mekhanika_ekzamen
.pdf
8. Схема фазового состава грунтов. Производные фазовые характеристики: формулы по определению, расчетныеформулы, практическое значение.
Плотность сухого грунта: |
|
|
(т/м3), (г/см3) |
||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Расчетная формула: |
|
|
(при определении и опт ) |
||
|
|
|
|
|
|
Удельный вес |
(кН/м3) |
|
|||
Пористость грунта: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетная формула: |
|
|
( в расчетах водонасыщенных грунтов) |
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент пористости: |
|
|
|
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Расчетная формула: |
|
(для классификации крупнообломочных и песчаных |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
грунтов по плотности сложения)
Степень водонасыщения: 
Расчетная формула: |
∙ (для классификации песчаных грунтов по степени |
водонасыщения) |
∙ |
|
9. Пластичность и консистенция: понятие и методы определения. Классификация глинистых грунтов.
Пластичность - способность изменять форму без разрыва сплошности и не восстанавливать ее после снятия нагрузки.
– на границе текучести, определяют при помощи конуса Васильева– на границе пластичности, метод раскатывания
- число пластичности (определяет тип глинистого грунта)
супесь 1…7 суглинок 7…17
глина больше либо равно 17
Консистенциясостояние грунта, характеризующее степень подвижности частиц в зависимости от влажности.
|
|
|
|
|
– показатель консистенции |
|
|
|
10. Оптимальная влажность и максимальная плотность.
Оптимальная влажность - такая влажность, при которой эффект от уплотнения максимальный.
Определяют с помощью прибора стандартного уплотнения. Используют несколько образцов, делают 40 ударов грузом по каждому, записывают плотность сухого грунта и влажность.
Максимальная плотность (стандартная) – наибольшая плотность сухого грунта, которая достигается при испытании грунта методом стандартного уплотнения. Оптимальная влажность опт – значение влажности грунта, соответствующее максимальной плотности сухого грунта.
11. Механические свойства грунтов. Упругие и пластические деформации.Механические характеристики.
Механические свойстваспособность грунтов сопротивляться внешним нагрузкам (упругость, пластичность, текучесть)
Упругие деформации возникают в результате нагрузок, не превышающих структурную прочность грунтов, то есть не разрушающих структурные связи между частицами и характеризуются способность грунта и характеризуются способность грунта возвращаться в исходное состояние.
Пластические деформацииразрушают скелет грунта, разрушая связи и и перемещая частицы между собой.
Упругостьдеформации в грунте без разрыва сплошности, после снятия нагрузки грунт возвращается в исходное состояние.
Просадочностьбыстрые по времени деформации грунта без изменения нагрузки, но грунт находится в водонасыщенном состоянии.
Прочностьспособность грунта сопротивляться разрушению под влиянием механических напряжений, то есть параметры прочности соответствуют критическим разрушающим напряжениям и определяются предельной нагрузкой.
Прочностные характеристики:
1)Сопротивление грунта сдвигу = + (МПа) 2)Угол внутреннего трения 3)Удельное сцепление Деформационные характеристики:
1)Модуль деформации
2)Коэффициент Пуассона
12. Определение деформационных характеристик в одноосных испытаниях.Закон Гука. Коэффициент Пуассона.
13. Компрессионные испытания. Схема опыта. Диаграмма сжатия. Определениемодуля деформации по диаграмме сжатия.
Поскольку одноосные испытания применимы для крайне ограниченного числа грунтов, поэтому для исследования деформируемости дисперсных грунтов используется компрессионный метод.
Компрессия - сжатие без возможности бокового расширения.
Диаграмма сжатия при компрессии:
Запишем обобщенный закон Гука:
|
|
= |
|
[ |
|
− ( |
|
+ |
)] ; |
|
|
= |
|
= |
[ |
|
− ( |
|
+ |
)] = |
; |
|
|
= |
= |
; |
||||||||||||||||
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бок |
||||||||||
[ |
бок |
− ( |
бок |
+ |
|
)] |
= ; |
бок |
− |
бок |
− |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
бок = |
|
|
= ; = |
|
– коэффициент бокового давления |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
[ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
= |
|
− ( |
|
|
+ |
|
)] = |
|
|
− |
|
= |
− |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
бок |
|
|
бок |
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
Е |
|
− |
|
|
|
|
|
||||||
∆ = |
– уравнение диаграммы сжатия; |
= − |
; |
Е = |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14. Компрессионные испытания. Схема опыта. Компрессионная кривая.Определение модуля деформации через характеристики сжимаемости.
Поскольку одноосные испытания применимы для крайне ограниченного числа грунтов, поэтому для исследования деформируемости дисперсных грунтов используется компрессионный метод.
Компрессия - сжатие без возможности бокового расширения.
Компрессионная кривая представляет собой зависимость коэф. пористости от напряжения. Она учитывает, что деформации грунта идет только за счет уменьшения пор, а скелет считается недеформируемым.
= ; =
|
|
|
− ΔV |
|
|
|
|
|
|
= |
= |
|
= |
− |
= − |
|
|
= |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
= |
− |
|
= |
− |
|
= |
− |
(1+ ) |
|
= |
− |
(1+ ) – уравнение кривой |
|
|
|||||
Модуль деформации через характеристики |
|||||||||
сжимаемости: |
|
|
|
|
|
|
|||
Из диаграммы сжатия = |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
Из уравнения КК: = − |
(1+ ); |
|
|
||||||
= |
|
; = |
|
|
|
|
|
|
|
Приравниваем оба выражение для :
|
= |
– коэф. сжимаемости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– коэф. относительной сжимаемости |
|
|
|
|
Е = |
|
|
|
|
|
||
15. Компрессионные испытания. Циклическое нагружение.
Поскольку одноосные испытания применимы для крайне ограниченного числа грунтов, поэтому для исследования деформируемости дисперсных грунтов используется компрессионный метод.
Компрессия - сжатие без возможности бокового расширения.
16. Компрессионные испытания. Просадочность: сущность явления, относительная просадка, методы определения, начальное просадочное давление.
Поскольку одноосные испытания применимы для крайне ограниченного числа грунтов, поэтому для исследования деформируемости дисперсных грунтов используется компрессионный метод.
Компрессия - сжатие без возможности бокового расширения.
Просадочностьэто способность грунта уменьшаться в объеме при замачивании.
Просадочные свойства исследуются в компрессионных приборах на образцах грунта ненарушенной структуры. Испытания проводят по одной из двух схем метод одной кривой или метод двух кривых.
Метод одной кривой удобно использовать, когда известна величина давления z , которое будет испытывать данный грунт в процессе строительства или эксплуатации. Величина z принимается равной сумме бытовых (от собственного веса грунта) и дополнительных (от веса проектируемого сооружения) напряжений на той глубине,
где был отобран грунт: z zg,sat+ zp.
Схема: Образец естественной влажности нагружают до давления z . После стабилизации осадки образец грунта замачивается водой, выжидается стабилизация деформации и фиксируется величина просадки ssl. Затем исследование сжимаемости может быть продолжено уже в состоянии полного водонасыщения.
Метод двух кривых позволяет определять относительную просадочность при различных давлениях. В методе двух кривых испытывают два образца одного и того же грунта: один образец грунта при естественной влажности, а другой при полном водонасыщении. Таким образом, совместив два графика, можно определить просадку при любом давлении в испытанном диапазоне z , z , z и т.д.
Главная характеристика рассматриваемого явления – относительная деформация
|
|
|
|
просадочности: |
|
,где hp высота образца природной влажности при |
|
|
|
|
|
давлении z; hsl высота образца при том же давлении после замачивания; hg
высота образца природной влажности при давлении, равном бытовому zg на той глубине, где был отобран данный образец.
Давление, при котором относительная просадочность sl впервые достигает значения
0,01, называется начальным просадочным давлением. Эта величина обозначается psl.
17. Три схемы разрушения грунта. Сдвиговые испытания. Закон Кулона. Прочностные характеристики: угол внутреннего трения и удельное сцепление.
Разрушение грунта в основании фундаментов выражается в выпирании части грунтового массива из-под подошвы фундамента по некоторым поверхностям скольжения (а), формирующимся к моменту наступления предельного состояния. Потеря устойчивости откосов и склонов означает, что некоторый объем грунта (тело оползня) сползает вниз по поверхности скольжения(б).Опрокидывание или сдвиг подпорной стенки (в) является следствием давления на нее части грунтового массива, обрушающегося за стенкой (призма обрушения), а в результате перемещений стенки, теряющей устойчивость, перед ней образуется призма выпирания: при этом и обрушение грунта за стенкой, и выпирание перед стенкой происходят также по некоторым поверхностям скольжения.
Схема: Образец грунта 1 цилиндрической формы помещается в металлический корпус, разделенный на части подвижную (каретка) 2 и неподвижную 3 обоймы.
Стандартная высота образца 3,5 см, а его поперечная площадь – 40 см2. Между обоймами устанавливается небольшой зазор, который необходимо сохранять в течение всего опыта. Таким образом, создается фиксированная плоскость, по которой в конце опыта произойдет срез подвижной части грунта относительно неподвижной.
Закон Кулона (1773 г): Обозначив угол наклона полученной прямой к оси O n через, а отрезок отсекаемый этой линией на оси O n через c, то можно записать:
= +
Параметры и c называются параметрами (характеристиками) прочности: – угол внутреннего трения (измеряется в градусах или радианах), c – удельное сцепление (имеет размерность напряжений –кПа, МПа).