Фазы напряженного состояния грунта при штамповых испытаниях

Пусть на поверхности грунта, обладающего структурной прочностью, установлен жесткий штамп, загружаемый нагрузкой Р (рис. 1,а). Под действием этой нагрузки в массиве

 

Рис. 1. Схема испытания грунта штампом (а)

и графики зависимости осадки штампа от нагрузки (б и в).

грунта происходят перемещения, величина которых будет возрастать по мере увеличения давления на основание. Вследствие развития в грунте дополнительных сверх ранее существовавших (от действия собственного веса грунта) напряжений он будет деформироваться. Интегральным выражением этих деформаций является осадка штампа S. Эта осадка S, показанная на рис. 1, а, при увеличении нагрузки развивается в соответствии с зависимостью 1, приведенной на рис. 1,б. можно выделить 3фазы

Первая фаза(уплотнение) характеризуется постепенным затуханием деформаций. Деформации линейные. При таких напряжениях развиваются преимущественно упругие осадки. Скорость деформации с течением времени уменьшается, приближаясь к нулю.

Вторая фаза(сдвигов) характеризуется продолжением уплотнения и возникновением и развитием в грунте местных пластических деформаций в краевых участках фундамента. Это не признак разрушения, а свидетельство возрастания роли бокового смещения частиц в общей величине деформаций. При этом скорость деформаций приобретает некоторое постоянное значение.

Деформации не будут нарастать бесконечно тк напряжения с течением времени перераспределяются под штампом и происходит затухание осадки. При передаче этих деформаций конструкциям сооружения могут возникать опасные изменения для устойчивости конструкций. Во 2фазе можно различить несколько характерных поверхностей скольжения

Третья фаза(выпирание) соответствует развитию пластических деформаций по сплошным поверхностям скольжения, в грунте вокруг штампа появляются трещины. Происходит разрушение основания. Обычно этот процесс сопровождается просадкой фундамента и выпором грунта.

Значит по мере увеличения нагрузки на грунт можно определить два критических значеня ее: первая критическая нагрузка соответствует началу возникновения местных пластических сдвигов, вторая- развитию сплошных поверхностей пластических деформаций, течению грунта и выпиранию его из-под штампа. Безопасная нагрузка должна быть определена в зав от рода сооружения.

ИЗ ТЕТРАДИ:

Факторы, вызывающие появления напряжения в грунтах.

1.Электромолекулярные и капиллярные силы учитываются косвенно

2.Гидродинамическое давление воды учитывают при оценке устойчивости откосов, когда на поверхность откоса выходят грунтовые воды

3.Собственный вес грунтов

4.Внешняя нагрузка.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ ДЕФОРМАЦИИ ПО КОМПРССИОННОЙ ПРЯМОЙ

. В качестве деформационной характеристики грунта часто используют модуль общей деформации Eo, характеризующий остаточные и упругие деформации. Он используется при расчете осадок.Модуль деформации грунта определяют различными методамис помощью компрессионной кривой, испытанием штампа статической нагрузкой в полевых условиях(зав-ть осадки штампа от ср давления), с помощью прессиометров(бурение скважин), стат и динам зондов.

  Определение модуля деформации грунта с помощью компрессионной кривой.

относительные вертикальные деформации при объемном сжатии

ε_z = σz/E-(ν/E)(σx+σy) и ε_z = Si/h = m_vp.

m_v коэф относит. сжимаемости грунта

ε_z –относительная деформация

ν-коэф бокового расширения

σz-верт.нормальное напряжение

приравнивая правые части этих равенств и учитывая σz=p, σх=σу=Р

получаем m_vp=p/E[1- ]

Если обозначить β =1- ]

то m_v = β / E или E = β / m_v (2.13) линейная зависимость между напряыжениями и деформациями

Значение модуля деформации грунта, найденное с помощью компрессионной кривой, нередко отличается от действительного. Это обусловлено следующими причинами. Для проведения компрессионных испытаний необходимо извлечь образец грунта из скважины или шурфа. Это неизбежно сопровождается уменьшением напряжений в скелете образца грунта (снятие природного давления) и снижением до нуля давления в поровой воде (при отборе образца грунта ниже уровня грунтовых вод). Изменение напряжений в скелете грунта и в поровой воде вызывает увеличение объема образца грунта. Таким образом, нередко компрессионные испытания проводятся с образцами частично нарушенной, а не природной структуры. Это сказывается на результатах компрессионных испытаний и может приводить к получению заниженных значений модуля деформации грунта.