4.Основні закономірності механіки ґрунтів.

Механіка фунтів вивчає ті самі об'єкти, що й ґрунтознавство, але якщо ґрунтознавство займається дослідженням складу, фізич­них і хімічних властивостей фунтів, то механіка грунтів переважно розглядає механічні явища, що відбуваються в фунтах під впливом зовнішніх сил, а також здатність грунтів опиратися діям зовнішніх сил. У цьому розумінні механіка грунтів перебуває в одному ряду з науками, які об'єднуються загальною назвою «механіка».

Механіка грунтів вивчає гірські породи як дисперсні матеріа­ли, що перебувають у відповідному комплексі природних умов. До таких матеріалів закони механіки суцільного середовища можуть застосовуватися з деякими, часто досить суттєвими, обмеженнями. Для грунтів з урахуванням їх дисперсності та пористості механіка грунтів встановлює нові закони. До основних із них належать зако­ни ущільнення, фільтрації і внутрішнього тертя.

Таким чином, механіка грунтів займається, по-перше, вивчен­ням фунтів як природно історичних тіл, тобто вона вивчає гірничі породи як об'єкт науки геології; по-друге, під час розгляду механі­чних явищ у грунтах механіка грунтів відволікається від фізико- хімічних процесів, які відбуваються в них, і використовує методи механіки суцільного середовища, а також розробляє власні методи, що грунтуються на законах механіки та гідродинаміки.

Механіка фунтів - це наука, яка розглядає застосування механіки до розрахунків міцності, стійкості та деформацій ос­нов земляних споруд та укосів природного і штучного похо­дження.

Механіка грунтів розвивається на межі двох суміжних наук механіки та інженерної геології. Обидві вони покликані вирішувати певні питання, пов'язані з будівництвом. Ці науки спираються у своїх висновках одна на одну, взаємно перевіряючи теоретичні пе­редумови та практичні висновки.

Основні завдання механіки ґрунтів

• визначення показників механічних властивостей фунтів і розро­бка методів їх визначення;

• вивчення закономірностей розподілу напружень у фунтах під ді­єю зовнішніх сил і власної ваги;

• встановлення залежностей між напруженнями і деформаціями, дослідження закону ущільнення пухких мас і розробка методів розрахунку осідання споруд;

• вивчення міцності та стійкості масивів фунтів і тиску фунтів на захисні засоби;

• розробка методів розрахунку основ споруд, природних та штуч­них укосів.

Для вирішення наведених завдань останніми роками активно за­стосовуються методи комп'ютерного моделювання, які дають до­статньо точні результати.

5.Водні властивості ґрунтів. Взаємодія ґрунтового скелету з поровою водою. Гідродинамічний тиск при фільтрації води в ґрунті.

Вологість (W) визначається як відношення ваги води в ґрунті до ваги висушеного ґрунту. Тому, як правило, вологість визначають ваговим методом. При цьому зразки ґрунту висушують у сушильних шафах при постійній температурі близько 105°С і протягом тривалого часу. Пластичність властива тільки глинистим ґрунтам завдяки здатності глинистих частинок утримувати воду біля своєї поверхні. Вагові вологості, відповідні до переходу ґрунту з одного стану в інший, називаються границями пластичності. Вологість на границі пластичності - вологість, при якій грунт переходить із твердого стану в пластичний( ).Вологість на границі текучості - вологість, при якій грунт переходить із пластичного стану в текучий( ).Вологість на границі пластичності (розкочування) визначають у лабораторії як вологість, при якій джгути товщиною 3 мм, приготовлені стандартним способом з ґрунту розкочуванням, починають розпадатись на відрізки довжиною 3 – 10 мм.

Вологість на границі текучості визначають як вологість, при якій стандартний балансирний конус (масою 76 г з кутом при вершині 300) за 5 секунд під дією власної ваги занурюється в масу ґрунту на 10 мм.

При вологості до 5% ґрунти вважають сухими, 5-30% – вологими, а більше 30% – мокрими.

Зчеплення характеризується початковим опором ґрунту зрушенню і залежить від виду ґрунту, а також його вологості і складає для піщаних ґрунтів 3-50 кПа, для глинистих – 5-200 кПа.

Коефіцієнт фільтрації – показник здатності ґрунту пропускати воду, що визначається кількістю води, яка пропускається за добу і залежить від складу і щільності ґрунту. Для піщаного ґрунту такий показник знаходиться в межах 0,5-75, а глинистого – 0,001-1 м/доб.

Вода при фільтрації зустрічає в грунті опір з боку обтічних нею частинок. Якщо б цього опору не було, вона рухалася б у грунті з такою ж швидкістю, як і у відкритому

руслі. Опір грунтового скелета направлено назустріч руху води, і воно точно так само тому тиску, який вода чинить на скелет. Це тиск, яке створюється в процесі фільтрації води в грунті, називають гідродинамічним тиском. Для визначення величини гідродинамічного тиску представимо в поздовжньому розрізі шар грунту, в товщі дії гідродинамічного якого вода тече з деяким ухилом.

Великі труднощі, зокрема, можуть виникнути у разі неправильного пристрої шпунтової стінки, огороджувальної котлован у разі закладення підошви фундаменту нижче за рівень грунтових вод. Тут уривка грунту супроводжується одночасною відкачкою води з котловану, в результаті чого її рівень у котловані виявиться нижче, ніж із зовнішнього боку, на деяку величину h (11). Під впливом цього напору вода стане фільтрувати всередину котловану з-під шпунта, якщо він не буде заглиблений до водотривкого шару.

Висхідними струмами вода може розпушуючи грунт, що знаходиться всередині огорожі, і привести його в стан, непридатне для використання в якості підстави. Послабиться також закладення шпунта в грунті, і він під впливом зовнішньої горизонтального навантаження від тиску грунту і води може нахилитися, зрушитися Всередину котловану і прийти в аварійний стан.