44.Понятие ползучести грунтов.

Ползучестью грунта называют процесс его деформирования, развивающийся во времени даже при постоянном напряжении. В зависимости от вида грунта, его состояния и действующего напряжения, ползучесть может протекать с уменьшающейся скоростью (затухающая ползучесть) или возрастающей скоростью (незатухающая ползучесть).

Различают три стадии ползучести: I – затухающая (неустановившаяся ползучесть), когда скорость деформаций уменьшается; II – установившееся течение с постоянной скоростью деформаций; III – прогрессирующее течение, когда скорость деформаций возрастает, что приводит к разрушению грунта. Пределом длительной прочности грунта называют такое напряжение, до превышения которого деформация грунта имеет затухающий характер.

Уплотнение грунта связано с уменьшением его пористости, тогда как в водонасыщенных грунтах все поры заняты водой. Вода в порах, как и частицы скелета грунта, считаются несжимаемыми, поэтому уплотнение грунта возможно только при отжатии части воды из его пор.

45.Релаксация напряжений в грунте. Длительная прочность грунта.

Релаксацией называют процесс расслабления (уменьшения) напряжений в грунтах при заданной неизменной деформации. Длительная прочность — прочность грунтов при длительном действии на них нагрузки. Явления релаксации напряжений имеют ту же природу, что и описанные выше явления ползучести. Если задать грунту быстрым загружением ст некоторую деформацию и закрепить его в этом состоянии так, чтобы деформация не менялась — сохранялась постоянной, то с течением времени в грунте уменьшаются напряжения. В результате получается кривая уменьшения напряжений во времени обычно с сохраняющейся частью напряжений даже в течение очень длительного времени ст<х>- Процесс уменьшения напряжений определяется внутренней медленной перестройкой структуры грунта с преодолением прочности хрупких и вязких связей между частицами и созданием новых. Учитывая единую природу реологических механических свойств грунтов, имеются предложения по данным испытаний на релаксацию оценивать ползучесть и длительную прочность грунтов.

Установившаяся, незатухающая ползучесть грунтов при сдвиге ярко проявляется в природе. Имеются многочисленные примеры медленного, но постоянного движения пологих склонов, сложенных глинистыми грунтами. Так, некоторые участки откосов Волго-Балтий- ского канала ежегодно смещаются на 0,5... 1 м, и в канале приходится проводить систематические дноуглубительные работы. Портовые набережные на Черном море при скорости смещения около 1 см в год сместились в сторону моря за 70... 100 лет на 50...80 см. Следует подчеркнуть, что эти откосы и набережные исходя из критерия стандартной прочности являются устойчивыми, причем со значительными запасами.

46 Основные составляющие осадок фундаментов в грунтах.

Осадкойназывается медленная и сравнительно небольшаядеформация, происходящая в результате уплотнениягрунта под действием нагрузок и сопротивляющаяся коренным изменениям его структуры.

При равномерных осадках основания подошва фундамента в любой моент времени опускается на одинаковую величину. Такие осадкине вызывают перераспределения усилий в конструкциях, но затрудняют нормальную эксплуатацию.

При неравномерных осадках основания подошва фундамента опускается на разную величину, вызывая перераспределение усилий и деформаций в надземных частях зданий и сооружений. Такие осадки ухудшают эксплуатацию оборудования, изменяют условия устойчивости сооружений, вызывают перенапряжения в отдельных конструкциях и элементах.

В зависимости от характера развития неравномерных осадок и от жесткости здания или сооружения возникают следующие виды деформаций.

Прогибивыгибвозникают в протяженныхзданиях исооружениях, не обладающих большей жесткостью.

В случае развития прогиба (рис. 7.1,а) наиболее опасная зона растяжения находится в нижней части здания или сооружения, выгибе (см. рис. 7.1,6), — наоборот, в верхней части сооружения.

Рис. 7.1.Схема прогиба (а) и выгиба (б) сооружения

Относительный прогиб или выгиб (ƒ/L) здания или сооружения оценивается отношением стрелы прогиба или выгиба к длине прогнувшейся части здания и кривизной изгибаемого участка (рис. 7.2) и определяется по формуле (по пособию к СНиП, 1986; СНиП 2.02.01—83):

7.1.

где S1 и S3 — осадки в краях фундамента; S2 — наибольшая или наименьшая осадка фундамента; L — длина фундамента.

Рис. 7.2. Относительный прогиб или выгиб сооружения

Крен(наклон) — поворот фундамента относительно горизонтальной оси, проявляющийся при несимметричной загрузке основания. Наибольшую опасность данный вид деформации представляет для высоких сооружений — дымовых труб, узких зданий повышенной этажности и др., т.е. характерен для жестких сооружений.

Крен рассматривается как разность абсолютных осадок двух точек фундаментов, отнесенных к расстоянию между ними (рис. 7.3), и определяется по формуле

(7.2)

где S1 и S2 — осадки крайних точек сплошного фундамента или двух фундаментов.

Рис. 7.3. Крен сооружения

Перекосзданий и сооружений характерен при резком проявлении неравномерности осадок на участке небольшой протяженности при сохранении относительной вертикальности несущих конструкций (рис. 7.4).

Кручениевозникает при неодинаковом крене здания или сооружения по длине, при этом происходит развитие крена в двух сечениях сооружения в разные стороны (рис. 7.5).Горизонтальные перемещенияфундаментов зданий или сооружений возникают при действии на основания горизонтальных нагрузок (рис. 7.6). Например, устои мостов (рис. 7.6,а), гидротехнические сооружения (рис.7.6,б), они возможны при развитии оползней и при выполнении подземных выработок.

Рис. 7.4.Перекос сооружения

Рис. 7.5.Кручение сооружения

Рис. 7.6.Схема горизонтального перемещения устоя моста (а) и гидротехнического сооружения (б)