5 Закономерности компрессионного сжатия грунтов; основные зависимости. Закон уплотнения

Сжимаемость грунтов обуслов. изменением их пористости вследствие переупаковки частиц, ползучестью водных оболочек, вытеснением воды из пор грунта. Сжатие полностью водонасыщ. грунтов возможно только при условии вытеснения воды из пор грунта.

Исслед. грунт ненарушенной структуры, помещая его в одометр .Прикладываем нагрузку Р1 – произойдет уплотнение грунта, и коэффициент пористости станет е1. Нагрузка Р2 – е2 и т. д. (4 – 5 ступеней).Затем будем снимать нагрузку и наблюдать за результатами. По результатам испытаний строим график компрессионной кривой (к. к.).

Из графика видно, что происходит необратимое уплотнение грунта. Нас интересует в основном только прямая ветвь к. к., обратная ветвь к. к. – возможность поднятия дна, при глубоких котлованах (рассматривается в основном в гидротехническом строительстве).Компрессионная кривая позволяет судить о сжимаемости грунта.

Изобразим снова компрессионную кривую

На небольшом участке рассмотрим приращение нагрузки Δ Р и получим соответствующее Δ е. Заменим дугу прямой и рассмотрим угол α .

Тангенс угла наклона касательной компрессионной кривой называется коэффициентом сжимаемости (m_o), tg α = m_о.

Еслиm_o < 0,005 – грунт малосжимаемый,

m_o = 0,005 ÷ 0,05 – грунт среднесжимаемый,

m_o > 0,05 [МПа ⁻¹ ] – грунт сильносжимаемый.

Кроме этого используется коэффициент относительной сжимаемости

где e_o – начальный коэффициент пористости [МПа^–1].

Δ е = –tgα Δ Р

(–) показывает, что с увеличением нагрузки α уменьшается. α также может характеризовать сжимаемость.

Для фундаментов большинства зданий и сооружений характерно небольшое изменение давлений. Поэтому для них применяют закон уплотнения грунта – изменение коэффициента пористости прямо пропорционально изменению давления.

6 . Критические давления на грунты основания. Определение краевого критиче­ского давления (задача н.П. Пузыревского).

Пусть нагрузка, равномерно распределенная по полосе ши­риной Ь, расположена на глубине h от поверхности грунта и имеет интенсивность р (рис. 131). Боковую пригрузку от веса грунта выше плоскос­ти приложения поло­совой нагрузки заме­няем действием спло­шной равномерно рас­пределенной нагрузки интенсивностью 7 А, где т — объемный вес грунта и h — глубина приложения полосовой нагрузки (глубина за­ложения фундамента).

Вертикальные нап­р. от действия собственного веса грун­та при горизонтальной ограничивающей пло­скости равны: где z — глубина расположения рассматриваемой точки ниже плоскости приложения нагрузки.

Горизонтальные напряжения от действия собственного веса грунта равны: где — коэффициент бокового давления.

Величину главных напряжений в любой точке определим, используя формулу (71) с добавлением напряжений от собст­венного веса грунта:

Интенсивность внешней полосообразной нагрузки р умень­шена на величину , так как на уровне подошвы фундамента собственный вес грунта учитывается как сплошная нагрузка.

Если в условие предельного равновесия подставить значения выражений (а), то получим следующее уравнение:

Решим это уравнение относительно z:

Полученное выражение представляет собой уравнение гра­ничной линии области предельного равновесия. Определим мак­симальную ординату граничной линии.

В виду того что в соот.с поставленной задачей не­обходимо опр. величину интенсивности нагрузки р, при которой в грунте первоначально появляются площадки сдвига, объем области пред.равновесия сл. считать равным 0, Для этого в уравнении (в) необходимо допустить, что z_max = 0 - При таком условии из ур-ния (в) получим иско­мую интенсивность нагрузки р, которую можно назвать начальной критической нагрузкой.Обозначив интенсивность начальной критической нагрузки нач.pкр и решая уравнение (в), получим.Данная формула впервые получена Н. П. Пузыревским¹ (без члена, учитывающего влияние сцепления) и Н. М. Герсе-вановым ²