Физические свойства.

Плотность (объемную массу) грунта естественной (ненарушенной) структуры – отношение массы образца грунта к его объему; плотность твердых частиц грунта р_s, равную отношению массы твердых частиц к их объему; природную весовую влажность грунта w, равную отношению массы содержащейся в нем воды к массе твердых частиц. Плотность скелета грунта – отношению массы твер­дых частиц грунта к объему образца ненарушенной струк­туры до высушивания. Отношение объема пор в образце к объему самого образца обозначают п и называют пористостью грунта. Отно­шение объема твердых частиц к объему образца обозначают т. п + т=1;

Коэффициент порис­тости е — отношение объема пор к объему твер­дых частиц. е = п/т п = е/(1+е) т=1/(1+е). Коэффициент водонасыщенности S_r – отношениe естественной влажности грунта к полной влагоемкости S_r=w/w_sat Число пластичности – разность между влажностями на границе раскатывания wl и границе текучести wp. Показатель текучести – I_L= (w-w_p)/I_p

Механические свойства. Сжимаемость грунтов. Компрессионные испытания. Коэффициент пористости от давления – компрессионная кривая. Структурная прочность – чаще всего грунты природного сложения уплотнены давле­нием вышележащих слоев. В ре­зультате уплотнения частицы грунта сблизились и между ними образовались водно-коллоидные связи. В процессе длительного существования грунтов при определенных условиях в них до­полнительно могли возникнуть хрупкие кристаллизационные связи. Суммарно эти связи придают грунту некоторую проч­ность, которую называют структурной прочностью грунта р_str. При давлении, меньшем структурной прочности оно воспринимается водно-коллоидными и кристалли­зационными связями, процесс уплотнения практически не раз­вивается. Лишь после разрушения этих связей при, происходит уплотнение грунта. Закон компрессии грунта; изменение коэффициента пористости грунта прямо пропорцио­нально изменению давления de = –m₀dp. Модуль общей деформации Е₀, характеризующий остаточные и упругие деформации. Его определяют различными методами, в т. ч. по компрессионной кривой, испытанием грун­та статической нагрузкой, с помощью прессиометров, а также по простейшим физическим характеристикам грунта. Закон ламинарной фильтрации – скорость фильтрации прямо пропорциональна гидравлическому градиенту. Закон кулона: τ_ui=σ_i tgφ+c

Расчет осадки методом послойного суммирования.

Упругие деформации: искажения формы (молекулярные сил упругости), изменения объема (молекулярных сил упругости замкну­тых пузырьков воздуха, тонких пленок воды и твердых частиц). Остаточные: уплотнения

(разрушение скелета грунта и отдельных его частиц в точках контактов), пластические (местных сдвигов в областях предель­ного напряженного состояния), просадки (резкое нарушение природной структуры грун­та при изменении условий его существования), набухание (проявление расклинивающего эффекта в ре­зультате действия электромолекулярных сил и выделение из поровой воды растворенного в ней газа при понижении давления).

Вследствие посте­пенного изменения напряжений по глубине основания его толщу можно разбить на ряд слоев и в каждом из них определить на­пряжение. При расчете осадки фундамента методом послойного сумми­рования сначала находят дополнительное среднее давление р₀, распределенное по подошве фундамента: p₀ = p_II - γd_n. Определяют напряжения на разных глубинах под центром площади загружения и строят эпюру σ_zp = αp, α по таблице от l/b и 2z/b Напряжение с глубиной убывает, по­этому при расчете целесообразно ограничиваться толщей, ниже которой деформации грунтов пренебрежительно малы. Нормы рекомендуют для обычных грунтов принимать сжимаемую тол­щу Н_с до глубины, на которой напряжение не превышает 20 % природного напряжения, при залегании сильносжимаемых грунтов с модулем деформации до 5 МПа ниже глубины, соответствующей условию, деформации учитывают до 0,1

Найдя значения σ_zp в пределах сжимаемой толщи, послед­нюю разбивают на слои применительно к напластованию грунтов, не более 0,4b. S=βΣ(h_i σ_zp/E_0i). β от коэффициента бокового расширения грунта, 0,8.

Структурно-неустойчивые грунты.

Лёссовые (макропористые), структура которых нарушается при замачивании их под нагрузкой – посадка. Мерзлые и вечномерзлые (морозное пучение, просадка при оттаивании), структура которых нарушается при оттаивании.

Рыхлые пески, резко уплотняющиеся при динамических воз­действиях. Илы и чувствительные глины, деформационные и прочностные свойства которых резко изменяются при нарушении их природ­ной структуры. Набухающие грунты, которые при увлажнении способны су­щественно увеличиваться в объеме даже под нагрузкой. Торфы и заторфованные грунты, обладающие очень большой сжимаемостью и малой прочностью.

Особенности. Нарушение структуры грунтов происходит при физических и механических воздействиях. Физические: увлажнение грунтов (лёссов и набухающих глин), оттаивание грунтов (мерзлых), химическая и механическая суффозия, вы­ветривание. Такие воздействия опасны, когда при разрушении структурных связей грунты теряют свою прочность и резко уве­личивают деформативность. Механические:приложение внешней нагрузки, динамические импульсы (вибрация, колебания при ударах и др.), перемятие грунтов. Особенно чувствительны к механическим воздействиям несвяз­ные и слабосвязные грунты (рыхлые пески, слабые, насыщен­ные водой пылевато-глинистые грунты, илы, заторфованные грунты и др.).

Слабые грунты: 1. Устраивают песча­ную подушку, которая не только уменьшает интенсивность дав­ления от фундамента, но и плавно распределяет его по кровле слоя слабых грунтов, снижая возможность образования зон сдвигов. 2. Устраи­вают искусственно улучшенные 3. Стремятся уменьшать давление, пе­редаваемое на грунты основания. Этого добиваются, в частно­сти, путем устройства под зданием или сооружением сплошной плиты. Другим методом уменьшения давления на грунты осно­вания является проектирование подвалов и подземных этажей. При определенных условиях фундамент можно сделать плаваю­щим (вес извлекаемого грунта при устройстве такого фундамен­та равен весу сооружения). Сооружение на плавающем фунда­менте не должно вызывать уплотнения грунтов основания, так как напряжения в них не превышают природных. 4. Предусматривают уменьшение чувствительности несущих конструкций к неравномерным осадкам (повышении гибкости конструкций за счет осадоч­ных швов и разрезки многопролетных строений, а также в уве­личении их прочности).