Файл: Булычев, В. Г. Механика дисперсных грунтов.pdf

в

г

периментально определяют соответствующие поправки.

По

окончании опыта образец вынимают из формочки и

определя­

ют его влажность, плотность, удельный вес и пористость.

Таким образом, задаваясь вертикальной нагрузкой и

опре­

деляя сдвигающее усилие, нетрудно рассчитать

коэффици­

ент сдвига

по формуле (8 3 ).

Несмотря на значительное распространение, которое

полу­

чили приборы этой схемы, практика показала, что они

обла­

дают существенными принципиальными и

конструктивными

недостатками. Наиболее существенным недостатком

следует

считать то, что площадь сдвига переменна и что грунт

мо­

жет заклиниваться между движущимися плоскостями

прибора.

При определении сдвигающего усилия это приводит к

значи­

тельным ошибкам.

М е т о д

П о к р о в с к о г о

(метод

кольцевого

штампа). В

1931 г. проф. Покровский предложил идею

при­

так как при круговом смещении трущаяся поверхность

не

имеет ни "начала", ни "конца".

По принципу, предложенному проф. Покровским, автором

и

Покровского (рис.

7 3 ).

А

, при­

Основой прибора является металлическая станина

крепленная к массивной дубовой доске или к литой

чугунной

плите

Б .

Этот прибор в равной мере

может

быть

установ­

лен и на лабораторном столе, и непосредственно на

иссле­

дуемом грунте (в шурфе, котловане, кессоне, выемке

и пр.).

Главной частью прибора является штамп

В

,

прижима­

емый к грунту штурвалом

Г . Для того чтобы

предупре­

дить возможность выпирания грунта в стороны, на

грунт

одновременно опускается обжимное кольцо Д

и

внутренний

обжимной диск

Е

,

причем обжимное

кольцо

Д

удержива­

ется винтами, скрепленными со станиной, а

внутренний

диск

Е

- винтом Ж .

3

Штамп вращается с помощью троса

,

обернутого

И

во­

круг блока, пропущенного через самопишущий прибор

и

сматывающегося

на вращающийся вал

К

,

который

приво­

дится во вращение

мотором

/7 . Для регулирования

скорости

вращения вала

К

имеется

редуктор,

состоящий из

двойной

червячной передачи. Сдвигающее усилие записывается

на

ба­

рабане

И , вращение

которого синхронно связано

с вращени­

ем штампа В . Вертикальная нагрузка

на штамп

В

осу­

ществляется рычагом

М с

соответствующим грузом

Н

на

его конце.

Если эксперимент проводится в лаборатории, то

прибор

устанавливается на столе так,

чтобы под штамп

В

и

об­

жимное

кольцо

Д

можно

было поместить сосуд или ящик

с

исследуемым грунтом. Если же опыт проводится в поле,

то

прибор ставят прямо на выровненную площадку

исследуемо­

го горизонта с таким расчетом, чтобы

штамп В

и

обжим­

ное кольцо

Д

плотно соприкасались с

грунтом.

Независимо

от того, проводится эксперимент в лаборатории или в

поле,

штамп

В

необходимо заглубить в

исследуемый

грунт

-

это достигается поворотом

штурвала

Г , посаженного

на

винтовую резьбу.

М устанавливают подвижной

После

этого

на рычаге

груз

Н, сообщающий штакту

В

необходимое вертикальное

дав­

ление. Затем,

надев на барабан

Н

миллиметровую

бумагу

и проверив нулевое положение пера самопишущего прибора

и

готовность последнего к записи, пускают мотор

Л

в

ход.

Прибор находится в действии до того момента, пока

записы­

ваемая на барабане И кривая примет стабилизованный

вид,

после чего прибор останавливают.

Характер полученной кривой находится в зависимости

от

типа и состояния

исследуемого

грунта.

Обычно в

практике

глинистым грунтам, насыщенным влагой; ГГ - сухим

песча­

ным грунтам и Ш —очень влажному песчаному либо

сухому

глинистому грунту.

При сдвиге влажного глинистого

грунта, находящегося под

постоянной вертикальной нагрузкой,

силы сцепления

возрас­

ции; в этом случае мы имеем кривую I .

В сухом песчаном

грунте, где силы сцепления практически равны нулю,

мы сра­

зу же получаем стабилизованную кривую

П. Наконец,

если

еся) трение, то в первый момент сдвига мы полупим

неко­

торый максимум и только тогда, когда сцепление будет

на­

рушено, кривая стабилизируется и принимает вид Ш.

Для определения коэффициента внутреннего трения

грунтов

■проф. Покровский рекомендует пользоваться формулой:

X

F, - F , .

в

которой

/?, и

f

я ,

17 ’

(84)

—различные

вертикальные

нагрузки;

F,

и Fb -

соответствующие усилия

сдвига и

^7

-

коэф­

фициент, зависящий от размеров прибора. Проф.

Покровский

рекомендует

определять

коэффициент

П по формуле

где (см. рис. 73)

)

О

’

(85)

- радиус шкива

;

г и

гь

—соответственно

внутренний

и

внешний радиусы кольца штампа В

Как видно из формулы,

if не зависит от

усилий,

возни­

кающих в приборе, и,

будучи постоянной величиной, зависит

только от размеров прибора.

Опыт показал, что при работе с приборами такого

типа

необходимо соблюдать следующие условия:

3) после приложения нагрузки на рычаг М

необходимо

выждать стабилизацию осадки, т. е. момент

установления

гидростатического равновесия. Это условие должно

соблю­

даться и при увеличении нагрузки на штамп при

повторном

сдвиге.

М е т о д

П о к р о в с к о г о

( м е т о д

с к а ­

ш и в а н и я ) .

По утверждению проф. Покровского,

одним

из наиболее характерных видов деформаций в грунтах

явля­

ются деформации скашивания. И только тогда, когда

насту­

пает разрушение грунта, т. е. появляются трещины и

разры­

вы, скашивания не наблюдается. В связи с этим проф.

Пок­

ровский считает, что при определении внутреннего

трения

не следует ограничиваться плоскостным сдвигом

одной

мас­

ведению грунта при сдвиге. В

действительности,

по—видимо­

му, имеет место скашивание,

т. е. смещение

элементарных

слоев некоторой толщи грунта

параллельно действующей силе.

В основу конструкции прибора1 , построенного

в 1 9 3 2 г.,

ложена инж. Немиловым в

191 4

г.

На дубовой доске

А (рис. 75)

укреплена

ванночка

ß

В центре ванночки установлен ящик, состоящий из двух

ме­

таллических стенок

В , шарнирно

укрепленных в

основании,

и двух стеклянных щитков

Г .

Верх ящика шарнирно скреп­

лен захватом

Д .

Образец грунта Е ,

имеющий

форму

параллелепипеда размером 97x33x20 мм,

вставляется

в

ящик прибора так, чтобы высотой образца служил его

мини­

мальный размер, т. е. 20 мм.

Для передачи вертикальной нагрузки применяется

приспо­

собление,

состоящее

из штактика

Ж , жесткой рамы

3

и

груза И

. Для предотвращения заклинивания

грунта

штам-

пик Ж имеет острые края. Скашивание производится с

по­

мощью канатов

К ,

скрепленных с

захватом

Д

и

направ­

ленных в диаметрально противоположные стороны.

Потянув

за один канат, можно скосить образец в одну сторону,

а

за

другой —в другую. Возникающее при этом усилие

измеряет­

ся либо массой груза, приложенного то к одному, то к

дру­

гому канату, либо динамометром, включенным в тягу.

При испытании водонасыщенного грунта

в ванночку

Б

на­