5. Прочностные характеристики грунтов, способы их определения в лабораторных и полевых условиях. Основные закономерности.

С опротивление сдвигу является показателем прочности грунта, оно обусловлено трением между частицами и структурными связями между ними. Испытания образцов чаще всего проводят в сдвиговых приборах методом прямого плоскостного среза.

1 –образец грунта, 2- поверхность среза; 3 – разрезная гильза, 4 – поршень.

К образцу грунта прикладывают через штамп вертикальную нагрузку N и увеличивают силу Т до тех пор, пока не произойдет срез (скольжение) одной части образца по другой. В результате испытаний нескольких образцов получается зависимость сопротивления сдвигу предельного от нормального напряжения , где – площадь образца. Указанную зависимость принимаю линейной (закон Кулона): , где с – удельное сцепление, для песков с=0; φ угол внутреннего трения.

С опротивление сдвигу можно исследовать также в трехосном приборе – стабилометр, в котором на цилиндрический образец с помощью жидкости создают боковое давление σ₂ , а осевое напряжение σ₁ увеличивают до тех пор, пока не произойдет разрушение образца. Путем построения касательной к кругам Мора находят зависимость - .

В практике инженерно-геологических изысканий для оценки прочности грунта широко применяют вращательный срез и статическое зондирование (крыльчатка для испытания грунта на срез, наконечник для статич зондирования).

В 1 случае в грунт вдавливают и поворачивают вокруг оси 4-хлопастную крыльчатку. Предельное сопротивление сдвигу (без разделения на трение и сцепление) определяют по формуле:

, где – максимальный момент силы, необходимый для поворота крыльчатки в грунте; В – постоянный коэффициент, зависящий от размеров крыльчатки

При статическом зондировании в грунт с помощью гидравлической системы внедряют стандартный конический зонд. По сопротивлению , (N – усилие, необходимое для погружения зонда в грунт; А=10 см² – площадь зонда) с помощью графиков определяют угол внутреннего трения и удельное сцепление.

6. Какая хар-ка грунта является основной при расчете осадки основания? Назовите способы ее определения в лаб-х и полевых условиях и укажите интервалы изм-я для различных грунтов.

Сжимаемость грунта под нагрузкой обусловлена изменением объема пор, то есть переупаковкой частиц. Лабораторные испытания грунта на сжимаемость проводят в компрессионных приборах (одометрах) без возможности бок-го расширения.

Схема компрессионного прибора:

1 - поршень; 2 - гильза 3 - образец грунта; 4 - перфорированное днище; 5 - камера с водой. Результаты испытаний представляют графически в виде компрессионной кривой:  = f (p) или e = f (p) ε - относительная деформация ( = S / h₀ ); S – осадка образца; е - коэффициент пористости; р – давление под поршнем (p = N/A); N – усилие, действующее на поршень; А – площадь поршня.

Выполнив линейную аппроксимацию кривых в заданном интервале давлений, получают модуль деформации грунта, кот. используют для расчета осадок оснований сооружений:

или

где: p/; p/e - тангенс угла наклона аппроксимац-ных прямых к оси ординат по графику;

β –учитывает отсутствие поперечных деформаций образца при испытаниях:

v – коэфф-т поперечной деформации (Пуассона).

Наиболее надежным спос-м определения модуля деформаций (полевые условия) являются штамповые испытания. Испытание грунта статической нагрузкой: 1 - анкер; 2 - домкрат 3 - упорная балка; 4 – штамп диам. 0,8м.

Р асчетная формула имеет вид: ,

г де:  - коэфф., приним. для круглых жестких штампов = 0,8; d - диаметр штампа;

p / S - tg угла накл. аппроксимац-й прямой к оси ординат.

Модуль деформ-и грунта зависит от расчет. интервала давл-й. Для песков и крупнообломочных грунтов Е =20-50МПа, глины и суглинки 10-30 МПа, илов и торфов менее 3-5 МПа, торф 0,4-1 МПа. Грунты с Е<5 МПа - считаются слабыми.

Способы определения: штамповые испытания, стабилометр, прессиометр, статическое, динамическое зондирование.