Сопротивление грунтов сдвигу. Закон Кулона

Прочность грунта. Закон Кулона.

Сопротивление грунтов сдвигу. Закон Кулона

Грунты в основании сооружений, а также при неодинаковых отметках их поверхности испытывают воздействие не только нормальных, но и касательных напряжений. Когда касательные напряжения по какой-либо поверхности в грунте достигают его предельного сопротивления, происходит сдвиг одной части массива грунта по другой.
Сопротивление грунта сдвигу (предельное) может быть установлено испытанием его образцов на прямой сдвиг (срез), путем трехосного сжатия, вдавливанием штампа с шаровой или конусообразной поверхностью, по результатам среза грунта крыльчаткой по цилиндрической поверхности и другими способами.

 

Способность сопротивляться воздействию внешних усилий без полного разрушения. Потеря прочности грунтом при действии напряжений происходит в результате разрыва или сдвига. Сдвиг происходит при действии касательных напряжений определенной величины (оползень). Разрыв – при действии нормальных напряжений определенной величины (появление трещин).

Закон Кулона.

Предельное сопротивление сыпучих грунтов сдвигу есть сопротивление трению, прямо пропорционально нормальному давлению.

Согласно кривой сдвига для сыпучих грунтов любое предельное сдвигающее напряжение τ_i:пред. τ_i = δ*tg φ

Сыпучие грунты незначительно меняют свою плотность и практически этими изменениями при испытании сыпучих грунтов на предельное сопротивление сдвигу можно пренебречь.

 

 

Прочностные характеристики грунтов. Понятия сцепления и внутреннего трения

Определение нормативных и расчетных значений прочностных характеристик грунта, его плотности и удельного веса

Прочностные характеристики грунта — угол внутреннего трения φ и удельное сцепление, с — определяют не непосредственно из опытов, а после построения графиков (см. рис. 2.9 или 2.13). Поскольку построение этих графиков по точкам вносит в расчеты элемент субъективности, результаты серии опытов на сдвиг аппроксимируют прямой, используя для обработки экспериментальных данных метод наименьших квадратов. Тогда нормативные значения параметров прямой с_n и tg φ_n находят по формулам:

где n — число экспериментов по определению сопротивления грунта сдвигу τ_i при напряжении σ_i, Δ — общий знаменатель этих выражений:

Расчетные значения прочностных характеристик с, φ и R_c (временное сопротивление на сжатие образцов скальной породы в водонасыщенном состоянии), а также плотности грунта ρ, удельного веса γ, которые используются для оценки устойчивости массивов грунтов, определяют по формуле (2.31). При нахождении указанных расчетных значений характеристик коэффициент надежности по грунту γ_g вычисляют из выражения

(2.35)
где ρ_T — показатель точности оценки среднего значения характеристики грунта.
Знак перед показателем точности ρ_T выбирают такой, который обеспечивает большую надежность расчета. Величину устанавливают по формулам:
для с и tg φ ρ_T = t_α ν, (2.36)
для R_c, q и γ ρ_T = t_α ν/√n, (2.37)
где t_α — коэффициент, зависящий от односторонней доверительной вероятности α (табл. 2.1); v — коэффициент вариации определяемой характеристики, который вычисляется по формуле
v = σ/X_n, (2.38)
σ —среднее квадратичное отклонение определяемой характеристики; X_n— нормативное значение характеристики.
Среднее квадратичное отклонение для с и tg φ вычисляют по формулам:

Δ определяется из выражения (2.34).
Среднее квадратичное отклонение для R_c, ρ и γ устанавливают по формуле:

(2.42)

где Х_n — нормативное значение характеристики (R_c,n,, ρ_n или γ_n); X_i — частное значение характеристики при i-м определении.

Пользуясь этими формулами, при числе экспериментов не менее 6 определяют необходимые расчетные значения характеристик грунта. При назначении числа определений следует иметь в виду, что чем больше будет проведено опытов, тем меньше будет значение tα при той же доверительной вероятности α (см. табл. 2.1), и, следовательно, искомое расчетное значение характеристики в большей степени приблизится к нормативному значению. В таком случае получится наиболее экономичное решение использования грунтов в основании.