- •1 Основные понятия и определения курса.
- •2 Цели и задачи курса. Связь с другими дисциплинами.
- •Главная задача курса освоение методик расчета грунтовых оснований.
- •4 Грунтовые основания. Происхождение грунтов.
- •5 Составные части (компоненты) грунтов. Грунты представляют собой пористые материалы, поры которых могут быть полностью или частично заполнены водой. Составные части
- •6 Гранулометрический состав грунтов. Методы его определения и изображения.
- •7 Виды воды в грунтовом основание.
- •8 Воздух и органические вещества в грунте.
- •9 Понятие о текстуре и структуре грунтов.
- •10 Физические свойства грунтов и их характеристики.
- •11 Пределы Аттерберга
- •12 Классификация грунтов по гост.
- •14 Сжимаемость грунтов. Компрессионные испытания.
- •15 Компрессионные испытания. Основной закон уплотнения.
- •16 Сжимаемость массива грунта. 17 Испытание грунта штампом.
- •18 Полевые методы определения модуля деформации грунта.
- •19 Влияние условий сжатия на поведение грунта под нагрузкой.
- •20 Сопротивление грунта сдвигу. Основные понятия.
- •21 Основные понятия теории прочности грунта.
- •22 Предельное сопротивление грунтов сдвигу при прямом плоскостном срезе.
- •23 Закон Кулона для связанных и несвязанных грунтов.
- •24 Испытания по схеме трехосного сжатия.
- •25 Условия прочности несвязных связных грунтов ( испытания в стабилометре).
- •26 Полевые методы испытания на сдвиг.
- •27 Водопроницаемость грунтов. Законы движения воды в грунте
- •Закон Дарси Закон ламинарной фильтрации или закон Дарси (Дарси, 1885) записывается виде:
- •28 Эффективные и нейтральные давления (напряжения) в грунте.
- •29 Природа (физические причины) длительного протекания деформаций в грунте.
- •30 Особые свойства грунта.
- •31 Использование характеристик физических свойств грунтов для приближенной оценки их механических свойств.
- •32 Выбор расчетных значений характеристик грунта.
- •33 Напряжение в грунте от собственного веса.
- •34 Напряжение в грунте от сосредоточенной силы.
- •35 Напряжения в грунте от распределенной нагрузки.
- •Напряжения от действия внешней нагрузки под центром фундамента.
- •36 Метод угловых точек.
- •37 Напряжения в грунте от вертикальной равномерно распределенной полосовой нагрузки.
- •38 Распределение напряжений в грунте по подошве фундамента сооружения.
- •39 Распределение напряжений в грунте по подошве сооружений и конструкций конечной жесткости
- •Метод коэффициента постели
- •41 Определение начального критического давления.
- •42 Определение конечного критического давления
- •43 Расчет конечных осадок
- •Определение деформаций оснований (осадки) по методу послойного суммирования
- •Расчет осадок по методу эквивалентного слоя
- •♯ Виды нарушения откосов
- •♯ Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения
- •♯ Давление грунта на ограждающую поверхность
- •44 Алгоритм расчета осадки основания фундамента
- •4 5. Понятие о расчете осадок во времени
22 Предельное сопротивление грунтов сдвигу при прямом плоскостном срезе.
Р исунок 3.7.1 – Прибор одноплоскостного прямого среза: 1 – подвижная обойма; 2 – неподвижная обойма; 3 – образец грунта в металлическом кольце (как и в компрессионном приборе); 4 – линия среза; 5 – перфорированные пластины; 6 – сдвигающая нагрузка, прикладываемая возрастающими ступенями; 7 – сжимающая (уплотняющая) нагрузка, прикладываемая возрастающими ступенями; 8 – индикаторы, измеряющие горизонтальные перемещения верхней части образца; 9 – индикатор, замеряющий вертикальные деформации (осадки) образца грунта.
Из каждого монолита вырезаются (с помощью стандартных колец) три – четыре пробы грунта. Затем эти пробы поочередно вставляются в сдвиговой прибор и подвергаются испытанию на срез.
Порядок испытания:
Образец грунта помещают в металлическое кольцо, на него ступенями передается сжимающая нагрузка Р, под действием которой грунт уплотняется. Осадки образца S под действием ступенчато возрастающего сжимающего напряжения измеряются индикаторами, (А – площадь образца).
Затем при постоянном значении σ = const к верхней обойме также ступенями прикладывается горизонтальная нагрузка Т. Под действием возникающих касательных напряжений развиваются горизонтальные перемещения верхней части образца δ, измеряемые индикаторами, установленными на верхней обойме прибора.
По мере увеличения τ и δ возрастает и при некотором предельном значении τ = τпред дальнейшее перемещение обоймы происходит без увеличения сдвигающего напряжения. Это свидетельствует о разрушении образца, а τпред называется сопротивлением сдвигу.
П о результатам испытаний строятся графики:
– для песчаных грунтов.
23 Закон Кулона для связанных и несвязанных грунтов.
Ш. Кулон установил еще в 1773 г., что предельные касательные напряжения τпред у несвязных грунтов прямо пропорциональны нормальным напряжениям σ, а у связных являются линейной функцией σ. Эта зависимость называется законом Кулона, аналитически выражаемая формулой (для песчаного грунта):
г де φ – угол внутреннего трения угла;
f – коэффициент внутреннего трения угла.
Д ля глинистых грунтов получают более сложную криволинейную зависимость, так как у них сопротивление сдвигу обуславливается не только силами трения, возникающими между перемещающимися частицами, но и связностью грунта, то есть сложными процессами нарушения пластичных (водно – коллоидных) и более жестких (цементационных) связей. Однако для практических расчетов зависимость τпред от σ представляется в виде уравнения отрезка прямой:
график испытания для глинистого грунта
Отрезок С, отсекаемый на оси τ этой прямой, σ называется удельным сцеплением глинистого грунта и характеризует его связность.
Параметры φ и С лишь параметры графика – их условно можно назвать углом внутреннего трения и удельным сцеплением грунта, так как физика процесса разрушения грунта значительно сложнее.
Прямую на графиках – можно представить как прямую предельного равновесия и комбинация нагрузок, характеризующаяся точками лежащими ниже этой линии – это устойчивое состояние на линии – предельное равновесие, выше – потеря устойчивости.
Закон Кулона формулируется следующим образом: сопротивление грунтов сдвигу есть функция первой степени от нормального давления.
При его использовании индекс «пред» при τ опускают, имея в виду, что уравнения Кулона справедливы только в предельном состоянии.
Диапазон изменений φ и С:
- Глина: φ до 25 º; С до 10 кН / м2.
- Песок: φ до 36 º.
Пример:
Какова прочность грунта, если его образец разрушился при сдвигающем усилии, равном 0,14 МПа под давлением 0,2 МПа и при 0,11 МПа под давлением 0,1 МПа:
σ1 = 0,2 МПа τпред 1 = 0,14 МПа
σ2 = 0,1 МПа τпред 2 = 0,11 МПа
0,03 = 0,1tgφ; tgφ = 0,3φ – по табл. Брадиса
С = 0,11– 0,
tgφ = 0,11 – 0,1·0,3 = 0,08 МПа
Прочность скальных и полускальных грунтов определяется, как у твердых материалов, по сопротивлению раздавливанию (одноосное сжатие). Такие испытания также производятся в лабораторных условиях, при этом используются специальные прессы (гидравлические или винтовые).
Рисунок 3.8.2 – схема одноосного испытания образцов скальных грунтов: а – начало испытания; б – окончание испытания.