загрузка...
загрузка...
На головну

міцність ґрунтів

  1. Види розрахунків на міцність
  2. Вплив частоти електричного поля на електропрочность газів
  3. водопроникність грунтів
  4. Генералізація рослинного покриву і грунтів
  5. Геосінтетичні матеріали для армування грунтів
  6. Гірські породи як грунти. Фізичні властивості ґрунтів
  7. грунтознавство

Міцність ґрунтів - це їх здатність чинити опір руйнуванню. В інженерно-геологічних цілях важливо знати механічну міцність грунтів, тобто здатність чинити опір руйнуванню під впливом механічної напруги. Якщо деформаційні характеристики визначаються при напрузі, що не призводять до руйнування (тобто до критичних), то параметри міцності грунтів визначаються при навантаженнях, що призводять до руйнування грунту (тобто граничних).

Фізична природа міцності грунтів визначається силами взаємодії між частинками, тобто залежить від міцності структурних зв'язків. Чим більше сили взаємодії між частинками грунту, тим вище його міцність в цілому. Встановлено, що руйнування грунту відбувається при зсуві однієї його частини за іншою під дією дотичних напружень від зовнішнього навантаження. Грунт надає при цьому опір сдвигающим зусиллям: в незв'язних грунтах це опір внутрішнього тертя, а для зв'язкових грунтів, крім того, опір сил зчеплення.

 Параметри міцності частіше визначають в лабораторних умовах на одноплощинних приладах прямого зрізу і стабілометра. Схема приладу прямого зрізу зображена на рис. 2.13. Він являє собою обойму з двох металевих кілець, між якими залишено зазор (близько 1 мм). Нижнє кільце укріплено нерухомо, верхнє може зміщуватися горизонтально.

Випробування проводять на декількох зразках, попередньо ущільнених різними вертикальними тисками р. Величина нормального напруги ? від навантаження ущільнення складе  , де A - Площа зразка. Потім ступенями прикладаємо горизонтальні навантаження Т, Під дією яких у зоні очікуваного зсуву розвиваються дотичні напруження  . При деякому значенні  настає гранична рівновага і відбувається переміщення верхньої частини зразка по нижній. За граничний опір грунту зрушенню приймають дотичні напруження від тієї ступені завантаження, при якій розвиток деформацій зсуву не припиняється.

При зсуві (одноплощинних зрізі) міцність грунту залежить від співвідношення нормального стискає  і дотичного сдвигающего  напруг, що діють на одному майданчику: чим більше вертикальна стискає навантаження на зразок грунту, тим більше що зрушує напруга треба прикласти до зразком для його зрізу. Взаємозв'язок граничних дотичних і нормальних напружень  описується лінійним рівнянням, що представляє собою рівняння граничної рівноваги (закон Кулона)

 
 


 tgj + c, (2.22)

де  - Кут внутрішнього тертя, град; tg  - Коефіцієнт внутрішнього тертя; с - Зчеплення, МПа. тут  дорівнює куту нахилу прямої в координатах  , А величина зчеплення с дорівнює відрізку, який відсікається на осі  , Тобто при  (Рис. 2.14). Для сипучих грунтів, що не володіють зчепленням (с = 0), закон Кулона спрощується:

 
 


 tgj . (2.23)

Таким чином, и с є параметрами міцності грунту на зрушення.

З кутом внутрішнього тертя  в деяких випадках ототожнюється кут природного укосу , Який визначається у незв'язних грунтів. Кутом природного укосу називається кут нахилу поверхні вільно насипаного грунту до горизонтальної площини. Він формується за рахунок сил тертя частинок.

 При трехосном стисненні міцність грунту залежить від співвідношення головних нормальних напружень и  . Випробування проводять на приладі стабілометра (рис. 2.15). Зразок грунту циліндричної форми укладають в водонепроникну гумову оболонку і спочатку піддають її всебічному гідравлічному тиску, а потім до зразком ступенями прикладають вертикальне тиск, доводячи зразок до руйнування. напруги и  отримують з досвіду.

Випробування на тривісне стиснення проводять за такою схемою співвідношення головних напружень, коли >  . В цьому випадку залежність  будується за допомогою кіл Мора, радіус яких  (Рис. 2.16). Проводячи випробування на тривісне стиснення грунту не менше двох зразків і побудувавши за допомогою кіл Мора граничну огибающую до них виду  , Відповідно до теорії міцності Кулона-Мора визначають значення и с, Які в умовах тривісного стиску є параметрами міцності грунту.

Тиск зв'язності (сумарно заміняє дію сил зчеплення і тертя) визначається за формулою

 ctgj

Для головних напружень умова Кулона-Мора має вигляд

 . (2.24)

2.6.1. Фактори, що впливають на опір грунтів зрушенню

Головною особливістю опору зрушенню незв'язних грунтів є відсутність зчеплення. Тому опір зрушенню таких грунтів характеризується кутом внутрішнього тертя  або кутом природного укосу  , А основними факторами, що визначають міцність незв'язних грунтів при зсуві, будуть ті, які впливають на тертя між частинками грунту.

Величина сил тертя між частинками незв'язних грунтів перш за все залежить від форми частинок і характеру їх поверхні. Окатанні частки обумовлюють зниження кута внутрішнього тертя  грунтів за рахунок зменшення сил тертя і зачеплення частинок. Незграбні частки з нерівною шорсткою поверхнею збільшують кут внутрішнього тертя  грунту як за рахунок зачеплення, так і за рахунок підвищення сил тертя частинок.

На величину кута внутрішнього тертя  в незв'язних грунтах впливає і дисперсність. Зі збільшенням дисперсності  таких грунтів знижується за рахунок зменшення сил зачеплення частинок.

Серед інших чинників, що впливають на опір зсуву незв'язних грунтів, відзначимо щільність їх складання (пористість). У пухкому складення пористість більше і кут внутрішнього тертя буде менше, ніж в тому ж грунті щільного складання. Наявність води в незв'язному грунті знижує тертя між частинками і кут внутрішнього тертя. Особливістю опору зрушенню зв'язкових грунтів є присутність у них зчеплення, величина якого змінюється в широких межах.

На опір зрушенню зв'язкових грунтів впливають структурно-текстурні особливості (тип структурних зв'язків, дисперсність, пористість), вологість грунтів. Зв'язні грунти з кристалізаційними структурними зв'язками володіють більш високими значеннями с и  , Ніж грунти з коагуляційний зв'язками. Вплив текстури проявляється в анізотропії міцності за різними координатами (в грунтах з орієнтованої текстурою зрушення вздовж напрямку орієнтації частинок відбувається легше, ніж поперек їх орієнтації).

З ростом вологості зв'язкових грунтів зчеплення с і кут внутрішнього тертя  закономірно знижуються за рахунок ослаблення структурних зв'язків і змащуючого дії води на контактах частинок.

2.6.2. Нормативні та розрахункові деформаційні і міцнісні характеристики грунтів

Грунти в основі фундаментів неоднорідні. Тому визначення будь-якої його характеристики по дослідженню одного зразка дає тільки приватне значення. Для визначення нормативних показників грунту проводять серію визначення кожного показника. Нормативні значення модуля деформації грунтів визначаються як середньоарифметичні величини від загального числа визначень:

 , (2.25)

де n - Число визначень;  - Приватне значення характеристики.

Нормативні значення міцності - кута внутрішнього тертя  і зчеплення  - Визначаються після побудови графіків опору грунту зрушенню. Результати серії дослідів на зрушення апроксимують прямою з використанням для обробки експериментальних даних методу найменших квадратів. При цьому число визначень сопртівленія зрушенню при одному рівні нормальних напружень  має бути не менше шести.

Нормативні значення прямої и  знаходимо за формулами

 ; (2.26)

tg  , (2.27)

де n - Число визначень опору грунту зрушенню  при напрузі ;

 . (2.28)

Розрахункові характеристики опору зрушенню обчислюють за формулами

;  , (2.29)

де и  - Середні квадратичні відхилення визначається характеристики.

Середні квадратичні відхилення для С и  обчислюють за формулами

 ; (2.30)

 , (2.31)

де  , а  визначається за формулою (2.28).

значення  залежать від довірчої ймовірності  . довірча ймовірність  приймається в розрахунках підстав за несучою здатністю, рівною 0,95, а в розрахунках за деформаціями - 0,85. Для грунтів підстав опор мостів і труб під насипами при розрахунках підстав за несучою здатністю  , А за деформаціями  . Розрахункові значення характеристик грунтів с и  для розрахунків за несучою здатністю позначаються и  , А за деформаціями - и .

Контрольні питання

1. Які види деформацій і які процеси відбуваються в грунті при дії на нього навантаження?

2. Що називається коефіцієнтом поперечного розширення і бічного тиску грунту?

3. Які характеристики стисливості грунтів визначають при компресійних випробуваннях грунту?

4. Якими методами можна визначити модуль деформації грунту?

5. Що називається гідродинамічним тиском?

6. Які показники характеризують міцність незв'язних і зв'язкових грунтів?

7. Якими методами визначають міцність грунтів?

8. Назвіть фактори, що впливають на кут внутрішнього тертя грунту.

9. Що приймаємо за кут природного укосу піску?

10. Запишіть умову граничної рівноваги піску.

11. Запишіть закон Кулона для зв'язкових грунтів. Назвіть входять до нього параметри.





Види води в грунтах | Структура і текстура грунтів | Класифікація великоуламкових і піщаних грунтів | Класифікація глинистих ґрунтів | Класифікація піщаних грунтів по щільності складення | Класифікація глинистих ґрунтів | Розділ 2. МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГРУНТІВ | деформованість грунтів | стисливість грунтів | водопроникність грунтів |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати