Диссертация (1141510), страница 15
Текст из файла (страница 15)
С цельюравномерного распределения нагрузки от пригрузочного устройства, к однойиз торцевых сторон фрагмента исследуемого защитного покрытия, крепилсяг-образный профиль, к которому прикреплялось 2 кронштейна для зацепаисследуемого покрытия. Места креплений кронштейнов располагались нарасстоянии 1/4 от края покрытия. Фрагмент исследуемого покрытиясоединялся с динамометром, а динамометр соединялся с нагрузочным123устройством через ролик, установленный на одном уровне с серединойисследуемого образца. Все соединения были сделаны при помощи капроновойнити. Сдвигающая сила измерялась при помощи динамометра с точностьюизмерения 10 г.В процессе исследований испытуемый образец также пригружался дляопределения влияния напряжений в подошве образца на коэффициент трения.Для этого в экспериментах использовались пригрузы из песчаного грунта,которые равномерно распределялись по всей поверхности исследуемогопокрытия, для исключения выпадения грунта или попадания под образец,между грунтом, используемым в качестве пригруза и образцом защитногопокрытия использовалась непроницаемая прослойка из полиэтиленовойплёнки, а по контуру были сделаны стенки из органического стекла.
Массапригрузов составляла 3, 6 и 10 кг. На Рисунок 4.10 показаны схемы проведенияэксперимента с разными пригрузами и без них.6 кг3 кг10 кгРисунок 4.10 – Схема проведения эксперимента по определениюсопротивления сдвигу124Для однородности поверхности грунта перед началом каждогоэксперимента, грунт в контейнере установки разравнивался ровной плоскойстальной пластиной с закруглёнными краями. Для исключения неточностейпри проведении эксперимента каждый опыт проделывался 3 раза.
В каждомэксперименте фиксация показаний производилась до момента срывапокрытия.По результатам замеров строились зависимости горизонтальной силы,прикладываемой к образцу необходимой для сдвига пластины, к его весу спригрузом.Моментпереходагрунта,контактирующегоснижнейповерхностью геомата, в предельное состояние определялся при помощиаппроксимации этих графиков двумя прямыми.4.6. Определение сопротивления сдвигу по контакту подошвы геомата спесчаным грунтом в насыщенном водой состоянииДля определения сопротивления сдвигу при расположении защитногопокрытия на откосе выше уровня воды, исследование проводилось с песчанымгрунтом в не насыщенном водой состоянии.
Для этого в контейнерэкспериментальной установки засыпался сухой песчаный грунт. В первомопыте на грунт устанавливалось полотно геомата без пригруза, послеустановки полотна фиксировались начальные показания всех измерительныхприборов, за тем начиналось плавное увеличение сдвигающей горизонтальнойнагрузки. После каждого увеличения нагрузки фиксировались показания всехизмерительных приборов после их стабилизации. Для более точногоопределениямоментасдвигаисрывапокрытия,сувеличениемгоризонтальной нагрузки, уменьшались веса грузов, укладываемых внагрузочное устройство.По полученным данным строились кривые зависимости перемещенияисследуемого покрытия от горизонтальной силы, изображенные на Рисунок4.11.12510000900080007000Горизонтальная сила F, г6000500040003000200010000051015202530Перемещение ∆, ммБез пригрузаПригруз3 кгПригруз 6 кгПригруз 10 кгРисунок 4.11 – Зависимость перемещения фрагмента исследуемого покрытияот горизонтальной силы при песчаном грунте в ненасыщенном водойсостоянииНа Рисунок 4.11 оранжевым цветом показана зависимость, при которойисследуемый образец защитного покрытия был без пригруза, синим, серым и126желтым цветом с пригрузами 3, 6 и 10 кг соответственно.
На графике видно,что пропорционально увеличению массы пригруза увеличивалась игоризонтальная сила, необходимая для смещения исследуемого покрытия. Вначале эксперимента были небольшие перемещения, носящие упругийхарактер. На Рисунок 4.11 видно, что при достижении определённой нагрузкиперемещениярезкоувеличивались.Вэкспериментальнойустановкемаксимально возможное расстояние перемещения исследуемого покрытиясоставляло 33 см, однако на Рисунок 4.11 видно, что данного расстояния былодостаточно для определения величины горизонтальной силы, при которойпроисходил срыв покрытия.4.7.
Определение весовой влажности песчаного грунтаПередначаломпроведенияисследованияпоопределениюсопротивления сдвигу по контакту подошвы геомата с песчаным грунтом внасыщенном водой состоянии, определялась весовая влажность грунта. Дляопределения относительного содержания воды в грунте, перед началомпроведения экспериментов из контейнера установки отбирались пробы сухогои водонасыщенного песчаного грунта. Отобранные пробы заполнялись вёмкости объёмом 500 мл.
после чего взвешивались на весах. Весоваявлажность определяется по следующей формуле:=(воды) ∙ , %,гр. сух(4.10)где: воды – масса воды в грунте;гр.сух– масса сухого грунта.Масса воды в грунте определяется по следующей зависимости:воды = водонасыщ − гр.сух ,где: водонасыщ – масса водонасыщенного грунта.воды = 1176 − 864 = 312 гр.Откуда весовая влажность равна:(4.11)127=(312) ∙ 100 = 36,11%864Значение весовой влажности грунта, равное 36,11%, являлосьмаксимально возможным при проведении данных экспериментов.4.8. Определение сопротивления сдвигу по контакту подошвы геомата спесчаным грунтом в насыщенном водой состоянииОпределение сопротивления сдвиговых усилий с песчаным грунтом внасыщенном водой состоянии, производилось по аналогичной методике, как висследование при песчаном грунте в ненасыщенном водой состоянии.
Передначалом проведения испытаний, сухой песчаный грунт, находящийся вэкспериментальной установке, полностью заполнялся водой. Посколькувнутренние стенки и дно контейнера экспериментальной установки былигерметизированы полиэтиленовой плёнкой, заполняемая вода оставалась вконтейнере и тем самым было достигнуто максимальное водонасыщениегрунта. В процессе проведения эксперимента водонасыщенность песчаногогрунта оставалась неизменна.Порезультатампроведённыхэкспериментовбылапостроеназависимость перемещения исследуемого образца защитного покрытия отгоризонтальной силы, изображенная на Рисунок 4.12.1281200010000Горизонтальная нагрузка F, г80006000400020000051015202530Перемещение ∆, ммБез пригрузаПригруз 3 кгПригруз 6 кгПригруз 10 кгРисунок 4.12 – Зависимость перемещения фрагмента исследуемого покрытияот горизонтальной силы при песчаном грунте в насыщенном водойсостоянииНа Рисунок 4.12 оранжевым цветом показана зависимость, при которойисследуемый образец защитного покрытия был без пригруза, синим, серым ижелтым цветом с пригрузом массой 3, 6 и 10 кг соответственно.
На Рисунок1294.12 видно, что происходит аналогичная ситуация, как и в предыдущемисследовании, при увеличении массы пригруза увеличивается горизонтальнаянагрузка, необходимая для перемещения образца исследуемого защитногопокрытия. В процессе проведении опыта, при увеличении нагрузки,наблюдались плавные медленно происходящие перемещения. Такой характерперемещений вызван молекулярными силами притяжения между геоматом ипесчаным грунтом в насыщенном водой состоянии. По аналогии спредыдущимиисследованиямимаксимальновозможноеперемещениеисследуемого покрытия в экспериментальной установке составляло 33 см, икак видно на Рисунок 4.12, этого было достаточно для определения величиныгоризонтальной силы, необходимой для полного срыва покрытия.4.9.
Результаты обработки экспериментальных данных посопротивлению сдвигу по песчаному грунту в насыщенном иненасыщенном водой состоянииНа основе экспериментов, проведённых с песчаным грунтом внасыщенном и ненасыщенном водой состоянии, полученные результаты былипроанализированы и сделаны обобщающие зависимости сдвиговой силы отвертикальной нагрузки.Порезультатамэкспериментальныхданныхбылиполученыноминальные нагрузки необходимые для сдвига фрагмента защитногопокрытия.
На Рисунок 4.13 и Рисунок 4.14 представлен график зависимостисдвигающей силы от массы пригруза (номинальной нагрузки) на исследуемыйобразец фрагмента защитного покрытия. График строился на основеобобщенных данных, полученных из каждого опыта, затем производиласьлинейная аппроксимация этих данных, аппроксимирующая прямая проходилачерез начало координат графика.130а)б)Рисунок 4.13 – Зависимость сдвигающей силы от массы пригруза припесчаном грунте в ненасыщенном водой состоянии, а) при сдвиге, б) прискольжении140001200012000Сдвигающая сила F, грСдвигающая сила F, гр100008000600040002000100008000600040002000000200040006000800010000120001400016000Величина номинальной нагрузки m, гр0200040006000800010000120001400016000Величина номинальной нагрузки m, гра)б)Рисунок 4.14 – Зависимость сдвигающей силы от массы пригруза припесчаном грунте в насыщенном водой состоянии, а) при сдвиге, б) прискольженииКак видно на графиках, изображенных на Рисунок 4.13 и Рисунок 4.14,отклонение значений экспериментальных данных от аппроксимирующейпрямой незначительны, что свидетельствует о линейном изменениисдвигающей силы относительно пригруза.1314.10.
Результаты расчёта коэффициента тренияСилойтрения—этотангенциальныевзаимодействиямеждусоприкасающимися материалами, происходящие при их перемещенияхотносительнодругдруга.Силатрениянезависитотплощадисоприкосновения материалов, т.к. соприкасающиеся поверхности материаловне являются абсолютно ровными, а площадь соприкосновения гораздо меньшеплощади образца материала. При увеличении площади образца защитногопокрытия уменьшается удельное давление на грунт. Поэтому малый размерфрагмента защитного противоэрозионного материала не искажал результатыисследования. До настоящего времени не выведена точная формула дляопределения коэффициента трения, это связанно со сложностью физическихпроцессов, возникающих в момент трения, которые принципиально неподдаются описанию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
