Грунттардың шекті кернеулі күйінің теориясы және оның қолдануы.

5.1 Жалпы түсініктер

Грунттың қарастырылып отырған нүктесіндегі шекті тепе-теңдік күйі деп әсер етіп тұрған күштің шамасын сәл артқан жағдайда тепе-теңдіктің бұзылуын,сөйтіп грунттың орнықтылығын жоғалтуын тудыратын кернеулік күйін атайды. Сондықтан салынатын үйлер мен ғимараттардың іргетастарының грунты негіздерінде мұндай қауіпті кернеулік күйдің болуына жол беруге болмайды. Өйткені тепе-теңдік күйі бұзылып,орнықтылығынан айырылған кезде ғимараттардың негізін құрайтын грунттар көп мөлшерде шөгіп қана қоймай,іргетастың табанынан сыртқа қарай тайып,жылжып,тіпті жер бетіне шығып кетуі де мүмкін. Демек, әрбір нақты жағдайда грунтты негізінде берілетін жүктің ең үлкен мүмкін шамасын тағайындағанда іргетастың орнықты, тепе-теңдік қалыпта болуына толық кепілдік берілуге тиісті.

Грунттардың сыртқы жүктің әсерінен орнықты,яғни тепе-теңдік күйде болу шарттарын,заңдылықтарын,оладың шкті кернеулі күйінің теориясы қарастырады. Бұл теория құрылыс тәжірибісінде грунт құламаларына немесе су өткізгіштігі өте төмен,суға қаныққан осал балшықтарға орналасқан және іргетастарына көп мөлшереде көлденең күштер әсер ететін ғимараттардың негізінің беріктігін есептеу, сондай-ақ құламалардың орнықтылығын бағалау,сүйеме қабырғаларға берілетін грунттың бүйір қысымын анықтау үшін қолданылады.

5.2 Шамасы үнемі ұлғаятын жүктің әсерінен негізде туындайтын кернеулі күйдің кезеңдері.

Іргетасқа түскен жүктің шамасын үнемі көбейтіп отырған жағдайда,оның грунтты негізінде болатын құбылыстарды қарастырайық. Егер іргетасқа жүк түсіру барысында негіздің шөгу шамасын өлшеп отыратын болсақ,онда мынадай грунттық деформациялану жылдамдығын анықтауға болады. Профессор Н.М.Герсеванов осындай іргетастың шөгу жылдамдығына байланысты грунтты негіздің кернеулі күйлерін мынадай үш кезенін атап көрсетті (5.1 сурет) .

1-нығыздылу 0

2-ығысу const

3- ығысып шығу

Кернеулік күйдің бірінші кезеңі. Бұл кезеңде жүктің шамасы артқан сайын ( p>p_str)грунттың кеуектілігінің азаюына байланысты нығыздалу деформациясы дамиды. Сондықтан кернеулік күйдің сатысын нығыздалу кезеңі деп атайды. Нығыздалу кезеңінде грунттың жергілікті ығысу аймақтары 1 (5.1 a),аз мөлшерде (z_max ) дамиды да,оның кернеулі –деформациялық күйі Гуктың сызықтық заңына жуықтайды (5.1 г). Сондай-ақ осы кезеңде грунттың шөгуі уақыт бойынша өшетін заңдылыққа сәйкес дамиды (5,1 в). Құрылыс ісі үшін нығыздалу кезеңі қауіпті емес,өйткені іргетастың шөгу шамасы азғантай,грунтты негізі нығыздалған және орнықты.

Кернеулі күйдің екінші кезеңі. Нығыздалу кезеңінің соңы және ығысу кезеңінің басы грунтқа түсетін алғашқы қауіпті жүктің алғашқы Р_кр әсеріне сәйкес келеді. Негіздің нығыздалуы аяқталғаннан кейін іргетастың табанында қатты тығыздалған грунттан тұратын ядро (5.1 ә) пайда болады. Сонымен қатар грунттың жергілікті ығысу аймақтарының 1 мөлшері ұлғая түседі. Осыған байланысты бұл кезеңде грунттың шөгуі уақыт бойынша тұрақты жылдамдықпен,яғни тоқтамастан өсе береді (5.1 в), ал негіздің кернеулі деформациялық күйі қисық сызықты заңдылықпен ерекшеленеді (5.1 г). Осы кезеңде негізде пайда болған ядро өзінің ұшымен төмен қарай батып,жан-жаққа грунттың жылжып,ығысуын мәжбүр етеді, Сөйтіп ғимараттың шөгуін көп мөлшерде арттырады. Сондықтан іргетастардың грунтты негіздерінде кернеулі күйдің мұндай қауіпті кезеңіне мүлде жол берілмеуге тиіс.

Кернеулі күйдің үшінші кезеңі. Ығысу кезеңінің соңы және ығысып шығу кезеңінің басы грунтқа түсетін шекті қауіпті(кризистік) жүктің шек Р_кр әсеріне сәйкес келеді. Екіші кезеңде пайда болған ядро іргетаспен бірге қада тәрізді ұшымен негізге бойлай түсіп, грунттың жан-жаққа және жоғары қарай сырғып, тіпті жер бетіне іргетасты айнала ығысып шығуын мәжбүр етеді (5,1 б). Бұл кезеңде іргетастың шөгуі күрт көбейіп,оның негізінің орнықтылығы толық жоғалатындықтан жерге терң батып кетуі ықтимал (5,1в,г).