17. Испытания грунта штампом.

Испытания проводятся в шурфе (котловане) или в скважине. Путем создания давления на грунт (на дно шурфа или скважины) жестким круглым штампом, стандартной площади (600, 1000, 2500, 5000 см²) и замера осадок этого штампа. Нагрузка и соответствующее давление на грунт прикладывается возрастающими ступенями.

1 – Дно котлована или шурфа

2 – штамп с площадью опирания 5000 см²

3 – гидродомкрат

4 – балка

5 – анкерная свая

Результат оформляется в виде графика.

Линейный участок графика до давления Р₁ позволяет считать грунтовый массив линейно-деформируемым полупространством. Это значит, что в этом диапазоне давления, напряженное состояние грунта можно описать уравнением ТУПР. Используя решение задачи об осадке, жесткого штампа. Шлейхер получил формулу:

E = w(1-µ₀²)p*(D/S) кгс/см², кПа

w – Коэффициент учитывающий форму штампа (квадрат=0,83; круг=0,78)

Р – давление, на графике это Р₁, ближе к концу линейного участка.

D – диаметр штампа, см.

18. Полевые методы определения модуля деформации грунтов.

К полевым методам определения модуля деформации грунта относят 1) Испытания грунта штампом [см.№17] 2) Прессиометрические испытания 3) Статическое зондирование.

Прессиометрические испытания проводят в полости пробуренной скважины на заданных глубинах. Они заключаются в нагружении грунта, горизонтальной и радиальной нагрузок стенок скважин, и замере радиальных смещений. Прессиометр прибор имеющий цилиндрическую камеру способную расширяться в радиальных направлениях. Достоверность испытаний высокая, но они отражают деформативность грунта не в вертикальном, а горизонтальном направлении. Грунты не всегда изотропны. Кроме того, оборудование для испытаний сложное и производство в России не налажено.

Статическое зондирование – это вдавливание в грунт специального устройства – зонда (стержня с коническим наконечником, d=36 мм) При вдавливании изменяется сопротивление грунта под наконечником и по боковой поверхности. Затем составляется таблица, позволяющая по этим сопротивлениям определять модуль деформации грунта: E=7q_s, где q_s-сопротивление грунта под наконечником,

E= 10.52*q_s^1/2.

19. Влияние условий сжатия на поведение грунта под нагрузкой.

Рассматривается три способа определения характеристик сжатия.

а) Свободное сжатие: Сопротивление грунта сжатию небольшое и образец быстро разрушается.

б) При невозможности бокового расширения: Сначала деформации сжатия быстро возрастают, затем замедляются и при полном уплотнении прекращаются.

в) При ограниченном боковом расширении: Окружающая деформируемую зону масса грунта препятствует его расширению. Сопротивление больше чем при свободном расширении, но меньше чем в обойме.

E₀=β*E₀^k, где β=(1-(2µ₀²/1- µ₀)).

20. Сопротивление грунтов сдвигу. Основные понятия.

Сопротивление грунта сдвигу (предельное) может быть установлено испытанием его образцов на прямой сдвиг (срез), путем трехосного сжатия, вдавливанием штампа с шаровой или конусообразной поверхностью, по результатам среза грун­та крыльчаткой по цилиндрической поверхности и другими спо­собами.

Рассмотрим равновесие отдельной частицы песчаного грунта на открытом откосе.

φ – угол естественного откоса.

Из рассматриваемого равновесия этой частицы можно написать следующее уравнение: f = T/N = (Gsinφ)/(Gcosφ) = tgφ, T - сдвигающая сила, S – удерживающая сила,G – сила тяжести, N – нормаль к плоскости сдвига, f – коэффициент трения.

Под действием внешней нагрузки в отдельных точках грунтового массива напряжения могут превысить связи между частицами. При этом возникают скольжения и сдвиги одних частиц или агрегатов по другим и может нарушиться сплошность грунта, т.е. прочность его будет превышена. Под прочностью подразумевается свойство материала сопротивляться разрушению или развитию больших пластичных деформаций, приводящих к недопустимым искажениям формы тела. С – уд сцепление грунта.- характеризует связность гр, зависит от наличия жестких и водно-коллоидных связей, структуры грунта.

Глина: до 25⁰ ; С до 1 кгс/см²

Песок: до 30⁰ ; С до 0,1 кгс/см²

Внутренние сопротивления препятствуют сдвигу частиц. В идеально сыпучих телах будет лишь трение, возникающее в точках контакта частиц. В идеально связных грунтах (вязкие дисперсные глины) перемещение частиц будут сопротивления только внутренних структур связей и вязкость водно-коллоидных оболочек. Природные глины обладают как вязкими (водно-коллоидными) так и жесткими кристаллическими связями, до тех пор пока действие напряжений внутренних связей не преодолены. Глины ведут себя как твердые тела, обладающие лишь упругими связями сцепления. Под силами сцепления будем подразумевать сцепление структурных связей всякому перемещению связных частиц независимо от величины внешнего давления. Если нагрузка будет такова, что эффективные напряжения превзойдут прочность жестких структурных связей. То в точках контакта частиц и по поверхности их водно-коллоидных оболочек сдвижению частиц будут сопротивляться еще оставшиеся и вновь возникающие водно-коллоидные связи.

Для характеристики сил трения между частицами внутри массива вводиться понятие угла внутреннего трения - φ и уд. сцепление – С. tgφ – характеризует соотношение между нормальным и сдвиговым напряжениями внутри массива, а С – сопротивление структурных связей всякому перемещению. φ и С – основные прочностные показатели сопротивления грунта сдвигу.

21. Основные понятия теории прочности грунта.(+СМ вопрос №23)

Под прочностью в широком смысле слова под­разумевают свойства материала сопротивляться разрушению или развитию больших пластических деформаций, приводящих к недо­пустимым искажениям формы тела. До настоящего времени в физи­ке не разработана единая теория прочности, и для различных мате­риалов используются те теории, которые показывают наилучшее соответствие результатам экспериментов.

Применительно к песчаным грунтам еще в 1773 г. француз­ским ученым Ш. Кулоном было экспериментально установлено, что их разрушение происходит за счет сдвига одной части грунта по другой. Сопротивление сдвигу песчаных и крупнообломочных грунтов возникает в основном в результате трения между пе­ремещающимися частицами и зацепления их друг за друга. Со­противление растяжению в этих грунтах практически отсутствует, поэтому часто песчаные и крупнообломочные грунты называются сыпучими.

Такая же концепция прочности (разрушение за счет сдвига) была позже распространена и на глинистые грунты. Однако процесс разрушения в них развивается значительно сложнее. Имеющиеся в них водно-коллоидные и цементационные связи обеспечивают глинистым грунтам некоторое сопротивление растяжению. Эти грунты часто называют связными.

Сопротивление сдвигу грунтов очень сильно зависит от их плот­ности, влажности, гранулометрического и минерального состава, напряженного состояния. Характеристики сопротивления сдвигу грунтов рассматриваются как прочностные показатели и всегда определяются экспериментально.