Навігація
Головна
 
Головна arrow Географія arrow Грунтознавство
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

ОПІР ГРУНТІВ ЗРУШЕННЮ

Опірність ґрунтів зсуву є основним фактором, що визначає поведінку грунту під навантаженням, тому вивчення опору грунтів сдвигающим зусиль, які виникають при інженерно-геологічних процесах і в результаті впливу споруд, має велике значення для правильного розрахунку: стійкості підстав (несучої здатності підстав), закладення укосів дамб , насипів, дамб, виїмок, бортів кар'єрів, коефіцієнтів стійкості схилів, зсувних процесів, розрахунку тиску грунтів на кріплення підземних виробок і підпірні стінки.

Грунти в області будування, а також при різних відмітках їх поверхні відчувають вплив не тільки нормальних а , але і дотичних напружень р Коли дотичні напруження по будь-якої поверхні в грунті досягають його граничного стану, відбувається зрушення однієї частини масиву грунту по іншій (рис . 8.32, а). Слід розрізняти дві можливі форми порушень стійкості споруди: плоский і глибокий зрушення. Плоский зрушення виникає, головним чином, при відносно невисоких нормальних напругах, що створюються спорудою, і при досить високій щільності грунтів основи. Найбільш характерною формою його прояву є зрушення споруди по контакту фундамент-основа або по найбільш слабким прошаркам грунтів в основі.Глибокий зрушення має мого при додатку до основи, складеному відносно слабкими ґрунтами, коли прикладаються значні навантаження. У цих випадках зрушення відбувається за деякою криволінійної поверхні ковзання, що заходить в товщу підстилаючих порід на велику глибину.

При одноплощинного зрізі міцність грунту залежить від співвідношення величин нормального стискає (о) і дотичного сдвигающего (г) напруг, що діють на одному майданчику: чим більше вертикальна стискає навантаження на зразок грунту, тим більше що зрушує напруга потрібно прикласти до зразком для його зрізу (рис. 8.32, а). Руйнування грунту в даному випадку відбувається лише при певному співвідношенні а й г, тому міцність не можна характеризувати критичними парами напруг (<т або г), так як вони є змінними.

Умови прямого зрізу грунту

Мал. 8.32. Умови прямого зрізу грунту:

a - граничний стан в .массіве грунту: б - розподіл напружень при зсуві: в - схема навантаження звертатися грунту в зрізних приладі (5]

Взаємозв'язок граничних дотичних і нормальних напруг г = До) описується лінійним рівнянням, що представляє собою умову міцності Мора-Кулона (закон Кулона):

(8.12)

де φ - кут внутрішнього тертя, град; lg - коефіцієнт внутрішнього терня; з - зчеплення. МПа.

Для незв'язних грунтів, що не володіють зчепленням, закон Кулона спрощується:

(8.13)

Залежність (8.13) була встановлена Ш. Кулоном в 1773 р і висловлює закон опору сипучих грунтів зрушенню: граничний опір сипучих грунтів зрушення}> пряно пропорційно нормальній напрузі.

Кут внутрішнього тертя (φ), визначається як кут нахилу прямої залежності опору грунту зрізу від вертикального тиску г = Д <т) до осі абсцис. Величина питомої зчеплення (с) визначається як відрізок. відсікається цією прямою на осі ординат при <т = 0 (рис. 8.33). Вище цієї прямої лежить небезпечна область співвідношень напружень про і г, нижче - безпечна область.

Якщо стан глинистого грунту Неконсолідоване , то має місце поровое тиск і, а величина г визначається за формулою (8.11).

В умовах прямого зрізу зразок грунту піддається впливу поступово зростаючих дотичних напружень г при постійному нормальному напрузі а. Зростання дотичних напружень призводить до виникнення горизонтальної / і вертикальної І деформацій (рис. 8.32, в). Вертикальна деформація може бути позитивною при стисненні або негативною при розширенні грунту. Вперше збільшення обсягу грунту, обумовлене деформаціями зсуву, було виявлено Рейнольдсом в 1886 і названо ділатансіі ( dilatation ). Зменшення обсягу називається негативною ділатансіі. або контракцією . У щільному піску і переущільненої глині при зсуві спостерігається збільшення висоти зразка на величину А, а в пухкому піску і нормально ущільненої глини має місце зменшення висоти зразка на величину (-Л). У першому випадку обсяг зразка грунту при зсуві збільшується, а в другому випадку зменшується (рис. 8.34, б , в).

image389

Мал. 8.33. Графік Кулона для глинистих ґрунтів і пісків

Ділатансіі характеризується зростанням міцності грунту до піку на графіках залежності г = J [f) і подальшим її зменшенням до залишкового значення при великих деформаціях зсуву (рис. 8.34, в). Подібний характер деформації пояснюється тим, що при зміщенні однієї частини грунту щодо іншої його опір зрушенню визначається тертям ковзання і кочення частинок, а в разі щільних пісків також і їх зачепленням. Щоб подолати сили зачеплення, необхідна їх розсування і деякий підняття твердих частинок, без чого неможливо їх переміщення, так як кожна з частинок для глинистих ґрунтів і пісків зафіксована між іншими піщинами. При розсуненні частинок відбувається розпушення в зоні зрізу, яке супроводжується зменшенням його опору зрушенню.

Явище ділатансіі характеризує такий параметр, як кут діпатансіі у /, град, (рис. 8.34, б), який можна визначити, використовуючи результати випробувань на прямий зріз (з кінематичною навантаженням) або тривісне стиснення. Показник у / визначається як відношення ΔV (довжина прямолінійного ділянки Δ / кривої залежності г = Δ /) на піку дотичних напружень (рис. 8.34. "), Спроектована на криву V = / (/) і потім на вісь V) до відповідної довжині ділянки горизонтальної деформації А /:

tgy / = ΔV / Δ /, або Igy / = Су / /. де Су - відносна об'ємна деформація.

Залежно від знака (рис. 8.34. Б) кут ділатансіі може збільшувати або зменшувати опір зрушенню: image390його типові значення наведені в табл. 8.32.

Таблиця 8.32

Значення кута ділатансіі дисперсних грунтів

Грунт

Кут ділатансіі ц /. град

пухкий пісок

-2 ... + 3

Середньої щільності пісок

+3 ... + 8

щільний пісок

+8 ... + 13

Нормально ущільнена глина

0

Ефект ділатансіі в піщаних і переущільнених глинистих ґрунтах

Мал. 8.34. Ефект ділатансіі в піщаних і переущільнених глинистих ґрунтах: а - залежність опору зрушенню від горизонтальних деформацій зсуву грунтів в пухкому і щільному складання: б графік залежності вертикальних переміщень від горизонтальних в процесі зсуву: в графік для визначення кута ділатансіі: г схеми зсуву щільних (е = 0.35) і пухких пісків (е = 0.80)

На рис. 8.34, а зображено графік залежності опору зрушенню г від горизонтальних переміщень - деформацій зсуву (/) незв'язних грунтів в пухкому (II крива) і щільному (I крива) складення. Грунт в більш пухкому стані (II крива) при нормальному постійній напрузі має зрушує напруга (Тщах), менше, ніж більш щільний грунт. Опір зрушенню щільного зразка грунту (I крива) зростає до максимального пікового значення г, Ш х, а потім знижується до точки, відповідної граничного критичного опору зсуву т сг (рис. 8.34, а). Критичний стан зазвичай настає при деформації 10 ... 30%, коли грунт починає зрушуватися (руйнуватися) при постійному обсязі (не змінюється коефіцієнт пористості) і постійному ефективному напрузі. Найбільша межа міцності також називається граничною міцністю (Atkinson and Bransby, 1978), або повної міцністю разупрочнения (Skempton, 1970). Пікова міцність г ™ * відповідає малим деформацій (менше 1 ... 5%), вона використовується для визначення максимуму міцності щільного піску і переущільненої глини. Найбільша межа міцності застосовується для більшості розрахунків стійкості схилів.

Точка т г (від англ, residual) характеризує граничне залишковий опір - рівень збереглася міцності зруйнованого грунту, рівний відповідним максимальним напруженням при даному значенні позамежної деформації. Найбільша межа міцності відрізняється від залишкової міцності (Skempton, 1964), так як остання менше і має місце при дуже великих деформаціях по сформувалася поверхні ковзання. Залишкова міцність відповідає такого стану грунту, в якому на поверхні зсуву частки орієнтовані по напрямку зсуву і не чинять опору руху грунту [5]. Залишкову міцність характеризує відносне залишкове опір {residual factor) '.

де г - середнє опір зрушенню близько поверхні руйнування [125].

Таким чином, виділяють три різних значення міцності - пікове (т тах , далі г без індексу), критичне, або граничне ), і залишкове (г,) - і відповідні значення кутів внутрішнього тертя ((р , (per , (р,) -

При оцінці міцності грунту на зрушення слід враховувати наступні фактори: рівень напружень, що діють на грунт; анизотропию міцності властивостей ґрунтів, особливо глин з низькою пластичністю; трещиноватость, особливо твердих глин; ефекти швидкості деформацій; великі деформації, які можуть виникнути з проектного сценарію; ранішесформовані поверхні зсуву; тимчасові ефекти; чутливість зв'язкових грунтів і їх ступінь водонасичення. Нелі оцінка міцності на зрушення заснована на результатах випробувань, то слід врахувати рівень довірчої ймовірності згідно теорії, використовуваної для визначення значень міцності на зрушення, а також можливі порушення під час відбору зразків і неоднорідність грунту. Що стосується тимчасових ефектів, то слід враховувати, що період, протягом якого грунт дренируется, залежить від його водопроникності, наявності вільної води і конкретної геометричної конфігурації. Значення параметрів з 'і tg ц>' ефективної міцності на зрушення повинні прийматися постійними тільки в межах діапазону напруг, для якого вони були визначені.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук