Механика подземных сооружений
6. Длительная прочность пород.
Длительная прочность горной породы - предел прочности горной породы при соответствующей длительности действия нагрузки.
ДЛИТЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ ГРУНТА
свойство некоторых грунтов, испытавших в течение длительного времени ползучесть (см.), снижать прочность и разрушаться при меньших напряжениях, чем в случае внезапного приложения нагрузки.
Работа грунтов в основаниях зданий и сооружений имеет некоторую специфику по сравнению с работой материалов, из которых выполняют строительные конструкции, в том числе и фундаменты.
Грунты оснований обладают малой прочностью и большой деформативностью. Прочность грунтов в сотни и тысячи раз меньше прочности камня, бетона, железобетона и металла, деформативность — в десятки тысяч раз больше деформативности упомянутых материалов. Грунты оснований способны воспринимать только, сжимающие и сдвигающие усилия и практически не работают на растяжение.
Рис. 2.1. Зависимости прочности грунта от длительности действия нагрузки: Кшах — мгновенная прочность; Rm — длительная прочность; Rt — временная прочность
К особенностям работы грунтов оснований следует отнести возрастание деформаций во времени при постоянной нагрузке, т. е. после прекращения загружения. Это явление объясняется консолидацией и ползучестью. Консолидация характеризуется постоянным отжатием воды из пор в процессе уплотнения частиц грунта, ползучесть присуща скелету грунта. Для песчаных оснований преобладающим будет первый процесс, для пылевато-глинистых оба процесса протекают одновременно. В большей или меньшей степени ползучесть присуща всем видам грунтов.
Явление ползучести достаточно полно объясняет такие свойства грунтов, как релаксация (уменьшение напряжений при фиксированной деформации) и упругое последействие — частичное восстановление остаточных деформаций после снятия нагрузки. С этим явлением связаны понятия мгновенная, временная и длительная прочность (рис. 2.1).
Прочность, которой обладает грунт в начале приложения при кратковременном действии нагрузки, называют мгновенной прочностью.
Наблюдения за осадками жестких штампов, расположенных на грунтовом основании под действием внешних нагрузок, показали, что по достижении грунтом значительной деформации наступает потеря прочности, сопровождающаяся выпором грунта из-под подошвы штампа, приводящая к катастрофическому нарастанию осадки.
23. Прочностные характеристики пород.
Под прочностью понимается способность пород противостоять разрушению от действия внешних нагрузок. При этом породы находятся в напряженном состоянии, которое может быть одно-, двух- и трехосным (или объемным). Количественно напряженное состояние оценивается напряжением — нагрузкой, приходящейся на единицу площади сечения. Критическим или предельным напряжением считается такое, при котором происходит разрушение образца породы. Оно носит название предела прочности. Величина пределов прочности и является характеристикой прочностных свойств пород. Сопротивление горных пород разрушению зависит от вида и характера действующих механических нагрузок. Так, пределы прочности породы при сжимающем, растягивающем, сдвигающем и изгибающем воздействиях нагрузок будут различны. В табл. 4.1 представлены ориентировочные показатели относительной прочности некоторых горных пород при различных видах нагружения.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что прочность в зависимости от вида нагрузок меняется в широких пределах. Наибольшее сопротивление горные породы оказывают при сжатии, наименьшее — при растяжении. Основное влияние на прочность горных пород оказывает их минеральный состав, структура, текстура, пористость и трещиноватость. Наиболее простым и доступным способом определения прочностных характеристик горных пород является испытание образцов в лабораторных условиях. Для определения пределов прочности образцов пород применяют прямые и косвенные (упрощенные) методы испытаний, имеющие различный уровень надежности. При прямых методах в образцах горных пород формируются относительно однородные поля напряжений, в которых происходит их разрушение. Пределы прочности определяются отношением разрушающей нагрузки к начальной площади поперечного сечения образцов. Для прямых методов испытаний используются, как правило, образцы горных пород правильной формы с тщательно обработанными торцевыми гранями, на которые передается нагрузка.
40. Экспериментально-аналитический метод расчета крепи.(Булычев Н.С)