Основные понятия курса. Механика грунтов изучает физические и механические свойства грунтов, методы расчета напряженного состояния и деформаций оснований, оценки к устойчивости грунтовых массивов, давление грунта на сооружения. Грунтом называют любую горную породу, используемую при строительстве в качестве основания сооружения, среды, в которой сооружение возводится, или материала для сооружения. Все грунты разделяются на естественные – магматические, осадочные, метаморфические - и искусственные – уплотненные, закрепленные в естественном состоянии, насыпные и намывные. Основание – толща грунтов, на которых возводится сооружение. Оно воспринимает нагрузки и деформируется. При чрезмерных деформациях основания возникают деформации сооружения, которые делают невозможным нормальную эксплуатацию и приводят в авариям.Основание – это массив грунта, находящийся непосредственно под фундаментом. Различают:1)Естественные, которые сложены природным грунтом;2)Искусственные, представляющие собой уплотненные и закрепленные различными способами природные грунты. Фундаментом называют подземную часть сооружения, передающую нагрузку от надземной части на грунт, который в этом случае становится основанием. Нижняя плоскость (поверхность) фундамента называется подошвой. Расстояние от поверхности планировки до подошвы называется глубиной заложения фундамента.

Задачи механики грунтов.

Основной задачей курса является обучить:

- основным законам и принципиальным положениям механики грунтов;

- свойствам грунтов и их характеристики - физические, деформационные, прочностные;

- методам расчета напряженного состояния грунтового массива;

- методам расчета прочности грунтов и осадок.

Естественно-историч. Условия формирован. Грунтов.

Виды грунтовых отложений. В зависимости от участия в образовании грунтовой толщи определенных агентов выветривания различают следующие главные виды отложений грунта. Элювиальные отложения отличаются неокатанной угловатой формой частиц, различным минеральным составом, мощностью залегания и неотсортированностью по размерам. Представляя собой, разборный, выветрелый слой скальных пород, элювий, владеет неравномерной сжимаемостью. Делювиальные отложения – это неустойчивые рыхлые, часто подверженные оползанию образования, по своему составу неоднородные и залегающие на склонах.Аллювиальными  отложениями называют отложения современных и древних долин. Измеряются они сотнями и десятками метров. Им свойственны: слоистость, переменное чередование глинистых и песчаных слоев с частым выклиниванием и присутствием галечных отложений.

Характеристика грунтовых фаз.Твердая фаза состоит из минеральных частиц, газообразная из смеси газов и/или водяного пара. Жидкая фаза – вода. Жидкая и газообразная фазы заполняют поры и трещины в грунтах. Полностью водонасыщенный и сухой грунт представляют собой двухфазную систему. Абсолютно сухим можно считать грунт, только что вынутый из сушильного шкафа, не получивший влагу при соприкосновении с воздухом. Поры составляют 30-60% объема грунта. Сжатие грунта под нагрузкой происходит, в основном, за счет уменьшения объема пор. Твердая фаза грунта характеризуется гранулометрическим и минералогическим составом. Минералогический состав – это входящие в грунт минералы (кварц, слюда, полевые шпаты, каолинит).Гранулометрический (зерновой) состав – это характеристика грунта по крупности (размеру) слагающих его частиц. Частицы одного размера называют фракциями.

Твердые минеральные частицы в грунтах.

Твердые частицы представляют систему минеральных зерен величиной от нескольких сантиметров до мельчайших частиц, измеряемых сотыми и тысячными долями миллиметра. 

Свойства твердых частиц зависят от их крупности и формы, а также от свойств составляющих их минералов. Минералогический состав твердых частиц зависит главным образом от состава материнской породы грунтов.  Однако крупные фракции (группы частиц) даже различных  генетических типов грунтов по общим физическим и механическим свойствам мало отличаются друг от друга. На мелкие и  мельчайшие частицы существенное влияние оказывает их  минералогический состав, так как чем мельче частицы грунта, тем большую они будут иметь поверхность.

Механический состав грунтов, т. е. количественное содержание в грунте того или иного размера твердых частиц, весьма разнообразен и определяется для крупных и средних фракций при помощи ситового анализа (просеиванием), а для мелких фракций (диаметром менее 0,05 мм) пипеточным методом по скорости оседания частиц в спокойной воде.

Виды воды в грунтовом массиве.  При увеличении количества воды в грунте вода начинает заполнять пустоты между частицами, которые имеют разные размеры и в том числе размеры капилляров (меньше 1 мм) Гравитационная – подчиняется законам гидравлики. Перемещается в грунте под действием гидродинамических сил (разности напоров). Капиллярная – неподвижная (она зависает в порах благодаря действию капиллярных сил) Связанная вода образуется благодаря действию вокруг глинистых частиц электромолекулярных сил. Такая вода характерна для глинистых грунтов. В песчаных в основном гравитационная.  Прочносвязанная вода находится в особом твердом состоянии.Она обладает структурой в виде цепочек (у льда в виде кристаллической решетки). Этот вид воды можно отнести к твердому компоненту. Рыхлосвязанная занимает промежуток между твердым и жидким состоянием.

Газообразная фаза в грунтах, ее виды и св-ва. Два основных вида газов: свободные и растворенные в грунтовой воде.Свободные газы в свою очередь разделяются на: сообщающиеся с атмосферой и не сообщающиеся (так называемые замкнутые, или защемленные газы). Состав газообразной фазы может значительно  отличаться от состава атмосферного воздуха: так, в нем важную роль могут играть газы биохимического происхождения (метан и др.), а также большое содержание углекислоты, присутствие сернистых и других газов. Газы, сообщающиеся с атмосферой, принимают  температуру и давление ближайших к данной точке частей  атмосферы. При повышении температуры или при понижении давления атмосферы, а также под действием нагрузки такие газы легко удаляются. Газы замкнутые (защемленные) наблюдаются в связных породах, главным образом в глинах. Чешуйки глины отделены одна от другой  узкими щелеобразными порами. При заполнении более широких щелей водой, которая движется под напором, находящиеся в крупных порах газы будут выходить, соединяясь с атмосферой, а пузырьки газов в узких горловинах или мелких замкнутых порах могут остаться, так как в крупных порах  движение воды и газов происходит с большей скоростью, чем в узких.

Наличие пузырьков газов уменьшает водопроницаемость грунта; кроме того, замкнутые газы увеличивают его упругость. При  повышении температуры и при уменьшении внешнего  давления газы, растворенные в поровой воде, будут выделяться с тем большей интенсивностью, чем выше температура грунта или большее уменьшение давления. При выделении газов происходит взрыхление (разбухание) грунтов, что существенно может сказаться, например, на объемном весе. Соотношение твердых, жидких и газообразных составляющих не остается постоянным, а претерпевает изменения под влиянием внешних воздействий (давления, температуры и пр.), что и необходимо учитывать при оценке состава и свойств грунтов.