Aparat bezpośredniego ścinania

Aparat bezpośredniego ścinania dla którego przeprowadzono powyższe rozważania posiada mimo prostej konstrukcji szereg wad. Przede wszystkim wymusza on w próbce gruntu płaszczyznę ścięcia o z góry ustalonej orientacji. Nie znany jest w nim ściśle stan naprężenia w próbce gruntu. W świetle badań B. Hansena [4] i I. Kisiela [12] dyskusyjna jest również założona w aparacie jednorodność stanu naprężenia (program uprawnienia budowlane na komputer).

Z większości tych niedostatków aparatu bezpośredniego ścinania zdawano sobie sprawę już od dawna. Stąd do badań wytrzymałościowych zastosowano omówiony poprzednio w punkcie 4.3 aparat trójosiowego ściskania (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Doprowadzając w aparacie tym próbkę gruntu do momentu, w którym pionowe naprężenie ustala się mimo dalszego wzrostu odkształceń uzyskuje się parametry hipotezy Coulomba-Mohra, kąt tarcia wewnętrznego i spójność przy pomocy wzoru (4.49). W celu wykreślenia prostej wyrażającej warunek wytrzymałości należy wykonać kilka oznaczeń dla różnych kombinacji naprężeń głównych a_l i <r₂ = a_s. / wykresu można odczytać miarodajne wartości (uprawnienia budowlane).

W aparacie trójosiowego ściskania w odróżnieniu od aparatu bezpośredniego ścinania stan naprężenia jest określony znacznie precyzyjniej. Nieznane są natomiast miejsca wystąpienia powierzchni poślizgu (ścięć). Można jedynie założyć z góry nachylenie powierzchni ścięcia do kierunków naprężeń głównych. Przypuszczalne miejsca i kierunki powierzchni ścięcia się próbki w aparacie trój osiowym (program egzamin ustny).

Weryfikacja doświadczalna

Stan naprężenia realizowany w aparacie trójosiowego ściskania dla różnych kombinacji wartości naprężeń głównych zawsze spełnia warunek osiowej symetrii. Stąd w przestrzeni naprężeń głównych punkty odpowiadające poszczególnym stanom naprężenia w próbce znajdują się zawsze na jednej płaszczyźnie. W zwykłym aparacie trójosiowego ściskania podobnie, jak w aparacie bezpośredniego ścinania nie można więc zweryfikować słuszności hipotezy Coulomba-Mohra, nie można w nich bowiem uzyskać dowolnej kombinacji wartości naprężeń głównych w momencie ścięcia. Hipoteza Coulomba-Mohra zakłada, że na wytrzymałość gruntu nie wpływają (opinie o programie).

Weryfikacja doświadczalna opisanych wyżej hipotez wytrzymałościowych stała się możliwa dopiero w latach 40 XX wieku. Wtedy bowiem skonstruowano aparaty zapewniające realizowanie kontrolowanego stanu naprężenia charakteryzującego się dowolną kombinacją wartości naprężeń głównych w próbce gruntu. W zwykłym aparacie trójosiowego ściskania, przy pominięciu zaburzeń brzegowych, zagadnienie określenia naprężeń w próbce gruntu jest statycznie wyznaczalne a rozkład naprężeń jednorodny (segregator aktów prawnych).

Odejście od symetrii obciążenia próbki pociąga za sobą niejednorodność stanu naprężenia w próbce i powstanie zadania statycznie niewyznaczalnego w naprężeniach. Z pomocą przyszły, w tym przypadku wnioski wypływające z teorii konstrukcji cienkościennych. Wiadomo z mechaniki technicznej, że skręcanie rury cienkościennej wywołuje powstanie jednorodnego rozkładu naprężeń stycznych w materiale. Wystarczyło więc zmienić kształt próbki z cylindrycznej na cienkościenną rurę o przekroju kołowym, by móc uzyskać dowolne stany naprężenia. Przyłożenie do niej momentu skręcającego oprócz ciśnienia hydrostatycznego i siły pionowej ściskającej, lub> rozciągającej, nie wpływa wówczas na zakłócenie jednorodności stanu naprężenia (promocja 3 w 1).

Opracowano również drugą alternatywę aparatu, w którym zamiast momentu skręcającego przykładano inne ciśnienia od wewnątrz próbki inne od zewnątrz; w ten sposób realizując od razu trzy różne wartości naprężeń głównych charakteryzujących stan naprężeń w próbce. Obydwa aparaty stanowią więc dalsze udoskonalenie koncepcji aparatu trójosiowego ściskania, technologia badań jest w nich jednak bardziej złożona i kłopotliwa. To ogranicza powszechność ich stosowania.