Влияние условий сжатия на поведение грунта под нагрузкой.

Рассмотрим 3 способа определения характеристик сжатия. В зависимости от условий сжатия приведены 3 схемы:

1. Свободное расширение

2. При невозможности бокового расширения

3. При ограничении бокового расширения

Случай 1

Сопротивление грунта сжатию будет небольшим и образец быстро разрушится.

Случай 2

Сначала деформация сжатию быстро возрастает, а затем замедляется. Образец разрушить почти нельзя.

Случай 3

Окружающая деформационную зону масса грунта препятствует его расширению. Сопротивление грунта сжатию больше, чем в случае 1, но меньше, чем в случае 2.

E₀=β* E₀^k

β можно выразить через коэффициент бокового расширения.

β=

 

 

Сопротивление грунта сдвигу. Основные понятия.

21 Основные понятия теории прочности грунта.

Равновесное положение частицы грунта

где T – сдвигающая сила;

S – удерживающая сила;

G – сила тяжести;

N – нормальная к плоскости сдвига;

Коэффициент трения f равен тангенсу угла естественного откоса.

Под действием внешней нагрузки в отдельных точках грунта напряжения могут превысить внутренние связи между частицами грунта, при этом возникнут скольжения (сдвиги) одних частиц или агрегатов по другим и может нарушиться сплошность грунта в некоторой области, то есть прочность грунта будет превышена.

Под прочностью подразумевают свойства материала сопротивляться разрушению или развитию больших пластических деформаций, приводящих к недопустимым искажениям формы тела. (До сих пор в физике не разработана единая теория прочности и для различных материалов используются те теории, которые показывают наилучшее соответствие результатам экспериментов).

Внутренним сопротивлением, препятствующим перемещению (сдвигу) частиц в идеально сыпучих телах (чистых песках) будет лишь трение, возникающее в точках контакта частиц. В идеально же связных грунтах (очень вязкие дисперсные глины) перемещению частиц будут сопротивляться только внутренние структурные связи и вязкость водно-коллоидных оболочек частиц.

Природные же глины будут обладать как вязкими (водно – коллоидными), так и жесткими (кристаллизационными) внутренними связями. До тех пор, пока действующими напряжениями внутренние связи не преодолены глины ведут себя как твердое тело, обладающее лишь упругими связями сцепления.

Под силами сцепления будем подразумевать сопротивления структурных связей всякому перемещению связываемых частиц независимо от величины внешнего давления.

Если нагрузка будет такова, что эффективные напряжения превзойдут прочность жестких структурных связей, то в точках контакта минеральных частиц и по поверхностям их водно – коллоидных оболочек сдвижению частиц будут сопротивляться еще оставшиеся и вновь возникающие водно – коллоидные связи.

Разделить эти сопротивления на только трение и только сцепление чаще всего не представляется возможным, так как одновременно будет иметь место как трение сдвигаемых частиц одна по другой, так и преодоление вязких сопротивлений (практических методов разделения и учета нет).

Для характеристики сил трения между частицами внутри массива вводится понятие угла внутреннего трения – φ и удельного сцепления – С.

tgφ – характеризует соотношения между нормальными и сдвигающими напряжениями внутри массива грунта, а С – сопротивление структурных связей всякому перемещению.

Показатели сопротивления сдвигу (φ и С) – это основные прочностные показатели сопротивления грунта внешним силам. Особенности грунта в том, что они переменны и зависят от давления и условий в точках контакта частиц.

Опытное определение сопротивления грунтов сдвигу может производиться различными методами в лабораторных условиях: прямого среза; трехосного сжатия; сжатия-растяжения; испытания в приборе с независимым регулированием трех главных напряжений; испытания в приборе "шариковой пробы".