Внутренние силы сопротивления грунта сдвигу

Сопротивление грунта сдвигу обусловливается:

l Возникновением сил трения между частицами грунта;

l Наличием структурных связей между частицами грунта.

Трение между частицами грунта зависит от ряда факторов:

l минерального состава;

l грансостава;

l влажности грунта;

l величины нормальной силы прижимающей частицы друг к другу;

l окатаности зёрен

Структурные связи (кристаллизационные и водно-коллоидные) зависят от:

l геоморфологических особенностей грунта;

l грансостава;

l наличия и толщины пленки связанной воды.

Структурные связи и силы зацепления в сумме образуют силы сцепления между частицами грунта, играющие огромную роль в формировании его прочностных свойств.

В целом сопротивление грунта сдвигу можно охарактеризовать

l силами трения;

l силами сцепления.

Испытание грунта производят при постоянной нагрузке N до тех пор, пока одна часть грунта не сдвинется относительно другой на расстояние более 5мм. При этом измеряют максимальное усилие, которое было достигнуто в ходе испытаний G_max. При этом находим:

 

 

Где - максимальное касательное напряжение в грунте в момент среза

Сопротивление грунта сдвигу для связанных и сыпучих грунтов

В процессе испытаний грунта в сдвиговом приборе строят кривую зависимости

 

 

В целом зависимость представляет собой практически прямую линию выходящую из точки с под углом к оси абсцисс.

Величины с и являются параметрами прямой линии и в целом характеризуют прочностные свойства грунта.

Параметры с и - отражают прочностные свойства грунта и носят название

Прочностных характеристик.

Наибольшее влияние на формирование прочностных свойств оказывают:

l гранулометрический состав грунта;

l характер структурных связей;

l влажность грунта;

l окатанность частиц;

l и т.д.

Давление связанности.

 

В случае если грунт не обладает связанностью (с =0) уравнение принимает вид:

 

Закона Кулона.

l Линейная зависимость между сопротивление грунта сдвигу и нормальным напряжением носит название закона Кулона

l Предельное сопротивление грунта сдвигу есть функция первой степени нормального напряжения.

 

12.Фильтрационные свойства грунтов, закон ламинарной фильтрации. Начальный градиент напора. Методы определения коэффициента фильтрации.

Вода в грунте оказывает существенное влияние на механические свойства грунта и на процесс его деформирования под нагрузкой;

Вода в грунте может находиться в связанном и свободном состоянии;

Свободная вода может совершать движение через поры грунта;

Деформирование грунтов происходит вследствие уменьшения объема пор, т.е. вследствие его уплотнения.

Общие случаи движения воды через грунт

В общем случае вода может совершать движение через грунт под действием:

Разности давлений водяного пара.

Сил поверхностного натяжения (капиллярное движение воды).

Разности осмотического давления связанной воды.

Разности гидростатических напоров.

 

Движение воды под действием гидростатических напоров представляет наибольший практический интерес. Именно это движение воды называется фильтрацией.

Фильтрация - движение свободной воды в порах грунта при действии разности гидростатических напоров.

Понятие о гидравлической непрерывности воды в грунте

Гидравлическая непрерывность воды подразумевает достаточно высокую степень водонасыщенности грунта. Действительно, если вода заполняет лишь часть объема пор, то гидравлическая связь между смежными порами будет разорванной.

Согласно новейшим исследованиям, свободная вода будет гидравлически непрерывной при степени водонасыщения грунта Sr>0,85.

Причины возникновения гидростатических напоров

В природных условиях вода в грунте постоянно совершает движение под разностью гидростатических напоров.

Поддержание напора происходит вследствие:

n Атмосферных осадков инфильтрующихся в грунт,

n движение воды в водоносных горизонтах, выхода на поверхность в виде ключей.

n и далее по схеме общего водоворота воды в природе

Фильтрация воды через грунт

Схема фильтрации воды через грунт при

действии разности напоров,

∆H=H₂–H₁ – разность напоров, Q – расход воды

Другие причины возникновения фильтрации:

1) Техногенная деятельность человека, способствующая подтоплению или осушению территорий

Фильтрация воды при действии внешних нагрузок

где u - избыточное поровое давление в грунте;

γ_w - удельный вес воды

 

 

Закон ламинарной фильтрации

Количественную оценку процесса фильтрации производят с использование скорости фильтрации (U), представляющей собой расход воды (Q) через единицу площади (F):

 

(6.2)

 

Величина U –имеет размерность скорости

 

 

Градиент напора (i) представляет собой отношение разности напоров к расстоянию между точками (L), в которых они были замерены:

 

Закон Дарси

где k_f - коэффициент фильтрации (см/год, см/сут).

 

 

Уравнение носит название закона Дарси: