Sterkteproeven

Bij sterkteproeven kan de hoek van inwendige wrijving en de cohesie van de grond worden bepaald. De meest gebruikte proeven hiervoor zijn:

Triaxiaalproef
Om grond kerende constructies, zoals wanden van tunnels, te kunnen berekenen, moet de hoek van inwendige wrijving en de cohesie van de grond worden bepaald. Hieruit kan de verhouding tussen de verticale en de horizontale spanning in de grond worden berekend.
De triaxiaal-opstelling (afbeelding 13) is hiervoor de meest gebruikte proef. Hierbij wordt een, door een rubber membraan omhuld, monster in een perspex cilinder op een voetplaat geplaatst. De onder en bovenzijde worden met een rubberring afgesloten, zodat het monster volledig is geïsoleerd van de omgeving. De waterdruk in de cel en die in het monster kunnen dus beide worden geregeld en gemeten. Met deze proef kunnen alle spanningsvariaties worden aangebracht op het grondmonster. Niet alleen van boven kan de druk, via de plunjer, worden opgevoerd, maar ook de celdruk kan worden opgevoerd, waardoor de horizontale druk wordt beïnvloed.

De triaxiaalproef is gebaseerd op de klassieke schuifweerstandrelatie, volgens Mohr-Coulomb welke in de meeste berekeningen wordt toegepast. De proef heeft het voordeel dat tijdens de uitvoering ook de drainagecondities kunnen worden aangestuurd en gecontroleerd. Onder natuurlijke omstandigheden zal water dat onder druk staat immers ook willen wegstromen naar plaatsen met een lagere druk. De drainage wordt geregeld door een afsluiter te openen of te sluiten, waardoor ingaand of uitgaand water wordt gecontroleerd. Indien de afsluiter is geopend zal er water door het monster stromen en is er sprake van een gedraineerde proef. Indien de afsluiter gesloten blijft dan is sprake van een ongedraineerde proef.


Afbeelding 13

Het water in de cilinder kan onder druk worden gebracht, waardoor er een alzijdige steundruk op het monster aanwezig is. Deze druk kan worden verhoogd of verlaagd. Indien deze druk gelijk gehouden wordt aan de horizontale druk (de druk op het monster is in alle richtingen gelijk) is er sprake van een isotrope beproeving. Is de horizontale druk afwijkend van de verticale druk dan spreken we van een anisotrope proef. Op deze manier kan vrijwel iedere voorkomende situatie worden gesimuleerd. Bij een triaxiaalproef worden de verplaatsing en het verloop van de kracht en de poriëndruk gemeten.

Voor de proef wordt een cilindrisch grondmonster met een hoogte/diameter verhouding van 1,8 – 2,2 gebruikt. De proeven worden meestal in series van drie monsters van dezelfde grond onder verschillende belastingsituaties uitgevoerd (single-stage 3 op 3). Soms worden deze belastingen op één monster toegepast door de druk trapsgewijs te verhogen (multi-stage 3 op 1). Deze optie kan worden toegepast indien er bijvoorbeeld weinig homogeen monstermateriaal beschikbaar is echter zijn de uitkomsten minder realistisch omdat er bij stap 2 en 3 een ‘voorbelasting’ heeft plaatsgevonden van de voorgaande stap.

Direct Simple Shear (DSS)  proef
Met een Direct Simple Shear (DSS) opstelling (afbeelding 14) is het mogelijk om sterkteproeven op slap en humeus materiaal zoals veen uit te voeren. Deze proeven worden vaak ingezet bij onderzoek naar de sterkte van dijken indien triaxiaalproeven niet tot de mogelijkheden behoren. Bij de DSS proef wordt het monster eerst geconsolideerd. Na consolidatie wordt het monster horizontaal afgeschoven door de hoogte constant te houden en de daarvoor benodigde kracht te meten. Het afschuiven vindt plaats door het ondervlak van het monster te verschuiven met een constante snelheid.


Afbeelding 14