Современные методы исследования свойств грунтов

  В настоящее время возводятся все более высокие и тяжелые сооружения.

В промышленных зданиях часто устанавливается уникальное оборудование, работа которого не допускает неравномерных осадок фундаментов. Это заставляет предъявлять особые требования к основаниям.

За последние десятилетия появились новые технологии изготовления и устройства фундаментов, позволяющие передавать нагрузку на более плотные грунты, которые, как правило, залегают на большой глубине. В таких случаях точность расчетов, а в итоге и экономия средств существенно повышаются, если расчеты деформаций грунтов производят с учетом нелинейной зависимости между напряжениями и деформациями.

Другой важной особенностью развития механики грунтов на современном этапе являются использование численных методов расчетов и представление их в виде программного продукта для ЭВМ. При проектировании фундаментов инженер-строитель должен правильно оценивать инженерно-геологические условия площадки строительства, уметь решать задачи не только с позиций работы сооружения с основанием, но и с позиции сохранения окружающей среды.

ЗАКОН КОМПРЕССИИ ГРУНТОВ

Компрессия грунта - уплотнение грунта под действием сплошной постоянной нагрузки без возможности бокового расширения.

Закон компрессии грунта: изменение коэффициента пористости грунта пропорционально изменению давления.

dl = dp

Компрессионная зависимость- зависимость между уплотняющими давлениями p и коэф.пористоссти l

.Компресс.кривая показ. степень сжимаемости грунта.

По значениям е_i для различных давлений построим кривую е -р (рис. 3.2, а) для грунтов, не обладающих структурной прочностью, получим компрессионную кривую - ветвь сжатия 1. Если теперь разгружать образец грунта, уменьшая давление ступенями, то будет наблюдаться обратный процесс - увеличение объема (набухание). При этом поршень одометра переместится вверх. Зная величину перемещения), можно построить ветвь набухания 2.

Расположение ветви набухания ниже ветви сжатия свидетельству­ет о том, что грунт обладает значительной остаточной деформацией уплотнения. Ветвь набухания обусловлена упругими деформациями грунта и деформациями упругого последействия.

 

 

Рис. 3.2. Компрессионные кривые:

а-общая закономерность:

б- расчетная схема для определения коэффициента относительной сжимаемости; 1 - ветвь сжатия; 2 - ветвь набухания; e_i - коэффициент пористости грунта при природном давлении p_i: е₂ — при максимальном ожидаемом давлении р₂

21. Сжимаемость грунтов – способность их уменьшаться в объеме(давать осадку) под действием внешней нагрузки.

обусловлена:

-уменьшение объема пор

 -сжатие поровой воды, содержащей растворенный воздух

 -упругое сжатие частиц грунта в местах контакта

 

22. Сжимаемость грунтов – способность их уменьшаться в объеме(давать осадку) под действием внешней нагрузки.

Характер нагрузок по разному влияет на различные виды грунта: песчаный-уплотняется динамической нагрузкой, глинистый-длит.статичеcкой.

Механической моделью работы песчаного водонасыщенного грунта под действием нагрузки может быть пружина которая очень быстро деформируется при приложении нагрузки.

Для глинистого грунта:

механическую модель грунтовой массы. В стакан 1 поставим пружину 5 и до ее верха нальем практически не сжимаемую (не содержащую воздуха) воду 4. На поверхность воды и верх пружины поставим поршень 2 с отверстием малого диаметра и приложим к поршню нагрузку 3, создающую внешнее давление р. В первый момент времени (при t = О), пока вода не успела выйти из отверстия, поршень еще не переместился по вертикали, следовательно, пружина не получила деформацию и усилие в ней Р z: = О. в воде же возникнет давление Р w = р. Значит, в первый момент времени давление полностью передается на воду.

По мере выдавливания воды из стакана через отверстие поршень будет опускаться. Это приведет к сжатию пружины и увеличению в ней напряжений. В течение этого процесса значение Рw уменьшается, а Рz: увеличивается и будет сохраняться равенство

р z + р w.= р. (3.19)

После выдавливания определенного количества воды давление р будет полностью передано на пружину, Т.е. при t ®∞ давление Р w = о, Р z = р.

В образце водонасыщенного грунта, помещенного в одометр, при приложении нагрузки в поровой воде возникает давление Рw.. По мере выдавливания воды из образца давление в поровой воде уменьшается, а давление в скелете грунта увеличивается. Следовательно, давление в пружине моделирует давление в скелете грунта, а давление в воде соответствует давлению в поровой воде.

Когда в поровой воде содержится воздух в виде пузырьков или в растворенном виде, она мгновенно деформируется после приложения нагрузки. Следовательно, сразу часть давления будет передаваться на скелет грунта, а часть - на поровую воду, Т.е. справедливо выражение.(3,19) при t = О, даже при мгновенном приложении нагрузки и деформации воды. После этого поровая вода будет выжиматься из грунта с развитием осадки поршня, но более медленно, так как давление в поровой воде будет более низкое, чем в полностью водонасыщенном грунте.

В водонасыщенном грунте, обладающем ползучестью, деформации развиваются во времени как в результате постепенного выдавливания воды из пор грунта, так и вследствие ползучести скелета.