11.1.2. Механічні характеристики дисперсних ґрунтів
Механічні характеристики дисперсних ґрунтів визначають їхню роботу під навантаженням - деформаційні властивості, від яких залежить осадження фундаментів, поведінка ґрунтів у схилах ін.
Однією з основних характеристик стисливості ґрунтів є модуль загальної деформації Е (МПа), який визначається лабораторними чи натурними випробуваннями ґрунтів під навантаженням.
Мал. 11.3. а) схема приладу для компресійних випробувань; 1 - досліджуваний ґрунт, 2 - пористий поршень; 3 - металеве кільце; 4 - індикатор для виміру осад ґрунту під тиском; 5 - пористе дно; 6 - ванна; б) компресійна крива: 1 - крива навантаження; 2 - крива розвантаження
При дослідженні грунту в компресійному приладі досліджуваний грунт поміщається в кільце і до нього через поршень прикладається навантаження, що послідовно збільшується. Поршень і дно виконуються пористими, щоб вода могла виходити та потрапляти у ґрунт. Якщо ґрунт у природних умовах знаходився нижче за рівень ґрунтових вод, у ванну наливають воду. По індикатору виконують виміри осаду ґрунту при різних тисках. Після випробування грунту будують діаграму (компресійну криву) (рис. 11.3 б), на якій по осі абсцис відкладають тиск д, по осі ординат - коефіцієнт пористості е (обчислений по осадах грунту в приладі). За компресійною кривою визначають коефіцієнт стисливості тх:
Потім обчислюють модуль загальної деформації:
де е - коефіцієнт пористості ґрунту в природному стані;
р - безрозмірний коефіцієнт, що враховує поперечні деформації ґрунту (так для пісків р = 0,76, для глин р = 0,42).
Модуль загальної деформації ґрунтів можна визначати і за результатами польових випробувань.
Для розрахунку фундаментів необхідно знати кут внутрішнього тертя ф і питомезчеплення ґрунту с. Розрізняють нормативні та розрахункові значення кута внутрішнього тертя та зчеплення ґрунту. При розрахунках по другій групі граничних станів ф„ = ф„; с„ = сп (індекс «II» показує, що розрахунок ведеться по другій групі граничних станів).
Зчеплення та кут внутрішнього тертя ґрунту можна визначати за результатами польових досліджень та в лабораторних умовах. У лабораторних умовах ці характеристики визначають на приладах зсуву (рис. 11.4).
Мал. 11.4. Схема приладу для випробування ґрунту на зсув:
1,2 - металеві циліндри; 3 - штамп; 4 - індикатор
Зразок ґрунту, поміщений у зсувний прилад, зсувається силою Тпри різних тисках, що виникають від навантаження N. За результатами випробувань будується графік роботи ґрунту на зсув (рис. 11.5) та визначаються питоме зчеплення та кут внутрішнього тертя. Графік будується в осях р-т, де тиск р = N/Ai опір ґрунтів зсуву т = Т/А (А - площа перерізу зразка).
Опір ґрунтів зсуву виражається залежністю
Ґрунт при тиску на нього фундаменту видавлюється з-під фундаменту (зсувається), і характеристики його роботи на зсув (питоме зчеплення з і утол внутрішнього тертя ф) необхідні визначення несучої здатності грунту. На їхню величину впливають розмір частинок, коефіцієнт пористості та вологість ґрунту.
Встановивши назву ґрунту, коефіцієнт пористості, а для глинистих ґрунтів ще й показник плинності, зчеплення та кут внутрішнього тертя ґрунтів можна визначити за таблицями (табл. 11.5, 11.6). Більш точні значення зчеплення та кута внутрішнього тертя визначають безпосередніми випробуваннями ґрунтів.