Лекция № 2 механические свойства грунтов

Закон уплот­нения и линейная деформируемость грунта. Компрессионная зависимость. Определение модуля деформации грунта. Модуль объемной деформации и модуль сдвига. Водопроницаемость грунтов. Закон ламинарной фильтрации. Модель водонасыщенного грунта. Закон сопротивления грунтов сдвигу. Определение расчетных характеристик сопротивления грунтов сдвигу.

При действии вертикальных или наклонных сил от сооружения в массиве основания возникают нор­мальные и касательные напряжения, приводящие к деформации грунтов. Кроме того, в основании действуют напряжения от собст­венного веса. Деформации от собственного веса грунта завер­шаются, как правило, в процессе образования и диагенеза грунтов. Нормальные в основном вызывают деформации уплотнения грунтов, а касательные напряжения – деформации сдвигов грунтов.

Воздействие нормальных напряжений на сплошные тела рас­сматривают в механике деформируемых тел. Для грунтов, как дисперсных тел, кроме закономерностей деформируемости сплошных тел, необходимо учитывать изменение объема пор при сжатии, то есть рассматривать дополнительно закон уплот­нения (закон компрессии).

Деформируемость сплошных тел под действием касательных напряжений характеризуется модулем сдвига при упругих де­формациях, границей текучести при пластических деформациях и коэффициентом вязкости, обусловливающим вязкое течение. Для грунтовых оснований важное значение имеет сопротивление их сдвигу при пре­дельно напряженном состоянии. Это сопротивление зависит от угла внутреннего трения и удельного сцепления грунтов, опре­деляемых в соответствии с законом сопротивления грунтов сдвигу.

Поровая вода под действием возникающего в ней давления постепенно отжимается и передает его на скелет грунта. Деформи­руемость грунтов и их сопротивление сдвигу зависят от фильт­рационных способностей грунта, что приводит к необходимости изучения закона фильтрации поровой воды.

Для грунтов, структура которых нарушается при увлажне­нии, динамических воздействиях, напряженном состоянии или оттаивании (структурно-неустойчивые грунты), приходится рас­матривать закономерности, определяющие характер их де­формируемости – закономерности разрушения структуры.

Сжимаемость грунтов

При сжатии грунтов, как многокомпонентных сред, включающих твердые частицы и поры, частично или полностью заполненные водой и воздухом (газом), могут уменьшаться объемы всех трех компонентов. При сравнительно небольших напряжениях сжатия, возникающих в основаниях обычных сооружений, объемные деформации твердых частиц малы и, как правило, не учитываются. Тогда изменение объема грунта при сжатии может происходить в основном только из-за изменения объема пор.

Упругие деформации объема грунта за счет упругих деформаций скелета (частиц) грунта, тонких пленок воды между частицами, упруго­го сжатия пузырьков воздуха, а также сжатия поровой воды, содержащей растворенный воздух, как пра­вило, во много раз меньше остаточных.

Деформации уплотнения развиваются в результате сдвигов или смещений отдельных частиц грунта относительно друг дру­га, а также при разрушении частиц, особенно в точках их кон­тактов. Деформации уплотнения водонасыщенных пылевато-глинистых грун­тов представляют собой достаточно медленный процесс, протекающий во времени и связанный с выдавливанием воды из пор и с ползучестью связанной воды и скелета грунта.