ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Институт – Физико-технический

Направление – Ядерные физика и технологии

Кафедра – Прикладная физика

 

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ СИЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА ЗАБИВКЕ СВАИ»

^{Наименование лабораторной работы}

 

Отчет по лабораторной работе № 1-10

по курсу «Физика 1.3»

^{Наименование учебной дисциплины}

 

 

Выполнили студенты гр.0А21 ________ _______ Д.В. Посохов

________ _______ В.В. Вершинин

^{Подпись Дата И.О.Фамилия}

 

Проверил ассистент каф. ОФ ________ _______ Л.А. Святкин

^{должность Подпись Дата И.О.Фамилия}

 

Томск – 2013

Цель: определение средней силы сопротивления грунта забивке сваи, оценка потери механической энергии при забивке сваи.

 

Приборыи принадлежности: модель копра, штанген-циркуль, линейка.

 

Теоретическая часть

 

Обозначив через v ₁ скорость груза непосредственно перед соударением со сваей, через m ₁ – массу груза и через Н – первоначальную высоту груза над сваей, получим уравнения:

; (1)

Согласно закону сохранения импульса, считая удар груза и сваи абсолютно не­упругим, запишем:

m ₁ v ₁ = (m ₁ + m ₂) v. (2)

Так как сила сопротивления грунта F _ср и смещение направлены по одной прямой, но в противоположные стороны, то cosa = -1. Тогда

А = - F _ср × S. (3)

Обозначим высоту забиваемой сваи относительно заранее выбранного начального уровня перед началом забивки сваи h ₁ и после окончания за­бивки h ₂. Тогда

h ₁ – h ₂ = S. (4)

Средняя сила сопротивления грунта прозабивке сваи F _ср.

. (5)

Относительное уменьшение кинетической энергии системы

(6)

Экспериментальная часть

Таблица 1. Данные для определения зависимости средней силы (Fср) от высоты подъёма груза(Н)

, м	L, м	H, м	, м	, м	S, м	Fср,(Н)
0,07	0,2	0,25	0,065 0,066 0,064 0,066 0,065	0,065	0,005
0,21	0,065 0,067 0,066 0,067 0,066	0,066	0,004
0,17	0,067 0,066 0,066 0,067 0,067	0,067	0,003
0,13	0,068 0,068 0,068 0,068 0,069	0,068	0,002
0,09	0,069 0,069 0,069 0,068 0,069	0,069	0,001

 

Fср1= [( + 0,375]9,8 = 146 H

Fср2= [( + 0,375]9,8 = 153 H

Fср3= [( + 0,375]9,8 = 165 H

Fср4= [( + 0,375]9,8 = 189H

Fср5= [( + 0,375]9,8 = 260H

 

График 1 – Зависимость средней силы (Fср) от высоты подъёма груза(Н).

Таблица 2. Данные для определения зависимости средней силы сопротивления грунта (Fср) при забивке сваи от «плотности грунта» (L).

, м	H, м	L, м	, м	, м	S, м	Fср,(Н)
0,07	0,225	0,20	0,066 0,065 0,066 0,066 0,065	0,066	0,004
0,23	0,067 0,065 0,066 0,066 0,067	0,066	0,004
0,26	0,066 0,066 0,066 0,066 0,067	0,066	0,004
0,29	0,065 0,066 0,066 0,066 0,065	0,066	0,004
0,32	0,067 0,067 0,068 0,067 0,067	0,067	0,003

Fср1= [( + 0,375]9,8 = 146 Н

Fср2= [( + 0,375]9,8 = 167 Н

Fср3= [( + 0,375]9,8 = 189 Н

Fср4= [( + 0,375]9,8 = 210 Н

Fср5= [( + 0,375]9,8 = 298H

 

График 2 – Зависимость средней силы сопротивления грунта (Fср) при забивке сваи от «плотности грунта» (L)

 

(м/с)

= =0,12

 

Расчет погрешности:

σ = = =0,00039м

 

= = =λ =0,95 =0,000475 м

=σ =0,00039*2,78=0,0010842 м

 

= = 0,0012 м

 

S =

 

S = = 0,0013 м

 

S= (0,005±0,0013) м

 

H = (0,2500±0,0005) м

 

= ( =

2,156 = 2,156*0,26 = 0,561 (H)

 

F = (146,0±0,6) H

Вывод из графиков:

Из графика 1 можно сделать вывод, что средняя сила F_cpне зависит от высоты подъема груза(Н)

Из графика 2 можно сделать вывод что средняя сила сопротивления «грунта» зависит от плотности, т.е от расстояния.

Вывод:

В результате проделанной работы:

1. Мы научились определять среднею силу сопротивления грунта по формуле

F cpсопротивления грунта необходима нам для того:

1.1 Чтобы определить зависимость средней силы от высоты подъёма груза. Из проделанного опыта можно сделать вывод, что средняя сила сопротивления грунта не зависит от высоты подъёма груза.

1.2 Чтобы определить зависимость F _cpот плотности грунта. Из предложенного опыта можно сделать вывод, Что F _cpзависит от плотности грунта.

 

S= (0,005±0,0013) м

 

H = (0,2500±0,0005) м

 

F = (146,0±0,6) H