Класификационные характеристики грунтов. Механические свойства.

Класификационные характеристики грунтов. Механические свойства.

 

По степени влажности: грунты называются маловлажными при Sr<0,5, влажными при 0,5<Sr<0,8 и насыщенными водой при Sr.>0,8.

Песчаные грунты: наименование устанавливается по размеру частиц, плотности сложения, степени влажности, однородности. Может отражаться минеральный состав и другие особенности.

Глинистые грунты подразделяются по числу пластичности на: супеси (1≤ Ip≤ 7), суглинки (7< Ip ≤17) и глины (Ip > 17).

По консистенции, характеризуемой показателем текучести IL глинистые грунты подразделяют на следующие разновидности:

Скальные по петрографическому составу слагающих их пород, по структурно-текстурным особенностям породы. Основная характеристика – предел прочности на одноосное сжатие образца в водонасыщенном состоянии:

Коэффициент трещинной пустотности (объем трещин к объему скальных блоков)

Модуль трещиноватости (число трещин на 1 м)

Механические свойства грунтов.

Основными механическими свойствами грунтов считают: сжимаемость; сопротивление сдвигу; водопроницаемость.

Сжимаемость грунтов - способность грунта уменьшаться в объеме под воздействием уплотняющих нагрузок.Упругие деформации возникают в результате нагрузок. не разрушающих структурные связи между частицами и характеризуются способностью грунта возвращаться в исходное состояние после снятия нагрузок. Пластические деформации разрушают скелет грунта, нарушая связи и перемещая частицы относительно друг друга. Сжимаесость определяют согласно коэффициенту относительной сжимаемости, коэффициенту бокового давления и коэффициенту поперечного расширения.

Сопротивление сдвигу - способность грунта противостоять перемещению частей грунта относительно друг друга под воздействием касательных и прямых напряжений В песчаных и крупнообломочных несвязных грунтах сопротивление достигается в основном за счет силы трения отдельных частиц, такие грунты называют сыпучими. Глинистые грунты обладают более высоким сопротивлением к растяжению (сдвигу), т.к. наряду с силой трения сдвигу противостоят силы сцепления: водно-коллоидные и цементационные связи (связные грунты). В строительстве этот показатель важен при расчете оснований фундаментов и изготовлении земляных сооружений с откосами.

Водопроницаемость грунтов -способность грунта пропускать через себя воду под действием разности напоров и обуславливается физическим строением и составом грунта.

Фильтрация -движение свободно гравитационной воды в грунтах в различных направлениях (горизонтально, вертикально вниз и вверх) под воздействием гидравлического градиента (уклона, равного потере напора на пути движения) напора. Коэффициентом фильтрации (Kf) принято считать скорость фильтрации при гидравлическом градиенте равном единице. При этом скорость фильтрации (V) прямо пропорциональна гидравлическому градиенту (J). V = Kf * J.

 

Структурные связи в грунтах. Уплотнение их при нагрузке.

Прочностные свойства дисперсных грунтов во многом определяются структурными связями между отдельными минеральными частицами. В основе этих связей лежат молекулярные силы электромагнитной природы и комплекс действующих в грунте внешних и внутренних энергетических полей.

Молекулярные силы могут возникать лишь при очень тесных контактах между твердыми частицами (силы Ван-дер-Ваальса) и расстояниях между ними порядка нескольких рядов молекул (не более десятка)

Основные виды структурных связей в грунтах: 1) водно-коллоидные - формируются в результате электромолекулярных сил взаимодействия между минеральными частицами и пленками воды и коллоидными оболочками. Водно-коллоидные силы становятся тем больше, чем тоньше водно-коллоидные оболочки, и наоборот. Такие связи пластичны и обратимы, при увеличении влажности уменьшаются и могут быть близкими к нулю; 2) кристаллизационные - образуются под воздействием сил химического сродства, образуя с минеральными частицами новые прочные и хрупкие поликристаллические соединения.

Большое влияние на физико-механические свойства грунтов оказывает их структура которая обусловлена: размерами и формой частиц, характером их поверхности, количественным соотношением слагающих грунт элементов (минеральных частиц или агрегатов частиц) и характером их взаимодействия друг с другом. Выделяются следующие классы структур: раздельно-зернистый - частицы не связаны друг с другом; зернисто-пленчатый - содержит значительную часть полуагрегатов, связанных между собой; агрегативный - состоит из агрегатов, зерен и полуагрегатов, связанных в единую систему; слитный - представляет агрегированную глинистую массу, визуально однородную.

Уплотнение грунтов при нагрузке происходит вследствие разрушение структурных связей и уменьшения пористости грунта, путем более компактного размещение фракций.

 

Деформация грунтов от нагрузок

Упругая деформация грунта

Упругая деформация делится на деформацию сжатия-растяжения, то есть изменения объема, и на деформацию изменения формы без изменения объема.

Первая обычно возникает при нагрузке, которая периодически дает сжатие и растяжение. То есть, происходит то нагрузка, то разгрузка грунта. Вторая деформация появляется только в случае мгновенной нагрузки.

Обычно при упругих деформациях не происходит компрессия грунта, потому что нагрузка действует мгновенно. Правда, сюда нельзя отнести вибрацию, которая все же создает компрессионные изменения в грунтах.

При закладке фундаментов можно часто наблюдать уплотнение грунта в одном месте и набухание в другом. Такой вид деформации нельзя отнести к упругим, потому что для их появления необходим определенный промежуток времени. К тому же данные процессы являются необратимыми.

Также необходимо отметить деформацию ползучести, где в структуре грунта появляются сдвиги частиц относительно друг друга. Такая деформация может со временем остановится, тогда она носит название затухающей. Если сдвиг продолжается в течение продолжительного времени, то такая деформация носит название установившейся. Обычно скорость такой деформации не меняется во времени.

Стійкість укосів грунту. Методи визначення стійкості укосів.

Стійкість укосів і схилів

Загальні положення

укосом називається штучно створена поверхню, що обмежує природний грунтовий масив, виїмку або насип. Укоси утворюються при зведенні різного роду насипів (дорожнє полотно, дамби, земляні греблі і. т.д.), виїмок (котловани, траншеї, канали, кар'єри і. п.) або при перепрофілювання територій.

схилом називається укіс, утворений природним шляхом і що обмежує масив грунту природного складання.

При несприятливому поєднанні різноманітних факторів масив грунтів, обмежений укосом або схилом, може перейти в нерівноважної стан і втратити стійкість.

Основними причинами втрати стійкості укосів і схилів є:

пристрій неприпустимо крутого укосу або підрізування схилу, що знаходиться в стані, близькому до граничного;

збільшення зовнішнього навантаження (зведення споруд, складування матеріалів на укосі або поблизу його бровки);

зміна внутрішніх сил (збільшення питомої ваги ґрунту при зростанні його вологості або, навпаки, вплив вісового тиску води на ґрунти);

неправильне призначення розрахункових характеристик міцності грунту або зниження його опору зрушення за рахунок, наприклад підвищення вологості;

прояв гідродинамічного тиску, сейсмічних сил, різного роду динамічних впливів (рух транспорту, забивання паль і. т.п.).

Інженерні методи розрахунку стійкості укосів і схилів.

Сутність активного, пасивного і тиску стану спокою на огороджуючі конструкції.

Нормативний метод СНиП

При наявності на поверхні ґрунту в межах поверхонь ковзання смугового рівномірно розподіленого навантаження q по ширині b тиск від неї слід розподіляти в сторони під кутами q до вертикалі (рис. 7) до перетину з площиною підпірної стіни на глибині z₀ і приймати рівномірно розподіленим на ширині b_yм, яка безпосередньо примикає до стінки [1].

Методика розрахунку:

1 Знаходиться кут нахилу поверхонь ковзання до горизонталі:

.

2 Визначається коефіцієнт активного тиску: .

3 Знаходиться глибина «початку» розподілу горизонтального тиску: .

4 Розраховується ширина розподілення горизонтального тиску

b_yм = b + 2a.

5 Інтенсивність вертикального тиску від смугового навантаження слід визначати за формулою .

6 Визначається інтенсивність горизонтального тиску від смугового навантаження за формулою

. (1.6)

 

 

Рисунок 7 – Схема завантаження та розподілу горизонтального тиску σ_xq за нормативним методом СНиП

ВОПРОС 27 (см 14)

1.1. Глибина закладення фундаменту залежить від:
- Кліматичного району будівництва (глибини промерзання грунту);
- Технологічних особливостей проектованої будівлі (наявності підвалів, технологічних каналів, розташованих в підземній частині будівлі, технологічних відстійників, що водять кнурів, підвідних трубопроводів та ін);
- Конструктивних особливостей проектованої будівлі або споруди;
- Фактора інженерно-геологічних умов.
Враховуючи те, що дана розрахунково-графічна робота - навчальна, приймаємо глибину закладення фундаменту з попередньому розрахунку, тобто
Під підошвою фундаменту знаходиться пісок дрібнозернистий, тому в навчальних цілях приймаємо подушку з суглинку (гs = 26,3 кН/м3, м = 20 кН/м3, W = 15%) з наступними фізико-механічними властивостями:
- Визначаємо коеф. Пористості

Визначення розрахункових показників грунтів
Показники складу і стану грунтів безупинно змінюються від точки до точки навіть у межах суворо виділеного інженерно-геологічного горизонту. Проте для виконання розрахунків підстав необхідно розташовувати деякими певними величинами, які з необхідною достовірністю відображають фізико-механічні властивості грунтів. У зв'язку з цим введено поняття про нормативні та розрахункових величинах різних показників грунтів.

 

 

КОЭФФИЦИЕНТ ПУАССОНА

КОЭФФИЦИЕНТ ПУАССОНА

отношение относительного бокового расширения образца испытуемого грунта к относительной вертикальной деформации его под действием нагрузки при одноосном сжатии. Определяется обычно по формуле

где £ — коэффициент бокового давления грунта.

Коэффициент Пуассона (обозначается как или ) характеризует упругие свойства материала.

При приложении к телу растягивающего усилия оно начинает удлиняться (то есть продольная длина увеличивается), а поперечное сечение уменьшается. Коэффициент Пуассона показывает, во сколько раз изменяется поперечное сечение деформируемого тела при его растяжении или сжатии. Для абсолютно хрупкого материала коэффициент Пуассона равен 0, для абсолютно несжимаемого — 0,5. Для большинства сталей этот коэффициент лежит в районе 0,3, для резины он примерно равен 0,5.

Безразмерен, но может быть указан в относительных единицах: мм/мм, м/м.

Грунты

Коэффициент Пуассона для грунтов определяется по табл. 5.10 СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений

Грунты	Коэффициент поперечной деформации ν
Крупнообломочные грунты	0,27
Пески и супеси	0,30 — 0,35
Суглинки	0,35 — 0,37
Глины при показателе текучести IL
IL < 0 0 < IL <= 0,25 0,25 < IL <= 1	0,20 — 0,30 0,30 — 0,38 0,38 — 0,45
Примечание. Меньшие значения ν применяют при большей плотности грунта.

ВОПРОС 30

Класификационные характеристики грунтов. Механические свойства.

 

По степени влажности: грунты называются маловлажными при Sr<0,5, влажными при 0,5<Sr<0,8 и насыщенными водой при Sr.>0,8.

Песчаные грунты: наименование устанавливается по размеру частиц, плотности сложения, степени влажности, однородности. Может отражаться минеральный состав и другие особенности.

Глинистые грунты подразделяются по числу пластичности на: супеси (1≤ Ip≤ 7), суглинки (7< Ip ≤17) и глины (Ip > 17).

По консистенции, характеризуемой показателем текучести IL глинистые грунты подразделяют на следующие разновидности:

Скальные по петрографическому составу слагающих их пород, по структурно-текстурным особенностям породы. Основная характеристика – предел прочности на одноосное сжатие образца в водонасыщенном состоянии:

Коэффициент трещинной пустотности (объем трещин к объему скальных блоков)

Модуль трещиноватости (число трещин на 1 м)