wartość uzyskiwanych
parametrów stosowanie tej metody
ma ograniczony zakres. Stosuje się ją jedynie do badania gruntów
niespoistych
3. Omówić badanie w aparacie trójosiowego ściskania
(przygotowanie próbki, przebieg badania, wynik badania i jego
interpretacja)
W badaniu trójosiowym konsolidacja próbki może być
przeprowadzona przy wybranym stosunku naprężenia osiowego i
bocznego. Ścinanie próbki w badaniu trójosiowym można prowadzić
przy wybranym stosunku składowych głównych naprężenia lub przy
stałym naprężeniu średnim.
Badania w aparacie trójosiowym przeprowadza się według jednego z
trzech niżej podanych sposobów, różniących się warunkami
obciążania i odpływu wody z próbki.
a) Badania bez konsolidacji i odwadniania (UU) – zawartość
wody w próbce utrzymywana jest przez cały czas doświadczenia
bez zmian.
b) Badania z konsolidacją, bez odwadniania (CU) – próbka
konsolidowana jest dla celów praktycznych często przy obciążeniu
izotropowym; w czasie obciążania, któremu
odpowiada różnica naprężeń σ
1
– σ
3
, dążącego do zniszczenia
próbki, odpływ wody jest uniemożliwiony.
c) Badania z odwadnianiem (CD) – próbkę konsoliduje się jak w
badaniach typu CU, jednak po przyłożeniu obciążenia
odpowiadającego różnicy naprężeń σ
1
– σ
3
; odpływ wody
jest umożliwiony; wzrost naprężeń powinien być na tyle powolny,
aby nie występowała nadwyżka ciśnienia wody w porach.Metoda
badań dobierana jest w zależności od warunków, w jakich
przeprowadzone
będą obliczenia statyczne. Uwzględnia się przy tym zasadę, aby
warunki ścinania próbki były jak najbardziej zbliżone do
przewidywanych warunków pracy gruntu. Badania UU stosowane są
wtedy, gdy przewiduje się obciążenie podłoża o małej
przepuszczalności w okresie krótkotrwałym, w którym nie
wystąpi znacząca konsolidacja podłoża. Badania CU
przeprowadza się w tych przypadkach, w których okres budowy
i wstępna eksploatacja
umożliwiają skonsolidowanie się podłoża przed wystąpieniem
dodatkowego nagłego
obciążenia. Badanie CD stosuje się wówczas, gdy podłoże nie jest
obciążane w sposób nagły.
4. Definicja współczynnika nośności gruntu CBR
(współczynnik CBR określany jest w obowiązujących
normach jako wskaźnik nośności gruntu )
Kalifornijski wskaźnik nośności to empiryczny parametr
stosowany w geotechnice określający wytrzymałość
materiałów stosowanych jako podbudowa. Polega na
pomiarze nacisku „P” jaki jest potrzebny by wcisnąć tłok o
określonym kształcie na głębokośc 1’’ z prędkością
0.05’’/min w badaną próbkę gruntu. Otrzymany wynik
następnie dzieli się przez nacisk potrzebny do wciśnięcia
tłoka na taką samą głębokość w gruncie wzorcowym „P
S
”.
P- Obciążenie które trzeba zastosować
P
S
– Wartość wzorcowa dla danego materiału
standardowo zagęszczonego
5. Zalety badania CBR
-daje szybkie wyniki; wymaga prostego sprętu; może być
stosowana dla każdego gruntu; określa nośność gruntu w
warunkach niekorzystnych (próbka jest 4 dni nasycana
wodą); badania modelowe przeprowadzone w warunkach
zbliżonych dla pracy podłoża; grubości wyznacza metodą
CBR są zgodne z grubościami istniejących nawierzchni w
dobrym stanie technicznym
6. Przebieg badania współczynnika nośności gruntu CBR
* Wyznaczamy wilgotność optymalną badanego gruntu –
próba Porctora {jest to wilgotność, przy której w
ustalonych (normowych) warunkach ubijania można
osiągnąć maksymalne zagęszczenie gruntu}.
* Z próbki o masie około 20 kg należy usunąć ziarna o
średnicy większej niż 20 mm z zastrzeżeniem
- do 10 % - ziarna te usuwa się,
- 10 ÷ 20 % - ziarna usuwa się i zastępuje
równoważną masą ziaren o wymiarach 6,3 ÷ 20
mm,
-Powyżej 20 % - badań tych nie wykonuje się.
*Materiał gruntowy suszy się do stałej masy. Masa próbki
powinna wynosić 20-30kg
* Do przygotowanej ilości gruntu dodaje się wodę w ilości
wystarczającej do uzyskania wilgotności optymalnej.
*Tak przygotowany grunt zagęszcza się w cylindrze, aby
użyta energia była równa 95-96% energii użytej w próbie
Proctora
*Przygotowuje się 3-4 próbki, Jedną z nich poddaje się
próbie penetracji w aparacie CBR, pozostałej poddaje się
nasyceniu wodą padając ich pęcznienie. Kolejne próbki po
odsączeniu bada się po dwóch, czterech dniach a ostatnią
gdy jest to dopiero gdy ustąpi pęcznienie.
*W czasie przeprowadzania prób penetracji odnotowuje
się wielkość siły powodującej zagłębienie trzpienia o
„skoki” określone w normie.
P- Obciążenie które trzeba zastosować aby zagłębić
trzpień na X mm
P
S
– Wartość wzorcowa dla danego materiału
standardowo zagęszczonego aby zagłębić trzpień na X mm
7. Wyznaczanie miarodajnego współczynnika nośności
gruntu CBR ???
???