Определение показателей сопротивляемости грунтов сдвигу. Методы определения, страница 2

p_c = c_n/ tgφ_n.

Условия   предельного состояния  сохраняют свои  значения  и в данном случае при условии переноса начала координат влево на величину  c_n/tgφ_n. Следовательно, в данном случае расчетное значение каждого из главных напряжений p₁и р_г  увеличивается на одну и ту же величину - c_n/tgφ_n . При большем значении сцепления грунта разрушение образца, при том же боковом давлении р_г и прочих равных условиях должно  наступать при более высоких вертикальных нагрузках p₁.

2. В условиях прямого сдвига образца.

На практике чаще всего сопротивляемость сдвигу определяют на обычных приборах со сдвигом образцов. На рис. 5 показана схема этого прибора. Основой его являются две не связанные между собой обоймы с гнездом для образца.

Грунт с заданной плотностью (по пористости п) помещают в гнездо и прилагают к нему вертикальную нагрузку Р.  Сдвигающая на грузка Qприкладывается к верхней обойме прибора, что в значительной мере исключает получение случайных результатов опыта при наличии в образце мелких включений. При площади сечения образца F нормальное сжимающее напряжение p₁= P/F и сдвигающее напряжение τ = Q/F. Задавшись некоторой постоянной величиной p₁ постепенно повышают сдвигающее напряжение τ вплоть до его критического значения τ_кр, отвечающего сдвигу образца, фиксируемому специальными приборами — мессурами. При этом условии критическое сдвигающее напряжение τ_кр соответствует сопротивляемости грунта сдвигу s₁ при нагрузке p₁. Далее опыт повторяют уже при другой, обычно более высокой нагрузке и определяют новое значение s₂. Составив два уравнения с двумя неизвестными

s₁ = p₁·tgφ_n + с_n   иs₂ = p₂·tgφ_n + с_n и решив их, находят интересующие величины φ_n и с_п.

Для контроля опыт обычно выполняют при трех нагрузках.

На практике предпочитают графическое решение этой системы уравнений, для чего строят график в координатной системе s_p= f(p), с одинаковым масштабом напряжений по оси абсцисс (р) и ординат (s_p). На график наносят определенные опытом значения  s₁, s₂, s₃. Через эти точки проводят прямую линию и измеряют угол ее наклона к горизонту, отвечающий значению угла внутреннего трения φ, и отрезок на оси ординат, отсекаемый построенной прямой, который определяет сцепление с_п грунта (рис. 6). В зависимости от крупности включений в породе используются приборы с различным размером образцов и площадью сечения от 20 см² до 1м².

Влияние плотности по пористости на сопротивляемость сдвигу

зернистых (несвязных) грунтов

Сопротивляемость сдвигу  чистых сыпучих грунтов (например,  песков различной   крупности,  гравия, гальки, щебня) зависит от влажности породы лишь в очень  слабой  степени, не имеющей практического значения. Основное   выражение (2) для   зернистых   (несвязных)   грунтов принимает вид

s_рn = p·tgφ_n + с_n      где    φ_n,   с_n — соответственно    угол внутреннего   трения   и   структурное сцепление в породе при данной плотности (по пористости n) грунта. Эту зависимость линейного характера называют по имени французского ученого Кулона. В графической форме зависимость показана на рис. 7.

Ориентировочные значения нормативных величин углов внутреннего трения важнейших сыпучих (несвязных) грунтов с окатанными зернами и лишенными сцепления приведены в табл. 2 по данным табл. 2 прил. 2 СНиП II-15—74 независимо от происхождения, возраста и влажности песков.

Таблица    2

Нормативные значения углов внутреннего трения φ, град,

и удельного сцепления с_н.,, кг/см² (0,1  МПа),   песчаных   грунтов