3й курс (Арх) / Лекции / Лекція 5
.pdfЛекція 5 Механічні характеристики
ґрунтів
1
Механічні характеристики ґрунтів |
2 |
Це ті властивості ґрунтів, які характеризують їх поведінку під навантаженням
♦кут внутрішнього тертя, φ, град
♦питоме зчеплення, с, кПа
♦модуль деформації, Е, МПа
♦коефіцієнт Пуассона, ν (μ)
Визначення:
-лабораторні методи;
-польові методи;
-табличні значення;
Лабораторні методи визначення механічних характеристик ґрунтів
♦ Компресійні випробування ------------ |
(прилад: одометр) |
♦Випробування на пряме зрушення --- (прилад одноплощинного зрізу (зрізний прилад))
♦Стабілометричні випробування -------(прилад трьохосьового стиснення (стабілометр))
♦ |
Метод пенетрацї ------------------------- |
(прилад: конічний наконечник (конус)) |
♦ |
Метод обертального зрізу -------------- |
(прилад: крильчатка) |
Польові методи визначення механічних характеристик ґрунтів
♦ Випробування ґрунтів статичними навантаженням (штампові випробування)
|
Стиск – вертикальне навантаження |
♦ Зондування ґрунтів |
Зсув – горизонтальне навантаження |
Статичне |
|
|
Динамічне |
♦Випробування пресіометричне
♦Випробування на зсув, опір зрушенню
(прилад пресіометр) (лопатевий прилад - крильчатка)
3
Основні закономірності механіки ґрунтів
Закономірність
♦ Стисливість – найбільш характерна властивість, що відрізняє ґрунти від твердих тіл.
Зумовлена:
1)ущільненням унаслідок переупаковування часток під дією навантаження, що зменшує коефіцієнт пористості;
2)пружністю кристалічної решітки мінеральних часток;
3)зміною фізичного стану (висихання, коагуляція тощо).
♦ Міцність –властивість сприймати вплив зовнішніх зусиль без повного руйнування.
Границя міцності – така межа, при перевищені якої відбувається практично повне руйнування ґрунту і він не може сприймати зусилля, які до нього прикладають.
Важливим є опір ґрунтів зрушенню при граничному напруженому стані.
♦ Водопроникливість – деформативність ґрунтів протягом часу та їх опір зсуванню залежать і від фільтраційної здатності ґрунту.
Вода під дією тиску, що виникає в ній, поступово відтискується й передає його на скелет ґрунту.
Закон Використання
З-н ущільнення |
Розрахунок осідання |
(компресії) |
будівель і споруд |
Показники:
E0 – модуль загальних деформацій v – коефіцієнт Пуасона
З-н опору ґрунтів |
Розрахунок міцності |
зрушенню |
і стійкості основ |
(з-н Кулона) |
|
Показники:
φ – кут внутрішнього тертя с – питоме зчеплення
З-н фільтрації |
Розрахунок осідання |
(Дарсі) |
споруд в часі, |
|
Розрахунок |
|
припливу води до |
|
водозабірних споруд |
Показники: |
kf – коефіцієнт фільтрації; |
сv – коефіцієнт консолідації |
Стисливість ґрунтів
Загальний вигляд залежності деформацій ґрунтів від навантаження
N – навантаження
А – площа фундаменту S – деформація основи
(осідання)
S = f (P)
S, мм
Основа
Тиск на ґрунт – зовнішня сила |
|
|
|
Напруження в ґрунті – внутрішня сила |
|
||
|
|
|
|
4
Р, МПа
Міцність ґрунтів
Зсувний прилад |
Схема роботи |
датчик нормальних напружень
датчик |
датчик дотичних |
|
напружень |
Закон міцності ґрунтів (закон Кулона) – граничний опір незв’язних ґрунтів зсуву це – опір тертю прямо пропорційний нормальним напруженням.
5
Закон міцності ґрунтів (закон Кулона)
Для незв’язних ґрунтів |
Для зв’язних ґрунтів |
(піщані) |
(глинисті) |
+ С
Для зв’язних ґрунтів залежність між дотичними і нормальними напруженнями має більш складний характер у зв’язку з тим, що опір зсуву обумовлюється не тільки силами тертя, а і зв’язністю ґрунту (пластичними - водно-колоїдними та
жорсткими –цементаційно кристалізаційними зв’язками)
6
Водні властивості ґрунтів Водопроникливість
Вологість |
природна |
|
капілярна |
||
|
||
Пластичність |
повна |
Розмочуваність
Липкість
7
Закон ламінарної фільтрації води в ґрунті (французький учений А.Дарсі-1856р.)
Q – приток води;
Q k f i A t kf – коефіцієнт фільтрації ґрунту; i – гідравлічний ухил
(напірний градієнт); A – площа фільтрації; t – час фільтрації.
Водопроникливість |
- це здатність ґрунту |
|
пропускати крізь себе воду |
Фільтрація – це рух води в ґрунтах.
Коефіцієнт фільтрації – це швидкість руху води за «одиницю» часу через проходження «одиниці» площі ґрунту.
Визначають kf : – лабораторні методи;
–польові методи;
–емпіричні формули;
–табличні значення.
Окремі значення kf :
Водоупор при kf <0,001
м/добу
– пісок крупний kf = 55-25 м/добу;
– пісок сер. крупності kf = 25-10 м/добу;
– пісок дрібний |
kf = 10-5 м/добу; |
– пісок пилуватий |
kf = 5-2 м/добу; |
– супісок |
kf = 2-1 м/добу; |
– суглинок |
kf = 1-0,1 м/добу; |
– глина |
kf = 0,1-0,001 м/добу; |
Гідравлічний ухил (напірний градієнт)
i |
h1 |
h2 |
|
|
|
L |
|
||
|
|
|
||
|
|
|||
З водою пов’язані властивості усадки: і |
набухання: |
|||
|
|
|
↓ вологості |
↑ вологості |
|
|
|
↓ об’єму |
↑ об’єму |
Гідростатичний тиск – виникає при взаємодії частинок ґрунту з поровою водою;
Гідродинамічний тиск – виникає при фільтрації води.