Одноплоскостной сдвиг с постоянной скоростью деформации

Нами были выполнены опыты на сдвиг с постоянной скоростью деформации (ПСД). Прямой плоский сдвиг образца грунта производился при постоянной скорости перемещения сдвиговой каретки =2,5×10−6 м/с. Испытание производилось на автоматическом сдвиговом приборе УСГ-А конструкции В. В. Денисенко, позволяющем регистрировать до 250 пар значений перемещения и сопротивления образца. Сдвиг происходил в зазоре шириной = 2,2 мм между частями образца. Сопротивление грунта сдвигу регистрировалось динамометром сжатия ДОСМ3−02 с фотоэлектронным преобразователем (ФЭП) с шагом перемещения 0,02 мм [5].

Испытывался пылевато-глинистый грунт четвертичного возраста, отобранный в г. Краснодаре. Испытаны два образца: Infos1 (глубина отбора 1,5 м, влажность 12,7%, коэффициент пористости 1,030); Infos2 (глубина отбора 2,1 м, влажность 10,1%, коэффициент пористости 0,636).

В результате сдвига на 5 мм получено 250 пар значений перемещения и сопротивления, (=1…250). По ним вычислены значения относительной деформации.

.

где — перемещение сдвиговой каретки прибора, зарегистрированное вй момент времени, при том, что.

.

По этим данным вычислены значения скорости изменения сопротивления (СИС).

(2).

где — изменение сопротивления на приращении относительной деформации .

Сопротивление сдвигу является функцией относительной деформации, характерной для нормально уплотненных грунтов. Сопротивление образца сначала быстро увеличивается, затем пройдя максимум, медленно уменьшается до конца опыта. На всем протяжении заданного сдвига (5 мм) сопротивление изменяется немонотонно, ступенчато, с разными знаками приращений и с разной амплитудой изменений (рисунок 1).

Рисунок 5 График сопротивления образца сдвигу при нормальном давлении 100 кПа.

Скорость изменения сопротивления (СИС) может более ярко иллюстрировать изменения величины. СИС изменяется циклически на протяжении всего сдвига. На начальном участке практически все значения. Потом появляются отрицательные значения, амплитуды положительных и отрицательных увеличиваются, а после прохождения — уменьшаются (рисунок 2).

Рисунок 6 График изменения сопротивления образца сдвигу при нормальном давлении 100 кПа В целом график содержит два цуга циклов с большими амплитудами, значения обоих знаков между цугами имеют малую амплитуду.

Рисунок 7 Схема цикла изменения сопротивления образца сдвигу.

Каждый цикл состоит из восходящей и нисходящей ветвей значений, аппроксимированных отрезками прямых. Приращение сопротивления сдвигу в цикле деформации на восходящей ветви имеет положительное значение, , где — номер цикла; - полное число циклов деформации, образовавшихся при сдвиге на 5 мм (рисунок 4). На нисходящей ветви на части циклов при, затем при, т. е. до конца сдвига (рисунок 5); - число циклов в начале нагружения, имеющих следы технических погрешностей.

Рисунок 8 Приращения сопротивления образца на восходящей ветви цикла.

Рисунок 9 Приращения сопротивления образца на нисходящей ветви цикла Например, для образца Infos1₁₀₀ число =1, так как 1-й цикл характеризуется аномально высоким значением скорости изменения реакции образца, вызванным обмятием неровностей образца в начале испытания (рисунок 6). Значение определяется по моменту устойчивого перехода приращений реакции к отрицательным значениям; для образца Infos1₁₀₀ число =21.