17
Июн
2013

Физико-механические свойства и характеристики грунтов

Напряжения и осадки грунта

Зависимость между осадками s поверхности нескального грунта и действующей здесь местной нагрузкой р имеет вид кривой, показанной на рис. 1. Кроме осадок непосредственно под нагрузкой наблюдаются еще осадки за пределами загруженной площади, которые с удалением от нагрузки затухают более интенсивно, особенно при песчаных грунтах, чем расчетные вертикальные перемещения поверхности упругого однородного и изотропного полупространства.

001Криволинейный график зависимости между давлением P на грунт и его осадкой S под нагрузкой можно условно разделить на три участка, соответствующие трем стадиям сопротивтения грунта (рис. 2).

На первом участке 0-1 в стадии уплотнения грунта зависимость между S и P близка к линейной. На участке 1-2 - в стадии преобладающего сдвига грунта-зависимость между S и P носит отчетливо выраженный криволинейный характер.

Третья стадия, начинающаяся от точки 2, называемая стадией разрушения, в которой сдвиги грунта получают еще большее развитие, обычно оканчивается выпиранием грунта из-под загруженной площади.

При разгрузке осадки частично сохраняются, особенно в пределах загруженной площади. За ее пределами осадки почти полностью исчезают.

002Повторные нагружения поверхности грунта возрастающей с каждым циклом нагрузкой изображаются графиком с петлями гистерезиса (рис. 3, а),

Полные осадки складываются из восстанавливающихся и остаточных, а график полных осадок S может быть преобразован и представлен в виде суммы ординат двух кривых (рис. 3, б), одна из которых соответствует восстанавливающимся осадкам Sв, вторая - остаточным So.

Кривые последующих нагружений в диапазоне ранее приложенных нагрузок почти прямолинейны и более пологи, чем кривая первого нагружения, благодаря упрочнению, связанному с разрушением острых контактов и увеличением общего их количества при переходе структурных элементов грунта в более устойчивое положение.

Упрочненные грунты при нагрузках, не превышающих предыдущие, характеризуются относительно меньшими остаточными деформациями и по своим механическим свойствам приближаются к упругим телам.

Расчетные механические модели грунтов

004

Для определения напряжений и деформаций грунта путем расчета вместо самого грунта рассматривается его расчетная механическая модель, которая должна отражать основные механические свойства грунта, но свободна от второстепенных деталей, не играющих существенной роли для поставленной цели.

Разнообразие грунтов и их свойств, связанное с условиями их формирования и существования, породили несколько расчетных моделей - модель сплошной среды (упругой или неупругой), модель зернистой среды, модель местнодеформируемой поверхности (модель Фусса - Винклера) и различные комбинированные модели.

При расчете оснований и подземных сооружений в большинстве случаев используется модель Фусса - Винклера или модель упругого однородного изотропного полупространства, приводящие в большинстве случаев к наиболее сильно отличающимся друг от друга результатам.

В первом случае в качестве расчетной характеристики грунта используется коэффициент упругого отпора K (коэффициент постели), во втором случае - модуль деформации Eo и коэффициент Пуассона μo.

Расчетную величину коэффициента упругого отпора K скального грунта в первом приближении можно принимать в зависимости от величины коэффициента крепости f по формуле:

003

где α - коэффициент, учитывающий степень трещиноватости скального грунта, принимаемый равным 0,8, 1 и 1,2 для грунтов соответственно значительной, средней и малой трещиноватости.

Ориентировочные значения K и Eo для различных грунтов приведены в табл. 1.

005

Для насыпных грунтов расчетные значения модулей деформации и коэффициента постели должны быть снижены в 2-3 раза и более. Для грунтов, лежащих на значительных глубинах и испытывающих большие давления от веса вышележащей толщи, значения Eo и μo могут быть более высокими, чем приведенные в табл. 2.

Прочность грунтов

006

Прочность нескальных грунтов зависит от их сопротивления сдвигу, которое определяется величиной коэффициента среза, или коэффициента крепости грунта.

Последний представляет собой величину отношения между предельным касательным τ и нормальным σ напряжениями, действующими по данной площадке:

007

где - Φ угол внутреннего трения грунта; с - удельное сцепление.

Для несвязных грунтов 008.

Для скальных грунтов величины коэффициентов крепости зависят от их пределов прочности при сжатии 009 и принимаются равными 010.

Расчетные значения 011 и f для различных грунтов приведены в табл. 3.

Для связных грунтов величина f является переменной, так как зависит от действующего напряжения σ.

Однако в практических расчетах величину f принимают постоянной.


Новые материалы:
Предыдущие материалы:

 

Вы можете добавить комментарий:


Защитный код
Обновить

Поиск по сайту:
Чаще всего читают статьи:
Полезная информация:
Популярные статьи: