Badanie trójosiowe

Badanie trójosiowe jest po prostu specjalną odmianą badania walcowych próbek na ściskanie, stosowanego do wyznaczenia mechanicznych właściwości wielu materiałów, jak np. beton. Zazwyczaj podczas badania próbek betonu nie występują naprężenia uniemożliwiające rozszerzenie, chociaż naprężenia te można stosować w niektórych bardzo specjalnych badaniach. Naprężenia takie odgrywają znaczną rolę w badaniach gruntów (program uprawnienia budowlane na komputer). Przykładowo, próbka suchego piasku nie utrzyma się bez nacisku bocznego.

Z następnych rozdziałów będzie wynikało, że naprężenia uniemożliwiające boczne rozszerzanie próbki wywierają duży wpływ na właściwości stanu naprężenia i odkształcenia gruntu. Wymiary zazwyczaj stosowanych próbek walcowych wynoszą: średnica ok. 4 cm i wysokość od 7,5 do 10 cm. Również często stosuje się średnicę 7,5 cm, a długość od 15 do 20 cm. jedynie w przypadku gruntów zawierających żwir stosuje się próbki o znacznie większych wymiarach (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Naczynie ciśnieniowe zwykle składa się z przezroczystych plastykowych cylindrów zakończonych metalowymi końcówkami. Do wytworzenia ciśnienia uniemożliwiającego rozszerzenie boczne można stosować zarówno gaz, jak i ciecz, jednakże zazwyczaj używa się cieczy (zwykle odpowietrzonej wody) (uprawnienia budowlane). W przypadku ciśnienia większego niż 7,0-10,5 kG/cm² należy pojemnik plastykowy wzmocnić stalowymi taśmami lub stosować cylindry metalowe. Próbka gruntu otoczona jest wiotką membraną lub płaszczem i dwoma kapturami, wskutek czego płyn wywierający nacisk nie ma możliwości przenikania do porów próbki gruntu (program egzamin ustny).

W badaniach trójosiowych, powszechnie stosowanych (stąd nazwa standardowe badania trójosiowe), zniszczenie próbki gruntu następuje wskutek zwiększenia naprężeń osiowych, podczas gdy wartość naprężeń bocznych pozostaje stała. Stąd ścieżka naprężeń w czasie obciążenia (opinie o programie).

Obciążenia tłoka

Obciążenia tłoka siłą osiową dokonuje się za pomocą obciążników (badanie z pomiarem naprężeń) lub za pomocą pras hydraulicznych lub przekładniowych (badanie z pomiarem odkształceń). W przypadku badania gruntów suchych czas obciążenia próbki zależy wyłącznie od czasu potrzebnego do stwierdzenia i zanotowania danych. Zazwyczaj wynosi 5-r30 minut od chwili przyłożenia po raz pierwszy dodatkowej siły osiowej do momentu osiągnięcia szczytowej wartości oporu (segregator aktów prawnych).

Jeśli sucha próbka podczas badania jest szczelnie zamknięta i nastąpiła zmiana objętości gruntu podczas obciążenia, to na pewno wystąpiły zmiany objętości i ciśnienia powietrza znajdującego się w porach. Układ odwadniania próbki, składający się z kamienia porowatego oraz z odpływu na zewnątrz naczynia ciśnieniowego, pozwala zazwyczaj na swobodny dopływ i odpływ powietrza, przez co zapobiega się zmianom ciśnienia. Właściwe odwodnienie próbki podczas badań gruntów zawierających wodę jest bardzo istotne i będzie omówione dokładniej w częściach IV i V.

Układ odwodnienia można również zastosować do przeprowadzenia specjalnego rodzaju badania trójosiowego, tzw. próżniowego badania trójosiowego. Jeśli nastąpi odpływ powietrza z porów gruntu, to powstanie ciśnienie uniemożliwiające rozszerzenie boczne wskutek różnicy między ciśnieniem atmosferycznym działającym na zewnętrzne powierzchnie próbki i zmniejszonym ciśnieniem w porach próbki gruntu (promocja 3 w 1).

Naczynie ciśnieniowe nie jest potrzebne do przeprowadzenia takiego rodzaju badania, jednak w takim przypadku nie można osiągnąć ciśnienia większego niż 1 atm. Niełatwo jest wykonać dokładne pomiary zmiany objętości gruntów suchych poddanych działaniu ciśnienia bocznego lub dodatkowych naprężeń osiowych. Zmiany objętości gruntu nasyconego podczas badań trójosiowych można określić mierząc objętość wody wpływającej lub wypływającej z próbki. Jednakże, jak zobaczymy w części IV, właściwości stanu naprężenia i odkształcenia gruntów suchych i nasyconych są podobne, jeśli woda w porach ma możliwość swobodnego wpływania i wypływania.