Cutia de forfecare directă

3.1. Cutia de forfecare directă#

../_images/cutie_forfecare.svg

Figura 3.1 Cutia de forfecare directă: proba (60×60 mm sau 100×100 mm, înălțime ~20 mm) stă într-o cutie tăiată în două; jumătatea de jos este împinsă orizontal cu viteză constantă, jumătatea de sus este ținută de un inel dinamometric care măsoară forța \(T\). Forța normală \(P\) este aplicată de sus. Se măsoară deplasarea orizontală \(\delta\) și variația de înălțime \(\Delta h\).#

3.1.1. Ce facem#

  1. Punem proba în cutie, aplicăm forța normală \(P\) ⇒ efort normal \(\sigma'_n = P/A\) (după consolidare, \(u = 0\)).

  2. Împingem jumătatea inferioară încet (la argile, suficient de încet ca apa să poată ieși/intra — încercare drenată).

  3. Înregistrăm \(T\) ⇒ \(\tau = T/A\), deplasarea \(\delta\) și \(\Delta h\).

  4. Repetăm pe 3–4 probe la \(\sigma'_n\) diferite (ex. 50, 100, 200, 400 kPa).

3.1.2. Ce obținem#

Pentru fiecare probă, două grafice:

  • \(\tau\) în funcție de \(\delta\) — curba de forfecare;

  • \(\Delta h\) (sau \(\varepsilon_v = \Delta h/h_0\)) în funcție de \(\delta\) — curba de variație de volum. Pentru că \(A\) este (aproape) constant, \(\Delta V/V = \Delta h/h\): variația de înălțime este direct variația de volum.

Apoi, pentru toate probele, un al treilea grafic: \(\tau\) (de vârf sau final) în funcție de \(\sigma'_n\) — înfășurătoarea de rezistență:

\[ \tau_f = c' + \sigma'_n \tan\varphi' \]

(Coulomb). Parametrii \(c'\) (coeziune efectivă) și \(\varphi'\) (unghi de frecare internă efectiv) sunt ceea ce livrează, de obicei, un raport geotehnic.

3.1.3. Ce este bun și ce este rău la cutie#

Bun: simplă, ieftină, intuitivă, bună pentru nisipuri și pentru a vedea cu ochii dilatanța.

Rău:

  • planul de forfecare este impus (tăietura cutiei), nu ales de pământ;

  • eforturile pe plan nu sunt uniforme și nu știm eforturile principale — deci nu putem desena un cerc Mohr și nu putem calcula \(p'\) și \(q\);

  • nu putem controla drenajul (nu putem face o încercare nedrenată curată) și nu măsurăm presiunea apei din pori.

Din aceste motive, teoria stării critice este construită pe încercarea triaxială (Aparatul triaxial). Dar cutia rămâne cel mai bun loc pentru a vedea fenomenul central, pe pagina următoare.

Cuprins