Опір зсуву неконсолідованих та консолідованих ґрунтів
Рис.2.23. Криві граничних опорів зсуву зв'язкових глинистих ґрунтів в умовах закритої системи (неконсолідовано-недренованих): а) залежність опору зсуву від вологості; б) криві зсуву при швидкому зрізі
Для неконсолідованого стану повністю водонасичених зв'язкових ґрунтів, коли повного ущільнення від даного навантаження ще не досягнуто, частина опору зсуву ґрунту, що залежить від величини нормального тиску, буде менше, тому що на скелет ґрунту передається лише ефективний тиск σ, що дорівнює різниці між повним тиском σ і нейтральним та. В даному випадку значення опору зсуву повністю водонасиченого зв'язного ґрунту при незавершеній консолідації буде проміжним між опором зсуву, що відповідає початковій вологості ґрунту, і опором, що відповідає стабілізованому його стану:
τпред = tgφ(σ-і) або τпред = tgφσ+с
деі- нейтральний (поровий) тиск, що відповідає даному ступеню консолідації;с- ефективне зчеплення.
Н.Н.Масловим був запропонований метод обліку неповної консолідації пилувато-глинистих ґрунтів, який зводиться до випробування зразків ґрунту на неконсолідований зсув через різні проміжки часу після застосування тисків однієї і тієї ж інтенсивності. Після зсуву з області зрізу беруть проби ґрунту для визначення його вологості. За цими манними можна побудувати графік залежності граничного опору грунту зсуву від вологості. Серія таких випробувань за різних тисківРnдає можливість побудувати графіки кривих граничного опору зсуву як функції вологості (рис.2.24,а).Користуючись цими даними, можна побудувати графік залежності граничного опору зсуву від тиску для будь-якої вологості (рис.2.24 б), а за отриманими характеристиками - графік залежності питомого зчеплення і кута внутрішнього тертя від вологості (рис.2.25).
Опір ґрунтів зсуву при тривісному стисканні
Випробування ґрунту на тривісне стиск зазвичай проводять у стабілометрах (рис. 2.12, а), де циліндричний зразок ґрунту 1, укладений в гумову оболонку 2, попередньо піддають всебічному стиску з інтенсивністю рз шляхом підвищення тиску в рідині 3 заповнює порожнину приладу. Потім через шток 4 до поршня 5 прикладають вертикальне навантаження F, створюючи тиск тиск р1 (після підсумовування з рз). Тиск p1 і р3 викликають у зразку головну напругу σ1 і σ3. Збільшуючи σ1 можна досягти руйнування зразка або у вигляді зсуву по похилій поверхні, або у вигляді суттєвого розширення сторони в результаті зменшення висоти.
Мал. 2.13. Кола Мора, побудовані за результатами випробування зразків ґрунту на стиск у стабілометрі
Знаючи головну напругу в момент руйнування зразка, будують коло напруг Мору (рис. 2.13). Проводячи кілька таких випробувань при різних значеннях σ3, знаходять обгинальну круги Мора. На ділянці напруг σ1 виникають в основах споруд, що огинає можна прийняти у вигляді дотичної прямої, як при випробуванні ґрунтів на прямий зсув. Ця пряма для зв'язкових грунтів перетинається з віссю σ лівіше початку координат і відсікає на ній відрізок ре.
Механічні характеристики ґрунтів. Міцні та деформаційні.
Механічні властивості грунтів - це їх здатність чинити опір зміні обсягу і форми в результаті силових та фізичних впливів.
деформаційні - здатність ґрунтуміцності - здатність ґрунту
чинити опір розвитку деформацій; чинити опір руйнуванню;
На механічні властивості впливають характер структурних зв'язків частинок, гранулометричний та мінеральний склад та вологість ґрунтів. Основними механічними властивостями ґрунтів вважають: стисливість; опір зрушенню; водопроникність.
Стискання.
Здатність ґрунту зменшуватися в обсязі під впливом ущільнюючих навантажень називають стисливістю, осадом або деформацією. За фізичною будовою грунт складається з окремих частинок різної крупності та мінерального складу (скелет грунту) та пір, заповнених рідиною (вода) та газом (повітря). При виникненні напруг стиснення зміна обсягів відбувається за рахунок зменшення обсягів, що розташовуються всередині ґрунту пір, заповнених водою. Таким чином, стисливість залежить від багатьох факторів, основними з яких є фізичний склад, вид структурних зв'язків частинок та величина навантаження.
За характером усадки поділяють пружні та пластичні деформації. Пружні деформації виникають у результаті навантажень, що не перевищують структурну міцність ґрунтів, тобто. не руйнують структурні зв'язки між частинками та характеризуються здатністю ґрунту повертатися у вихідний стан після зняття навантажень. Пластичні деформації руйнують скелет ґрунту, порушуючи зв'язки та переміщуючи частинки щодо один одного. При цьому об'ємні пластичні деформації ущільнюють ґрунт за рахунок зміни обсягу внутрішніх пір, а пластичні зсувні деформації – за рахунок зміни його первісної форми і аж до руйнування. При розрахунках стисливості ґрунту основні деформаційні характеристики визначають у лабораторних умовах згіднокоефіцієнту відносної стисливості, коефіцієнту бічного тиску та коефіцієнту поперечного розширення.
Опір зрушенню
Граничним опором зсуву називається здатність ґрунту протистояти переміщенню частин ґрунту відносно один одного під впливом дотичних та прямих напруг. Цей показник характеризується властивостями міцності грунтів і використовується в розрахунках основ будівель і споруд. Здатність ґрунту сприймати навантаження не руйнуючись, називають міцністю. У піщаних і великоуламкових незв'язних ґрунтах опір досягається в основному за рахунок сили тертя окремих частинок, такі ґрунти називають сипучими. Глинисті грунти мають більш високий опір до зсуву, т.к. поряд із силою тертя зсуву протистоять сили зчеплення. У будівництві цей показник важливий при розрахунку основ фундаментів та виготовлення земляних споруд із укосами.
Опір глинистих ґрунтів зсуву t визначається рівнянням Кулону:
Для піщаних ґрунтів, через відсутність сил зчеплення, опір зсуву набуває вигляду:
Водопроникність