KOMPLEKSOWE BADANIE WSPÓŁCZYNNIKA PARCIA BOCZNEGO W GRUNTACH LABORATORYJNĄ METODĄ POMIARU OPORÓW TARCIA

Podobne dokumenty
INTERPRETACJA WYNIKÓW BADANIA WSPÓŁCZYNNIKA PARCIA BOCZNEGO W GRUNTACH METODĄ OPARTĄ NA POMIARZE MOMENTÓW OD SIŁ TARCIA

ĆWICZENIE 5. Badanie przekaźnikowych układów sterowania

WSTĘPNE BADANIE WSPÓŁCZYNNIKA PARCIA BOCZNEGO W OSADACH ZBIORNIKA ODPADÓW POFLOTACYJNYCH ŻELAZNY MOST

Wyznaczanie współczynnika wnikania ciepła dla konwekcji swobodnej

= ± Ne N - liczba całkowita.

II.6. Wahadło proste.

MECHANIKA BUDOWLI 12

Siła tarcia. Tarcie jest zawsze przeciwnie skierowane do kierunku ruchu (do prędkości). R. D. Knight, Physics for scientists and engineers

Wyznaczanie profilu prędkości płynu w rurociągu o przekroju kołowym

KATEDRA FIZYKOCHEMII I TECHNOLOGII POLIMERÓW LABORATORIUM Z FIZYKI. Wyznaczanie bezwzględnego współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa.

8. PŁASKIE ZAGADNIENIA TEORII SPRĘŻYSTOŚCI

Mechanika ogólna. Łuki, sklepienia. Zalety łuków (2) Zalety łuków (1) Geometria łuku (1) Geometria łuku (2) Kształt osi łuku (2) Kształt osi łuku (1)

ROZWIAZANIA ZAGADNIEŃ PRZEPŁYWU FILTRACYJNEGO METODAMI ANALITYCZNYMI.

XXXVII OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

Modelowanie przepływu cieczy przez ośrodki porowate Wykład III

11. DYNAMIKA RUCHU DRGAJĄCEGO

Ruch obrotowy. Wykład 6. Wrocław University of Technology

MODELOWANIE OBSZARÓW WIELOSPÓJNYCH W PURC DLA DWUWYMIAROWEGO RÓWNANIA RÓŻNICZKOWEGO NAVIERA

MECHANIKA OGÓLNA (II)

Zadania otwarte. 2. Matematyka. Poziom rozszerzony Próbna Matura z OPERONEM i Gazetą Wyborczą n n. 2n n. lim 10.

Uwagi: LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW. Ćwiczenie nr 16 MECHANIKA PĘKANIA. ZNORMALIZOWANY POMIAR ODPORNOŚCI MATERIAŁÓW NA PĘKANIE.

dr inż. Zbigniew Szklarski

Mechanika ogólna. Łuki, sklepienia. Zalety łuków (1) Zalety łuków (2) Geometria łuku (2) Geometria łuku (1) Kształt osi łuku (1) Kształt osi łuku (2)

- substancje zawierające swobodne nośniki ładunku elektrycznego:

Graf skierowany. Graf zależności dla struktur drzewiastych rozgrywających parametrycznie

WYKŁAD 11 OPTYMALIZACJA WIELOKRYTERIALNA

Lista zadań nr 1 - Wektory

Kartografia matematyczna

WYKŁAD 1. W przypadku zbiornika zawierającego gaz, stan układu jako całości jest opisany przez: temperaturę, ciśnienie i objętość.

XXX OLIMPIADA FIZYCZNA (1980/1981). Stopień I, zadanie teoretyczne T4 1

3.GRAWITACJA 3.1. Wielkości charakteryzujące pole grawitacyjne. Siły Centralne F21

Fizykochemiczne podstawy inżynierii procesowej

Badania nad kształtowaniem się wartości współczynnika podatności podłoża dla celów obliczeń statycznych obudowy tuneli

Wykład: praca siły, pojęcie energii potencjalnej. Zasada zachowania energii.

SK-7 Wprowadzenie do metody wektorów przestrzennych SK-8 Wektorowy model silnika indukcyjnego, klatkowego

CHARAKTERYSTYKI GEOMETRYCZNE FIGUR PŁASKICH

Wykład 5: Dynamika. dr inż. Zbigniew Szklarski

WYDZIAŁ FIZYKI, MATEMATYKI I INFORMATYKI POLITECHNIKI KRAKOWSKIEJ Instytut Fizyki LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI, ELEKTRONIKI I MIERNICTWA

20 ELEKTROSTATYKA. PRAWO COULOMBA.

Metody optymalizacji. dr inż. Paweł Zalewski Akademia Morska w Szczecinie

ĆWICZENIE BADANIE BEZPIECZEŃSTWA UŻYTKOWEGO SILOSÓW WIEŻOWYCH

SKRYPT DO ZAJĘĆ WYRÓWNAWCZYCH Z FIZYKI DLA STUDENTÓW I ROKU AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

ĆWICZENIE 3 REZONANS W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

1. Ciało sztywne, na które nie działa moment siły pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem obrotowym jednostajnym.

Binarne Diagramy Decyzyjne

m q κ (11.1) q ω (11.2) ω =,

Wyznaczanie współczynnika sztywności drutu metodą dynamiczną.

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Wpływ błędów parametrów modelu maszyny indukcyjnej na działanie rozszerzonego obserwatora prędkości

Siła. Zasady dynamiki

BRYŁA SZTYWNA. Umowy. Aby uprościć rozważania w tym dziale będziemy przyjmować następujące umowy:

BeStCAD - Moduł INŻYNIER 1

Próba określenia miary jakości informacji na gruncie teorii grafów dla potrzeb dydaktyki

L(x, 0, y, 0) = x 2 + y 2 (3)

cz.1 dr inż. Zbigniew Szklarski

Pole magnetyczne. 5.1 Oddziaływanie pola magnetycznego na ładunki. przewodniki z prądem Podstawowe zjawiska magnetyczne

POMIARY MAKRONAPRĘŻEŃ METODĄ DYFRAKCJI PROMIENIOWANIA RENTGENOWSKIEGO

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

Wykład 10. Reinhard Kulessa 1

Ruch jednostajny po okręgu

Ćwiczenie 9 ZASTOSOWANIE ŻYROSKOPÓW W NAWIGACJI

POMIAR PĘTLI HISTEREZY MAGNETYCZNEJ

Szczególna i ogólna teoria względności (wybrane zagadnienia)

Pęd, d zasada zac zasad a zac owan owan a p a p du Zgod Zg n od ie n ie z d r d u r g u im g pr p a r wem e N ew e tona ton :

REAKTORY PRZEPŁYWOWE Wyznaczanie stałych równania kinetycznego reakcji izomeryzacji D- fruktozy do D-glukozy

Atom wodoru w mechanice kwantowej

KINEMATYCZNE WŁASNOW PRZEKŁADNI

ROZWIĄZUJEMY PROBLEM RÓWNOWAŻNOŚCI MASY BEZWŁADNEJ I MASY GRAWITACYJNEJ.

dr inż. Zbigniew Szklarski

Wykład 15. Reinhard Kulessa 1

Dobór zmiennych objaśniających do liniowego modelu ekonometrycznego

DZIAŁANIE MECHANIZMÓW BRONI AUTOMATYCZNEJ Z ODPROWADZENIEM GAZÓW PO ZATRZYMANIU TŁOKA GAZOWEGO

Przejmowanie ciepła przy konwekcji swobodnej w przestrzeni ograniczonej (szczeliny)

Metoda odbić zwierciadlanych

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

Energia kinetyczna i praca. Energia potencjalna

OPTYMALIZACJA KSZTAŁTU WIELOKĄTNYCH OBSZARÓW

5.1 Połączenia gwintowe

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Matematyka Poziom rozszerzony

PRZENIKANIE PRZEZ ŚCIANKĘ PŁASKĄ JEDNOWARSTWOWĄ. 3. wnikanie ciepła od ścianki do ośrodka ogrzewanego

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 10 7.XII Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

F : R 0;1 rozkład prawdopodobieństwa stopy zwrotu.

Pole grawitacyjne. Definicje. Rodzaje pól. Rodzaje pól... Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż. Ireneusz Owczarek.

Prawo powszechnego ciążenia Newtona

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA

Rozdział V WARSTWOWY MODEL ZNISZCZENIA POWŁOK W CZASIE PRZEMIANY WODA-LÓD. Wprowadzenie

Katedra Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Łódzkiego. Ćwiczenie 2 Badanie funkcji korelacji w przebiegach elektrycznych.

Fizyka. Wykład 2. Mateusz Suchanek

Wytrzymałość Konstrukcji I - MEiL część II egzaminu. 1. Omówić wykresy rozciągania typowych materiałów. Podać charakterystyczne punkty wykresów.

DODATEK 6. Pole elektryczne nieskończenie długiego walca z równomiernie rozłożonym w nim ładunkiem objętościowym. Φ = = = = = π

O ŁĄCZENIU TRZECH RYNKÓW

Atom (cząsteczka niepolarna) w polu elektrycznym

Mechanika ogólna. Więzy z tarciem. Prawa tarcia statycznego Coulomba i Morena. Współczynnik tarcia. Tarcie statyczne i kinetyczne.

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Matematyka Poziom rozszerzony

KOMPUTEROWO WSPOMAGANA ANALIZA KINEMATYKI MECHANIZMU DŹWIGNIOWEGO

Fizyka elektryczność i magnetyzm

Wykład Półprzewodniki

PRZEMIANA ENERGII ELEKTRYCZNEJ W CIELE STAŁYM

TERMODYNAMIKA PROCESOWA. Wykład V

XLI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP I Zadanie doświadczalne

Transkrypt:

Gónictwo i Geoinżynieia Rok 33 Zeszyt 1 29 Janusz Kaczmaek KOMPLEKSOWE BADANIE WSPÓŁCZYNNIKA PARCIA BOCZNEGO W GRUNTACH LABORATORYJNĄ METODĄ POMIARU OPORÓW TARCIA 1 Wstę Koncecję laboatoyjnego sosobu badania wsółczynnika acia bocznego w guntach, oatą na omiaze momentów ganicznych ównoważących siły tacia omiędzy badaną óbką a elementami obotowymi aaatu badawczego zedstawiono obszenie w acach [3 5] W acach tych zedstawiono uządzenie do laboatoyjnego badania wsółczynnika acia bocznego w guntach, któego schemat zamieszczono oniżej (ys 1) Aaat składa się z tłoka ooowego (1) zamocowanego u jego odstawy w sosób oganiczający zemieszczenie oziome, zemieszczenie ionowe oaz blokujący możliwość obotu względem ionowej osi symetii Kęy cylinde (2) o gubej ściance, mający zaewnić wymagane w badaniu zeowe odkształcenie oziome, wykonany z mateiału o dużej sztywności, można uznać za nieodkształcalny w stosunku do badanego guntu Póbka guntu (4) umieszczona jest w cylindze (2) Obciążenie óbki odbywa się zez tłok naieający (3) Pzewidziano możliwość czasowego blokowania obotu cylinda (2) wokół jego ionowej osi Możliwość blokowania cylinda symbolizuje odoa P 2 (ys 1b) Istnieje ównież możliwość czasowego blokowania obotu tłoka naieającego (3) Możliwość blokowania tłoka symbolizuje na ysunku 1c odoa P 3 Na ysunku 2 zedstawiono ototy omówionego wyżej aaatu do wyznaczania wsółczynnika acia bocznego w guntach zygotowany do wykonania badania W oacowaniach [3, 4] zyjęto ostą inteetację ozkładu naężeń w obciążonej óbce, omijając cięża cylinda aaatu badawczego oaz cięża guntu W [3] założono jednoodny ozkład naężeń w całej objętości óbki W acy [4] zyjęto zmieniający się na wysokości óbki stan naężenia, symetyczny względem jej oziomej łaszczyzny śodkowej Inteetację wyników badania uoszczono analizując ównowagę sił ionowych Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego, Politechnika Wocławska, Wocław 283

wyłącznie w ionowej łaszczyźnie śodkowej óbki, zez analogię do owszechnie znanych w mechanice góotwou hiotez Biebaumea i Tezaghiego a) b) c) Rys 1 Schemat aaatu do wyznaczania wsółczynnika acia bocznego w guntach zez omia sił tacia badanej óbki guntu o elementy aaatu Rys 2 Aaat do wyznaczania wsółczynnika acia bocznego w guntach zygotowany do wykonania badania 284

Na ysunku 3 zedstawiono ogólniejszy niż w [3, 4] schemat obciążeń aaatu z umieszczoną wewnątz óbką guntu obciążoną siłą P, zyłożoną do tłoka naieającego, oaz dodatkową siłą S c, zyłożoną do cylinda aaatu Rozkład naężeń w badanej óbce zmienia się na jej wysokości i w ogólnym wyadku, gdy siła S c jest óżna od zea, zestaje być symetyczny względem oziomej łaszczyzny śodkowej a) b) c) Rys 3 Rozkład naężeń nomalnych w obciążonej óbce oaz naężeń od sił tacia o ścianki aaatu w aaacie obciążonym siłą P i siłą S c Po zablokowaniu możliwości obotu cylinda (2) odoą P 2 óba obotu tłoka naieającego (3) wywoła na kontakcie jego odstawy i óbki naężenia styczne skieowane zeciwnie do kieunku wymuszanego obotu Pzy ewnej watości momentu M 1 na kontakcie tłoka (3) i óbki (4) wystąi stan ganiczny Po zablokowaniu możliwości obotu tłoka naieającego (3) odoą P 3 óba obotu cylinda (2) wywoła na kontakcie wewnętznej owiezchni cylinda i óbki guntu naężenia styczne skieowane zeciwnie do kieunku wymuszanego obotu Pzy ewnej watości momentu M 2 na kontakcie cylinda i óbki ównież wystąi stan ganiczny Aby oślizg odbywał się na ustalonych owiezchniach óbki jej wymiay muszą sełniać okeślone w sosób zybliżony w [3] waunki Na odstawie wyników omiaów momentów ganicznych M 1 i M 2 zy zadanym ionowym obciążeniu aaatu badawczego okeślić można wsółczynnik acia bocznego w guncie 285

Na ysunku 4 zedstawiono óżne schematy obciążeń óbki w aaacie We wszystkich tzech zedstawionych schematach ominięto wływ ciężau własnego badanej óbki a) b) c) Rys 4 Podstawowy, ozszezony i ogólny schemat obciążeń óbki zyjęty do inteetacji wyników badania wsółczynnika acia bocznego w guntach: a) schemat odstawowy zastosowany w [3]; b) schemat ozszezony uwzględniający tacie na obocznicy óbki w kieunku ionowym ([4)]; c) schemat ogólny uwzględniający obciążenie cylinda aaatu siłą S c Rysunek 4a zedstawia schemat odstawowy obciążeń óbki zastosowany w ozważaniach w [3] W schemacie tym zakłada się, że tacie wystęuje na gónej i dolnej owiezchni óbki w kieunku obwodowym Tacie w kieunku adialnym na tych owiezchniach aktycznie nie wystęuje, gdyż gubość ścianek cylinda omiaowego ma gwaantować zeowe odkształcenie óbki w tym kieunku Na obocznicy óbki tacie wystęuje jedynie w kieunku obwodowym W zedstawionym na ysunku 3a schemacie obciążeń zyjęto, że tacie w kieunku ionowej osi óbki jest tak małe, że może zostać ominięte Zastosowane uoszczenie można zaakcetować wtedy, gdy wysokość óbki jest zdecydo- 286

wanie mniejsza od jej śednicy Konsekwencją tak zyjętych założeń jest niezmienność naężeń w całej objętości óbki Na ysunku 4b zedstawiono schemat obciążeń óbki analizowany w [4] W odóżnieniu od schematu na ysunku 4a, uwzględniono tutaj wystęowanie na obocznicy óbki tacia w kieunku jej osi ionowej wywołanego zemieszczaniem się óbki w tym kieunku od wływem siły P Dalej schemat ten nazywany będzie ozszezonym schematem obciążeń Dla zyjętych założeń o nieważkości óbki i cylinda omiaowego ozszezony schemat chaakteyzuje się zmianą stanu naężenia w óbce na jej wysokości oaz symetią naężeń względem oziomej łaszczyzny śodkowej analizowanej óbki W łaszczyźnie tej naężenia w óbce osiągają watości minimalne Na ysunku 4c zedstawiono ogólny schemat obciążeń óbki W schemacie tym uwzględniono ustalone obciążenie tłokiem naieającym P oaz dodatkowo obciążenie cylinda aaatu siłą S c Położenie łaszczyzny oziomej, w któej naężenia osiągają watości minimalne, zależy od wielkości siły S c Pod wływem osnącej siły S c, skieowanej w dół, łaszczyzna ta zemieszcza się w góę Pzy ewnej watości tej siły ołożenie łaszczyzny minimalnych naężeń okywa się z góną łaszczyzną badanej óbki Wystęuje wtedy na kontakcie óbki i cylinda stan ganiczny Dalsze zwiększanie watości siły S c owoduje uch cylinda w dół Pod wływem osnącej siły S c, skieowanej w góę, łaszczyzna minimalnych naężeń zemieszcza się w kieunku odwotnym, by odobnie jak wyżej, zy ewnej jej watości wystąił stan ganiczny Dalszy wzost siły S c sowoduje uch cylinda w góę 2 Ganiczny moment M 1 na kontakcie óbki z tłokiem naieającym Dla każdego z zedstawionych na ysunku 4 schematów obciążeń óbki ganiczny moment M 1 ównoważący moment M τ1 na kontakcie tłoka naieającego i óbki guntu (ys 3b), liczony względem ionowej osi zyządu omiaowego, wyznaczyć można z ównania odobnego do ównania biegunowego momentu statycznego dla koła: 2π 2 1 = τ1 = ρτ 1d = ρτ1( ρdρd ϕ ) = ρμσ ( ρdρd ϕ ) = μσρ dρ d ϕ, A A A M M A (1) gdzie μ jest wsółczynnikiem tacia omiędzy badaną óbką a ściankami aaatu Po ozwiązaniu ównania (1) moment ganiczny 2 3 M1 = Mτ 1 = π μσ (2) 3 287

3 Ganiczny moment M 2 na kontakcie óbki z cylindem aaatu Schemat odstawowy (ys 4a) Z analizy waunków ównowagi momentów sił schematu odstawowego wynika, że zy ustalonej watości σ ganiczny moment M 2 ównoważący moment M τ2 (ys 3c) na kontakcie cylinda i óbki guntu wyznaczyć można z ównania: M = M = 2πhτ = 2πhμσ = 2 πhμσ K, (3) 2 2 2 τ2 2 b M = M = 2 π hμσ K (4) 2 2 τ2 gdzie K jest wsółczynnikiem acia bocznego: K σ = σ b (5) Schemat ozszezony (ys 4b) Do wyznaczenia wsółczynnika acia bocznego w guntach z zastosowaniem schematu ozszezonego obciążeń óbki wykozystana została w [4] od dawna znana koncecja zastosowana w teoiach Biebaumea i Tezaghiego Waunek ównowagi sił ionowych dla ionowej łaszczyzny śodkowej zaisać można nastęująco: ( ( ) ) 2 σ ( z) 2 σ z + d σ ( z) 2 μk σ ( z)dz = (6) Z ozwiązania ównania óżniczkowego (6) oaz analizy ównowagi momentów obacanego cylinda wynika, że ganiczny moment M 2 ównoważący moment M τ2 (ys 3c) na kontakcie cylinda i óbki guntu wyznaczyć można z ównań: 5h 2 2 τ2 μk z M = M = 4π μk σ e d z, (7) μkh 3 2 M2 = Mτ2 = 4π σ 1 e (8) Schemat ogólny (ys 4c) Ogólny schemat obciążeń analizowanej óbki uwzględnia dodatkowo obciążenie cylinda aaatu do badania wsółczynnika acia bocznego w guntach siłą S c Waunki ów- 288

nowagi sił ionowych będą tym azem zaisane dla całej owiezchni óbki, a nie tylko dla ionowej łaszczyzny śodkowej Obciążenia gónej owiezchni óbki σ i jej dolnej owiezchni σ będą się teaz óżniły z owodu wystęowania dodatkowego obciążenia cylinda aaatu siłą S c Obciążenie σ obliczyć można z waunku ównowagi sił ionowych zyłożonych do elementów aaatu: Sc σ =σ +, (9) F gdzie F jest owiezchnią odstawy óbki Pozioma łaszczyzna wystęowania najmniejszych naężeń wewnątz óbki w ogólnym wyadku nie będzie teaz łaszczyzną symetii a) b) Rys 5 Obciążenia elementanego wycinka analizowanej óbki guntu w schemacie ogólnym Po ominięciu ciężau badanego guntu ównanie ównowagi sił ionowych w elementanym wycinku w gónej części óbki (ys 5b) zedstawia się nastęująco: ( ) π σ ( z) π σ ( z) + dσ ( z) 2 πμk σ ( z)dz = (1) 2 2 289

Rozwiązaniem wynikającego z (1) ównania óżniczkowego: dz = d σ ( z) 2 μk σ ( z) (11) jest ównanie: 2μK z ( z) e σ =σ (12) Waunek ównowagi elementanego wycinka dolnej części óbki zaisać można w sosób analogiczny: ( ) π σ ( z) π σ ( z) + dσ ( z) + 2 πμk σ ( z)dz = (13) 2 2 Rozwiązaniem wynikającego z (13) ównania óżniczkowego: dz = d σ ( z) 2 μk σ ( z) (14) jest ównanie: 2 μk ( z h) ( z) e σ =σ (15) Z waunku ówności naężeń ionowych na ganicy gónej i dolnej części óbki: 2μKz 2 μk( z h) e e σ =σ, (16) okeślić można ołożenie z R łaszczyzny ównowagi naężeń ionowych omiędzy obiema częściami óbki: z R 1 = h 2 2μK σ ln σ (17) W wyadku gdy σ =σ, a więc S c =, łaszczyzna ównowagi między obiema częściami óbki znajduje się w ołowie jej wysokości (z R = h/2) Analizowana óbka będzie w ównowadze gdy z R h Można więc wyóżnić dwa óżne zyadki 29

Pzyadek iewszy, gdy < z R < h, łaszczyzna ównowagi, między częścią góną i dolną óbki, znajduje się omiędzy jej odstawami Ganiczny moment M 2g od sił tacia w gónej części óbki jest ówny: zr 2 2g τ2g 2μK z M = M = 2π μk σ e d z (18) Ganiczny moment M 2d od sił tacia w dolnej części óbki wynosi: h 2 μk ( z h) 2 2d τ2d zr M = M = 2π μk σ e d z (19) Całkowity moment ganiczny: M = M = M + M (2) 2 τ2 2g 2 d Ganiczny moment M 2 wynosi więc: 2μKzR 2 μk( zr h) 3 M2 = Mτ2 = π σ 1 e +σ 1 e (21) Gdy ominięty zostanie cięża cylinda (S c = ), wtedy Ganiczny moment M 2 okeśla teaz ównanie: σ =σ =σ oaz z R = h/2 M M e μkh 3 2 = τ2 = 2π σ 1 (22) Jest to analogia ównania do ównania (8): μkh 3 2 M2 = Mτ2 = 4π σ 1 e, oisującego ganiczny moment M 2 ównoważący moment M τ2 (ys 3c) na kontakcie cylinda i óbki guntu schematu ozszezonego (ys 4b) 4 Ganiczna siła ionowa S cg na kontakcie óbki z cylindem aaatu Pzyadek dugi obejmuje z kolei dwie możliwości Możliwość iewszą, gdy łaszczyzna ównych naężeń ionowych osiąga góną owiezchnię analizowanej óbki, z R =, 291

lub możliwość dugą, gdy łaszczyzna ównych naężeń ionowych okywa się z jej dolną owiezchnią, z R = h Cylinde aaatu znajduje się w obu wyadkach w stanie ównowagi ganicznej w kieunku ionowym, a siła S c jest siłą ganiczną oznaczoną dalej jako S cg Gdy z R = to siła S c jest siłą ganiczną skieowaną w dół aaatu, oznaczoną dalej S cg Z ównania (17) wynika wtedy zależność: 2hμK ScG = S =σ F e 1 cg (23) Gdy z R = h to siła S c jest siłą ganiczną skieowaną w góę aaatu, oznaczoną dalej S cg Z ównania (17) wynika wtedy zależność: 2hμK S S F e cg = =σ 1 cg (24) 5 Komleksowe laboatoyjne badanie wsółczynnika acia K W omówionym na wstęie aaacie do laboatoyjnego badania wsółczynnika acia bocznego w guntach można okeślić ganiczne watości momentu M 1 i M 2 oaz watość siły ganicznej S cg Wielkości te ównoważą siły tacia na kontakcie ścianek aaatu z badaną óbką guntu Z zeowadzonej dalej analizy wynika też, że momenty ganiczne M 1 i M 2 oaz ionowa siła ganiczna S cg zależą od aametów chaakteyzujących geometię óbki: jej omienia, wysokości h, naężenia ionowego na gónej owiezchni badanej óbki σ oaz wsółczynnika tacia μ óbki guntu o ścianki aaatu Moment M 2 oaz siła S cg zależą dodatkowo od wsółczynnika acia bocznego badanego guntu K Można się ównież sodziewać, że na wielkość momentu ganicznego M 2 będzie miała wływ wielkość siły obciążającej cylinde aaatu badawczego Dla tej samej óbki, w tym samym uządzeniu, można ównocześnie okeślić laboatoyjnie tzy niezależne aamety chaakteyzujące doświadczenie: M 1, M 2 i S cg Niezależnie więc zaisać można tzy waunki ównowagi ganicznej dla wszystkich tzech aametów doświadczenia Dla momentu M 1 ównanie (2) dla schematu odstawowego, ozszezonego i ogólnego: 2 3 M1 = Mτ 1 = π μσ 3 Dla momentu M 2 ównanie (4) dla schematu odstawowego: M = M = 2 π hμσ K, 2 2 τ2 292

ównanie (8) dla schematu ozszezonego: M2 = Mτ2 = 4π σ 1 e μkh 3 2 oaz ównanie (21) dla schematu ogólnego: 2μKzR 2 μk( zr h) 3 M2 = Mτ2 = π σ 1 e +σ 1 e, gdzie: S σ =σ + F c, z R 1 = h 2 2μK σ ln σ Dla siły S cg ównanie (23) lub ównanie (24), ważne dla schematu ogólnego, w zależności od zwotu wektoa siły: 2hμK ScG = S =σ F e 1 cg lub 2hμK S S F e cg = =σ 1 cg W wyadku schematu ogólnego dysonujemy tzema niezależnymi ównaniami ównowagi Dwoma ównaniami ównowagi momentów siły względem ionowej osi óbki, zaisanymi dla óżnych owiezchni badanej óbki, oaz jedno ównanie ównowagi sił ionowych W tych tzech ównaniach nieokeślone są dwie zmienne, wsółczynnik tacia badanej óbki o ścianki elementów aaatu badawczego μ oaz wsółczynnik acia bocznego guntu K Mamy więc tzy niezależne ównania ównowagi i tylko dwie niewiadome Jeśli założymy, że w doświadczeniu oszukiwana będzie siła ganiczna skieowana do dołu (S cg ), możemy wtedy zaisać na tzy sosoby układy dwóch ównań o dwóch niewiadomych: μ i K, któych ozwiązaniem będzie wsółczynnik tacia μ i oszukiwany właśnie wsółczynnik acia bocznego K 293

Sosób iewszy z ównań na M 1 i M 2 : 2 3 M1 = π μσ 3 2μKz 2 ( ) R μk zr h 3 M2 =π σ 1 e +σ 1 e (25) Sosób dugi z ównań na M 2 i S cg : 2μKzR 2 μk( zr h) 3 M2 =π σ 1 e +σ 1 e 2hμK S =σ F e 1 cg (26) Sosób tzeci z ównań na S cg i M 1 : 2hμK S =σ F e 1 cg 2 3 M1 = π μσ 3 (27) Jeśli doświadczenie ealizowane będzie zy zeowej sile S c, owyższe układy ównań uoszczą się do ostaci wyażonych wzoami (28) (3) Sosób iewszy z ównań na M 1 i M 2 : 2 3 M1 = π μσ 3 μkh 3 M2 = 2π σ 1 e (28) Sosób dugi z ównań na M 2 i S cg : μkh 3 M2 = 2π σ 1 e 2hμK S =σ F e 1 cg (29) 294

Sosób tzeci z ównań na S cg i M 1 : 2hμK S =σ F e 1 cg 2 3 M1 = π μσ 3 (3) 6 Podsumowanie Pzedstawiona koncecja komleksowego sosobu wyznaczenia wsółczynnika acia bocznego w guntach metodą omiau ooów tacia, wymaga weyfikacji doświadczalnej Jak wynika z analizy zamieszczonych układów ównań, doświadczenie wykonane w waunkach zeowej siły obciążającej cylinde aaatu (S c = ) będzie znacznie łatwiejsze w inteetacji niż w wyadku ogólnym W oaciu o wyniki omiaów dwóch óbek guntu zedstawionych w [5] zweyfikować można zynajmniej częściowo zyjęte w ozważaniach tzy schematy obciążeń analizowanej óbki guntu: odstawowy, ozszezony i ogólny W tabeli 1 zestawiono wyniki omiaów ganicznych ooów tacia zaejestowane odczas obacania elementów aaatu badawczego TABELA 1 Wyniki omiaów momentów ganicznych dla dwóch óbek guntu oaz watości wyznaczonego wsółczynnika acia bocznego K dla óżnych schematów obciążenia analizowanej óbki Paamety badania, ezultaty omiaów i inteetacja wyników badania Póbka n 1 Póbka n 2 Pomień óbki [m],4,4 Wysokość óbki [m],21,14 Obciążenie tłoka naieającego [kn] 4,48 4,48 Moment obotu tłoka naieającego M 1 [knm],5375,525 Moment obotu cylinda M 2 [knm],625,41875 Wsółczynnik tacia óbki o ścianki aaatu obliczony z ównania (2),457,447 Kąt tacia między óbką a ściankami aaatu [ o ] 24,56 24,85 Wsółczynnik K obliczony dla waunków schematu odstawowego z ównania (28) Wsółczynnik K obliczony dla waunków schematu ozszezonego z ównania (29),73828,75964,7736,78312 Wsółczynnik K obliczony dla waunków schematu ogólnego z ównania (3),81311,79387 295

Pzedstawiono tzy inteetacje, według któych wyznaczono watość wsółczynnika acia bocznego K badanego guntu: Według [3]: K M = (31) π μσ 2 2 2 h Według [4]: K 2 M = ln 1 2 3 μh 4π σ (32) Po zekształceniu ównania (22): K M = ln 1 2 3 μh 2π σ (33) W ównaniach (31), (32) i (33) μ= M1 2 π σ 3 3 (34) Jak widać, wyznaczony doświadczalnie wsółczynnik acia bocznego badanego guntu K, zyjmuje watości óżne w zależności od sosobu inteetacji doświadczenia Stwiedzone óżnice są niewielkie LITERATURA [1] Cytowicz NA: Mechanika guntów Waszawa, Wydawnictwa Geologiczne 1958 [2] Gegowicz Z: Geotechnika gónicza Wocław, Politechnika Wocławska 1968 [3] Kaczmaek J: Koncecja sosobu laboatoyjnego omiau wsółczynnika acia bocznego w guntach XXIX Zimowa Szkoła Mechaniki Góotwou i Geoinżynieii, Geotechnika i Budownictwo Secjalne, KGBiG AGH, 26 [4] Kaczmaek J: Inteetacja wyników badania wsółczynnika acia bocznego w guntach metodą oatą na omiaze momentów od sił tacia UWND AGH, Kwatalnik Gónictwo i Geoinżynieia, 32, z 2, 28 [5] Kaczmaek J: Wstęne badania wsółczynnika acia bocznego w osadach zbionika odadów oflotacyjnych Żelazny Most UWND AGH, Kwatalnik Gónictwo i Geoinżynieia, 32, z 2, 28 [6] Kisiel I i in: Mechanika skał i guntów Waszawa, PWN 1982 [7] Wiłun Z: Zays geotechniki Waszawa, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności 1976 296