Stress‐strain analysis in the soil sample during laboratory testing

Abstract

During the determination of soil strength and compressibility in a laboratory by different apparatus soil is loaded in a different way. It has an influence on stress‐strain distribution in a sample. Some factors are not evaluated during the results interpretation, for example, friction between soil and device metal parts. The finite‐element method analysis also shows that during triaxial, oedometer, shear box tests distribution of stress and strain in the sample is non‐uniform. A special apparatus was designed and used for determining horizontal component of stress in the cross‐section of the sample. It was determined for sands that horizontal component of stress in the cross‐section centre is significantly smaller than at the edges. Increasing load plastic deformations are developing not in the whole sample but in particular places. If we know a real distribution of stress and strain in the sample, it is possible to determine the soil strength and deformation parameters in a more precise way or to rate the influence of different factors on soil properties.

Įtempimų būvio grunto bandiniuose, tiriant juos laboratorinėmis sąlygomis, analizė

Santrauka. Tiriant gruntų mechanines savybes laboratorijoje kiekviename aparate bandinys apkraunamas skirtingai. Tai turi įtakos įtempimų ir deformacijų pasiskirstymui bandinyje. Interpretuojant bandymo duomenis ignoruojami kai kurie veiksniai, turintys įtaką įtempimams pasiskirstyti, pvz., bandinio galinių plokštumų ir štampo trinties jėgos tiriant gruntą triašio slėgio aparate, bandinio ir žiedo trinties jėgos tiriant gruntą odometre ar tiesioginio kirpimo aparate. Įtempimų pasiskirstymo skaitiniu modeliavimu nustatyta, kad ne tik odometre bei tiesioginio kirpimo aparate, bet ir triašio slėgio aparate bandinio įtempimo būvis nėra vienodas. Sukonstruotas prietaisas, kuriuo galima įvertinti įtempimų horizontaliosios komponentės kitimą bandinio skerspjūvyje. Tiriant smėlinį gruntą gauta, kad įtempimų horizontaliosios komponentės reikšmė bandinio centre yra gerokai mažesnė nei taškuose arti šoninio paviršiaus. Plastinių deformacijų didinant apkrovą atsiras ne visame bandinyje, o tik tam tikruose jo taškuose. Žinant tikrąjį įtempimų ir deformacijų pasiskirstymą bandinyje, bus galima tiksliau nustatyti grunto mechaninių savybių rodiklius arba įvertinti tam tikrų veiksnių įtaką grunto savybių rodikliams.

Reikšminiai žodžiai: įtempimų ir deformacijų pasiskirstymas, triašio slėgio aparatas, odometras, tiesioginio kirpimo aparatas, skaitinis modeliavimas, grunto mechaninių savybių rodikliai.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : stress-strain distribution, triaxial test, oedometer, shear box, finite-element method, soil strength