2.4. Грунттардың ығысу кедергісі. Кулон заңы

Ғимараттардың іргетастарының шөгуін есептегенде олардың негізі ретінде қолданылатын грунттарда туындайтын тік кернеулердің әсері ғана ескерілетіні белгілі. Алайда негізге түскен жүктердің әсерінен грунттың кез келген нүктесінде тік кернеулермен қатар жанама кернеулер де пайда болады. Құрылыс ісінде, кей жағдайларда, салынатын ғимараттардың іргетастарының негіздерінің орнықтылығын (беріктілігін) қамтамасыз ету үшін осындай жанама кернеулердің шамасын есептеп, оны сол нақты грунттың көтергіштік (беріктілік) қабілетімен, яғни ығысу кедергісінің шамасымен шектеу қажет болады.

Грунттың ығысу кедергісі деп оның құрамындағы бөлшектердің бір бірімен түйісетін беттерінде пайда болатын және олардың жанасу жазықтығы бойынша сол бөлшектердің орын ауыстыруына қарсыласатын механикалық өзара әсерді айтады.

Грунттың ығысу кедергісі шамасы оның бір бөлігін негізгі бөлігінен белгілі жазықтық бойынша сырғыта ығыстыра алатын жанама кернеудің шамасымен бағаланады.

2.6. а-суретте көрсетілген ғимараттың іргетасының грунтты негізінің беріктілік (орнықтылық) шарты:

(2.18)

Бұл теңдеудің сол жағында грунтта іргетастан түскен жүктің әсерінен туындайтын жанама кернеудің шамасы көрсетілген. Оның мәні осы жүкті ескеру арқылы серпімділік теориясының белгілі формуласы бойынша анықталады.

Теңдеудің оң жагында іргетастың негізі ретінде қолданылатын нақты грунттың эксперимент жүргізу арқылы табылған ығысу кедергісінің шамасы келтірілген. Оның мәні сол грунттың беріктілік сипаттамаларының ( ) шамасына байланысты болады.

Сөйтіп грунтың ығысу кедергісі оның сыртқы жүктер әсерінен деформацияланған кезінде құрамындағы бөлшектердің өзара жанасқан беттерінде пайда болатын үйкеліс және ілініс күштерінің жиынтығынан тұрады.үйкеліс күштерінің шамасы грунттық қатты бөлшектері қабылдайтын тік кернеуге байланысты болады. Ілініс күштерінің табиғи анағұрлым күрделі болып келеді, олар, көбінесе қатты түйіршіктер арасындағы біріктіргіш (цементтік), сулы – коллоидтық және электромолекулалық байланыстарға сәйкес өзгереді. Сондай – ақ ығысу кедергісін бағалау үшін сусымалы грунттарда (нағыз құмдарда) тек қана үйкеліс күштері қарастырылса, балшықты (иленгіш) грунттарда бұл күштермен қоса ілініс күштері де ескерілінеді.

2.6 – сурет. Ғимараттың грунтты негізінің беріктілігі. (орнықтылығ). А – грунтты негіздің ығысуы, ә – грунт сынамасының ығысуы, 1 – ғимарат, 2 – іргетас, 3 – ығысу жазықтығы.

Грунттардың ығысу кедергісін лабораториялық жағадйда анықтау үшін шамалары тік кернеулердің әсерлерімен алдың – ала нығыздалған биіктігі h цилиндр пішінді үш грунт сынамалары 2.7, а – суретте көрсетілгендей ығыстару аспаптарында сынақтардан өткізіледі. Сынақ жүргізу барысында әрбір грунт сынамасын белгілі бір жазықтық бойынша (аспаптың қозғалатын және қозғалмайтын бөліктерінің арасындағы саңылау бойынша) күштеп ығыстырып,ығыстыру күшінің шамасын анықтап, ығысу кедергісін есептейді.

2.7 – сурет. Грунттардың ығысу кедергісін анықтау.

Сөйтіп мынадай эксперименттік иәуелділік анықталады:

=f (2.19)

Осындай жолмен табылған ығысу кедергісінің тік кернеуге тәуелділігі сусыма (нағыз құмды) гранттар үшін Ш.Кулон заңымен сипатталады:

= (2.20)

мұнда f - грунттың ішкі үйкеліс коэффиценті, түзу сызықтың параметрі ретінде анықталатын грунттың ішкі үйкеліс бұрышы. Кулон заңының (2.20) анықтамасы: «сусыма грунттардың шекті ығысу кедергісі тік кернеуге тура тәуелді».

Жоғарыда келтірілген эксперименттік тәуелділік (2.19) балшықты (иленгіш) грунттар үшін мынадай корреляциялық теңдеумен сипатталады. (2.7,б - сурет):

= +С (2.21)

мұнда және С – грунттың ішкі үйкеліс бұрышы және ілініс күші. Бұл заңдылықтың анықтамасы: «консолидациясы анықталған балшықты (иленген) грунттардың шекті ығылысу кедергісі тік кернеуге бірінші дәрежелі функция ретінде тәуелді;» (2.21) теңдеуінің графигін төмен қарай созсақ ол осімен қиылысып, кесіндісін қияды (2.7,б - сурет). Осы параметрді грунттың «байланыстылық қысымы» деп атайды және график арқылы мына теңдеумен анықталады:

= (2.22)

Байланыстылық қысымы грунттың барлық ішкі құрылымдық байланыстарының жиынтық әсерін бағалауға мүмкіндік береді.