Трёхосный прибор приспособили для испытания контакта грунта с конструкцией

Исследователи Университета Нового Южного Уэльса предложили модификацию трёхосного прибора, позволяющую изучать сопротивление сдвигу на контакте грунта с другим материалом. Результаты сравнили с данными испытаний прямым срезом: для исследованных поверхностей различия пиковых углов трения составили от 0,6 до 4,6%, остаточных — от 0,1 до 5,5%.

Свойства контакта влияют на передачу нагрузки между грунтом и сваями, подпорными стенами и подземными сооружениями. При этом поведение такой границы зависит как от характеристик грунта, так и от шероховатости поверхности конструкции.

Для испытания авторы разместили вокруг образца грунта четыре элемента контактного материала. Специальный нагружающий оголовок передавал усилие на эти элементы, вызывая их вертикальное перемещение относительно грунта. Давление в камере обеспечивало обжатие образца. Перед обработкой результатов исследователи выполнили калибровку, учитывающую влияние мембраны и трения на отдельных участках установки.

Метод проверяли на плотном водонасыщенном пылеватом песке Lyell Dam. Образцы испытывали при давлениях 50, 100 и 200 кПа, а поверхности с различной шероховатостью имитировали наждачной бумагой. Полученные параметры сопоставили с результатами модифицированного испытания прямым срезом.

Дополнительно авторы построили модель установки в FLAC3D. Расчёт показал, что на большей части контакта касательные напряжения распределялись сравнительно равномерно; у концов контактных элементов сохранялись краевые эффекты. Исследователи подчёркивают, что модель использовали для анализа распределения напряжений, а не как независимое подтверждение измеренной прочности.

Работа ограничена одним типом грунта в плотном состоянии и тремя вариантами шероховатости поверхности. Для распространения выводов на другие грунты и материалы необходимы дополнительные испытания.