Задание № 3

Опишите конструкцию прибора стандартного уплотнения, методику определения максимальной плотности грунтов. По результатам испытаний, установите максимальную плотность и оптимальную влажность песка.

Рисунок 3 -  схема прибора стандартного уплотнения грунтов

1 — подстаканник; 2 — разъемный цилиндр; 3 — верхний стакан; 4 — стойка с уплотнителем; 5 — груз; 6 — ограничительное кольцо; 7 — зажимное кольцо;

8 — зажимной винт.

Методика определения максимальной плотности:

Вначале берут образец грунта в воздушно-сухом состоянии, размельчают и просеивают через сито с отверстиями 5 мм или 2. Грунт, прошедший через сито, увлажняют до требуемой влажности, перемешивают, закладывают в цилиндр или кольцо прибора и уплотняют.

При использовании прибора уплотнение выполняют последовательно в три слоя. Каждый из слоев уплотняют ударами груза носим 2,5 кг , падающего с высоты 300 мм . Количество ударов назначают в зависимости от вида грунта.

При использовании прибора ударами падающего груза уплотняют одновременно весь образец грунта, укладываемого в кольцо и насадку пятью слоями, с уплотнением каждого из слоев вручную пестиком. Объемный вес уплотненного грунта определяют по формуле

где P₁ — общий вес разъемного цилиндра или кольца с уплотненным грунтом в г;

Р₂ — вес пустого цилиндра или кольца в г;

V — объем цилиндра или кольца в см.

Для определения максимальной плотности грунтов применяют табличные данные или строят графики с нанесением компрессионных. При каждом цикле испытаний вычисляем плотность сухого грунта _d. По графику зависимости _d = f(W) показанному на рис. 2, находим _d^max = 1,57, W_opt = 0,08.

_d,

г/см^3 1,60 1,55 1,50 1,45

0,00 0,05 0,10 0,15 W

Рисунок 4 - кривая уплотнения.

Задание № 4

Поясните, чем обусловлено сопротивление грунтов сдвигу, сформулируйте закон Кулона, опишите устройство прибора прямого плоскостного среза. По результатам испытаний найдите параметры, характеризующие прочность исследованного грунта.

Грунты в основании сооружений, а так же при неодинаковых отметках испытывают воздействие не только нормальных, но и касательных напряжений. Когда касательные напряжения по какой-либо поверхности в грунте достигают его предельного сопротивления, происходит сдвиг одной части массива по другой.

Предельное сопротивление сыпучих грунтов сдвигу прямо пропорционально нормальному напряжению - этот закон называется законом Кулона.

Если образец песка 1 поместить в сдвиговой прибор в виде кольца, разрезанного по горизонтальной плоскости (рисунок 5, а), то, приложив силу N и постепенно увеличивая силу Т, можно достигнуть среза (сдвига) одной части образца по другой приблизительно по линии, обозначенной пунктиром. Прибор имеет нижнюю неподвижную обойму 4, верхнюю подвижную обойму 3 и зубчатые фильтрующие пластины сверху и снизу 2.

Рисунок 5 - схема прибора для испытания грунта на сдвиг и графики со­противления сдвигу сыпучего грунта.

Если мы проведем несколько таких опытов при различном вертикальном напряжении σ = N/A (где А — площадь образца в плоскости среза), то получим, что чем больше σ, тем больше предельное сопротивление грунта сдвигу τ_u. По данным экспериментов строим зависимость предельного сопротивления сыпучего грунта сдвигу τ_пр от давления (рисунок 5,б) и находим параметры характеризующие прочность исследуемого грунта.

Строим график зависимости τ^пр = f(p) в виде прямой линии (рисунок 6). Отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат, называется удельным сцеплением - с = 32 кПа, угол наклона графика к оси абсцисс - угол внутреннего трения - внутреннего трения - tgφ = (83-32)/200 = 0,26 => φ= 14,5⁰.

τ, кПа 80 60 40 20 00

0 50 100 150 р, кПа

Рисунок 6 - зависимость Кулона.