Вопрос № 19. Закон Кулона для связных грунтов.

В связных грунтах, кроме сил трения, (зависит от нормального давления), сдвигу противостоят силы, которые обусловлены сопротивлением внутренних связей.

 

В отличие от песчаных грунтов глинистый грунт меняет свою плотность при возрастании нагрузки, а это значит и свою структуру. В связи с этим глинистый грунт перед проведением испытания консолидируют в два этапа по методике компрессионных испытаний.

 

е Если загрузить образец грунта до нагрузки Р2,

а затем разгрузить до Р1=Рстр, то в указанном

диапазоне плотность грунта практически не изменится.

 

Существует три метода проведения испытаний глинистых глинистых грунтов сопротивления сдвигу:

1. консолидированного дренированного сдвига. Этот

случай соответствует работе грунта в основании

Р1=Рстр Р2 Р сооружения после его стабилизации. На каждой ступени при вертикальном и горизонтальном загружении происходит загружение грунта до полной консолидации. В отличие от песчаного грунта глинистый грунт меняет свою пористость, плотность, а, следовательно, строение.

, где с – сцепление, φ – угол внутреннего

τ трения, tgφ – коэффициент внутреннего трения.

Предельное сопротивление сдвигу в связных грунтах

при завершенной консолидации есть функция 1-ой

степени от нормального давления.

 

Φ 2. Консолидированного не дренированного сдвига.

В этом случае вертикальная нагрузка выдерживается до полной стабилизации, а горизонтальная прикладывается

с очень быстро, что исключает отжатие воды при сдвиге.

σск .

3. Метод неконсолидированного недренированного сдвига.

Испытания производят с водонасыщенным образцом грунтом без возможности отжатия воды. При таком загружении вертикальная нагрузка воспринимается поровой водой, уплотнение грунта отсутствует, поэтому сдвиговая нагрузка полностью воспринимается силами сцепления, т.е. структурными связями между частицами грунта: .

График «предельное сопротивление - нормальное

τ напряжение» представляет прямую параллельную оси .

Этот сдвиг имеет место в период строительства или сразу

После его завершения и представляет наибольшую опасность.

с

 

 

Вопрос № 20. Методы определения физических и прочностных характеристик грунтов.

Показатели физических свойств грунтов определяются либо на отобранных в натуре в массиве образцах грунтов, либо непосредственно путем испытания грунтов, находящихся в грунтовом массиве, то есть в полевых условиях. При испытаниях следует выполнять требования соответствующих ГОСТов, если они имеются, или ведомственных нормативных документов. Для испытаний используются стационарные либо полевые лаборатории. Предпочтительными являются прямые методы испытаний, но в ряде случаев используются результаты косвенных методов исследования.

Минимально достаточным для последующего осреднения результатов в математической статистике принято считать 6 определений. Однако, чем большее количество результатов определений введено в формулу для статистического нахождения среднего значения, тем "точнее" оказывается результат. В обработку вводятся результаты одной статистической совокупности, характеризующей данный массив. Если прослеживается закономерность в изменении частных интересующих нас значений показателя от точки к точки в одном направлении, то тогда их нельзя обычным путем вводить в одну статистическую совокупность.

Показатели (характеристики) физических свойств грунтов определяются как нормативные.

Нормативными считаются средние значения показателей или характеристик, определяемые как среднеарифметические.

Виды испытаний прочностных характеристик грунтов:

1) Испытания на сдвиговом приборе – при прямом плоскостном срезе цилиндрического образца грунта выполняется в лабораторных условиях.

2) Испытания в приборе трехосного сжатия (стабилометре). Методика проведения испытаний с наибольшей полнотой отражает работу грунта в основании. При загружении грунта в приборе создается трехосное напряженное состояние с измерением каждого компонента напряжения. Конструкция прибора позволяет определить: нейтральное или поровое давление по манометру, продольную и поперечную деформацию образца, изменение объема образца по валюмометру.

Помимо прочностных характеристик на этом приборе можно определить деформационные характеристики (коэффициент Пуассона, модуль деформации).

3) Испытания при одноосном сжатии. Проводятся для тугопластичных и твердых глин, которые хорошо сохраняют форму после обработки образцов. Образцы изготавливают в форме цилиндра с соотношением размеров h=(1,5 – 2,0) d. Разрушение образцов будет происходить как у хрупких материалов по плоскости, где касательные напряжения достигают предельного сопротивления сдвигу. Угол наклона этой плоскости стремится к 45 градусов.

4) Лопастные испытания – проводятся в полевых условиях для грунтов, из которых трудно отбирать образцы без нарушения природного строения (торф, илы, глинистые водонасыщенные грунты). Для испытания откапывается небольшой шурф, в грунт вдавливается крестовина прибора и фиксируется крутящий момент, при котором происходит срез грунта лопастью по цилиндрической поверхности. Результаты испытаний используются для расчета ула внутреннего трения и сцепления.

5) Метод шарикового штампа. Применяется для определения сцепления для связных грунтов (глинистых) и вязких (льдистых, вечномерзлых). Испытания состоят во вдавливании в исследуемый грунт сферического штампа постоянной нагрузкой Р и измерении во времени осадки S. Расчетное сопротивление вычисляется по формуле:

, где В – диаметр штампа.

6) Испытания на сдвиг в шурфах. Применяются в основном для крупнообломочных грунтов, из которых невозможно отобрать для лабораторных испытаний. Эти испытания аналогичны испытаниям в сдвиговом приборе.