Механика грунтов: объект изучения, особенности грунтов как дисперсных пород.

Механика грунтов: объект изучения, особенности грунтов как дисперсных пород.

1774 г - работа по устойчивости грунта

А) мех. сплошных масс

Б) мех. рыхлых масс

В) механика органики

Грунт – система мин-х частиц, прочность которых много выше, чем сила связи между частицами. Наличие пор, внутреннее трение, св-во уплотняться под действием вертикальной нагрузки –сжимаемость.

Водопроницаемость грунта хар-ся коэф-ом фильтрации.

Сжимаемость—коэффициентом сжимаемости и модулем деформации.

Трение—коэф. внутр.трения.

Задачи:

1. установление основных закономерностей механики грунтов как дисперсных тел

2. исследование напряженно деформированного состояния грунтов на различных стадиях деформирования

3. разработка вопросов прочности и устойчивости грунтов и давления их на ограждения

1-ая задача направлена на исследование законов пористости, что отлич. от сплошных;2-ая направлена на изучение распределения напряжений в грунтах (напряжение по глубине и по удалению, при каких условиях наступает предельно напряженное состояние); 3-е имеет чисто практическое значение

Любой грунт рассматривается как система,остоящая из трех фаз: твердые частицы, газ и вода.

Твердые частицы – их мин состав определяется составом минерало-образующего грунта. Глинистые представлены алюминатом, песчаные кварцем. Механический состав – размер частиц от десятков см до долей микрон, размером определяются свойства.

Механический состав определяется:

- для песчаных грунтов методом просеивания

- для глинистых седиментационный анализ, основанный на оседании частиц в спокойной воде.

Пипеточный способ:

1 d₉₅ 10

100

 

 

 

Результаты анализа отображаются в виде кривой гранулометрического состава. На этой кривой откладывается процентное содержание частиц диаметром меньше данного, определяется наименование грунта по крупности.

Песчаные грунты:

- по грансоставу: а) гравелистый, б) крупный, в) средний, г) мелкий, д) пылеватый.

- по однородности:

показатель максимальной неоднородности U_max=d₅₀*d₉₅/d₅

d—диаметр частиц, менее которых в грунте содержится 95, 50 и 5%

а)однородные б)среднеоднородные в)неоднородные г)повышенной неоднородности

Газы—полностью или частично заполняют поры. Разделяются на 2 вида:

-газы сообщающиеся с атмосферой

-несообщающиеся или защемленные, оказывают большое влияние на сжимаемость грунтов

Газы могут оказывать влияние на хим. процессы, вызывая окисление и карбонизацию грунта. Газы могут вызывать расклинивающий эффект при изменении давления, что вызывает изменение характеристик грунта, отобранного из скважин.

Вода. Несколько видов:

-пленочная вода, удерживается на поверхности частиц силами молекулярного притяжения. Эта вода не может быть удалена из грунта ничем, кроме высушивания при высоких температурах.

-гигроскопическая, вода конденсирующаяся на поверхности частиц, удаляется высушиванием при температуре 105-107 град С

-капиллярная- находится в порах грунта, оказывает влияние на мех. св-ва, обуславливает сцепление

-свободная вода (гравитационная) свободно передвигается в грунте и подчиняется силам тяготения

По характеру залегания:

а)поверхностные воды(верховодка);б)межпластовые

 

 

 

Метод Болдарева Метод Нестерова

 

Метод откачки служит для определения коэффициента фильтрации в водонасыщенных породах. Суть: бурится куст скважин, одна из которых является центральной, остальные – наблюдательные. Из центральной производится забор воды, в результате чего образуется депрессионная воронка. Депрессионная воронка – понижение уровня подземных вод в процессе откачки. Снизившийся вследствие откачки уровень подземных вод наз. динамическим, уровень до откачки – статическим, разность этих уровней – понижение (S). Удельный дебет скважины - это количество воды, которое дает скважина на 1 м понижения уровня. R – радиус депрессии, r – радиус влияния.

 

 

Коэффициент устойчивости

ή =(∑Ntgφ+cL)/∑T

 

Существует несколько методик определения опасного центра.

 

1. ( Рис 1)

Имеется откос высотой h, имеется две характерные точки

Вторая точка определяется двумя углами

Намечается несколько точек, для каждой из сил определяется коэффициент устойчивости, выбирается минимальный из них – соответствует наиболее опасному центру

 

2. ( Рис 2)из верхней кромки откоса проводится прямая углом 36, считается, что опасные центры находятся на этой прямой. Первый принимается на расстоянии (0,25 + 0,4 m)h, последующие же центры берутся через расстояние 0,3h.

 

Рис 1

 

Рис 2

Метод эквивалентного слоя.

Учитывается боковое расширение, все нормальные напряжения, форма, размеры фундамента.

Определение осадки грунта, заданных размеров на сжимаемом грунте, путем расчета равновеликой осадки эквивалентного слоя грунта.

Назовем толщину эквивалентного слоя h_s. S_o- осадка деформированного слоя грунта.S – осадка фундамента заданных размеров и формы.
Из определения эквивалентного слоя S=S_o.

Относительная деформация (основания) слоя грунта при нагрузке:

ε = p/E(1-(2μ²/1- μ)), если умножить на высоту деформационного слоя:

S_o= ph_s/E(1-2μ²/1- μ)).

Осадка фундамента заданного размера и формы: S=ωpb(1-μ²)/E

ω – зависит от соотношения размеров фундамента.

Если приравнять S=S_o

h_s= ((1-μ)²/(1-2μ))ωb=Aωb и подставить в формулу расчета осадки S=has_op.

 

 

 

Механика грунтов: объект изучения, особенности грунтов как дисперсных пород.

1774 г - работа по устойчивости грунта

А) мех. сплошных масс

Б) мех. рыхлых масс

В) механика органики

Грунт – система мин-х частиц, прочность которых много выше, чем сила связи между частицами. Наличие пор, внутреннее трение, св-во уплотняться под действием вертикальной нагрузки –сжимаемость.

Водопроницаемость грунта хар-ся коэф-ом фильтрации.

Сжимаемость—коэффициентом сжимаемости и модулем деформации.

Трение—коэф. внутр.трения.

Задачи:

1. установление основных закономерностей механики грунтов как дисперсных тел

2. исследование напряженно деформированного состояния грунтов на различных стадиях деформирования

3. разработка вопросов прочности и устойчивости грунтов и давления их на ограждения

1-ая задача направлена на исследование законов пористости, что отлич. от сплошных;2-ая направлена на изучение распределения напряжений в грунтах (напряжение по глубине и по удалению, при каких условиях наступает предельно напряженное состояние); 3-е имеет чисто практическое значение

Любой грунт рассматривается как система,остоящая из трех фаз: твердые частицы, газ и вода.

Твердые частицы – их мин состав определяется составом минерало-образующего грунта. Глинистые представлены алюминатом, песчаные кварцем. Механический состав – размер частиц от десятков см до долей микрон, размером определяются свойства.

Механический состав определяется:

- для песчаных грунтов методом просеивания

- для глинистых седиментационный анализ, основанный на оседании частиц в спокойной воде.

Пипеточный способ:

1 d₉₅ 10

100

 

 

 

Результаты анализа отображаются в виде кривой гранулометрического состава. На этой кривой откладывается процентное содержание частиц диаметром меньше данного, определяется наименование грунта по крупности.

Песчаные грунты:

- по грансоставу: а) гравелистый, б) крупный, в) средний, г) мелкий, д) пылеватый.

- по однородности:

показатель максимальной неоднородности U_max=d₅₀*d₉₅/d₅

d—диаметр частиц, менее которых в грунте содержится 95, 50 и 5%

а)однородные б)среднеоднородные в)неоднородные г)повышенной неоднородности

Газы—полностью или частично заполняют поры. Разделяются на 2 вида:

-газы сообщающиеся с атмосферой

-несообщающиеся или защемленные, оказывают большое влияние на сжимаемость грунтов

Газы могут оказывать влияние на хим. процессы, вызывая окисление и карбонизацию грунта. Газы могут вызывать расклинивающий эффект при изменении давления, что вызывает изменение характеристик грунта, отобранного из скважин.

Вода. Несколько видов:

-пленочная вода, удерживается на поверхности частиц силами молекулярного притяжения. Эта вода не может быть удалена из грунта ничем, кроме высушивания при высоких температурах.

-гигроскопическая, вода конденсирующаяся на поверхности частиц, удаляется высушиванием при температуре 105-107 град С

-капиллярная- находится в порах грунта, оказывает влияние на мех. св-ва, обуславливает сцепление

-свободная вода (гравитационная) свободно передвигается в грунте и подчиняется силам тяготения

По характеру залегания:

а)поверхностные воды(верховодка);б)межпластовые