- •Геологія як наука про землю.
- •Основи гідрогеології
- •Основи грунтознавства. Фізичні властивості грунтів
- •Інженерно-геологічна характеристика скельних ґрунтів.
- •Інженерно-геологічна характеристика великоуламкових ґрунтів і пісків.
- •Інженерно-геологічна характеристика глинистих ґрунтів.
- •Інженерно-геологічна характеристика природних мерзлих ґрунтів.
- •Інженерно-геологічна характеристика техногенних ґрунтів.
- •Механічні властивості грунтів. Експериментально-теоретичні передумови механіки грунтів.
- •Поняття про опір зрушенню у зв’язаних і незв’язаних ґрунтах.
- •Випробування ґрунтів на пряме зрушення.
- •Закон Кулона.
- •Загальні уявлення про грунт, як матеріал основ фундаментів.
- •Історичний огляд розвитку механіки грунтів.
- •Роздільний та сумісний розрахунок основ та фундаментів.
- •Визначення напружень у масивах грунту. Деформації у масивах грунту
- •Плоска та просторова задача для визначення напружено-деформативного стану у масивах грунту.
- •Задача ж.Буссінеска. Дія вертикальної зосередженої сили.
- •Визначення напружень від декількох зосереджених сил.
- •Основні припущення методу.
- •Порядок ведення розрахунку
Закон Кулона.
Як показують результати досліджень для незв'язних (сипучих) ґрунтів у межах звичайних для основ фундаментів більшості споруд (σ < 0,3...0,5 МПа), залежність між опором зрушенню τ та вертикальним напруженням σ можна прийняти лінійною з початку координат (рис. 4.12, б). Тоді ця залежність може бути виражена рівнянням
τ = σ∙tgφ,
де tgφ - коефіцієнт внутрішнього тертя сипучого ґрунту; φ - кут внутрішнього тертя ґрунту.
Ця залежність встановлена в 1773 р. французьким ученим Ш. Кулоном, зумовлює закон опору незв'язних (сипучих) ґрунтів зрушенню, який формулюють так: граничний опір сипучих ґрунтів зрушенню прямо пропорційний зовнішньому нормальному тискові. Це твердження називають законом Кулона.
Аналогічні дослідження зв'язних (глинистих) ґрунтів дають дещо складнішу криволінійну, особливо на деякій початковій ділянці σ0 залежність τ=f(σ), можливий графік якої наведено на рис. 4.13. Але при напруженнях σ = 0,05...0,5 МПа практично маємо пряму, котру описують рівнянням
τ = σ∙tgφ + с,
де с - питоме зчеплення ґрунту — відрізок, що відсікає на осі τ ця пряма.
Параметри φ та с є математичними параметрами експериментальної прямої для конкретного ґрунту й лише умовно названі кутом внутрішнього тертя і питомим зчепленням, бо фізика процесу руйнування ґрунту значно складніша. Рівняння є законом Кулона для зв'язних ґрунтів, який формулюють так: граничний опір зв'язних ґрунтів зрушенню при завершеній консолідації є функція першого ступеня нормального напруження.
4) Випробування грунтів пенетаційним способом та способом обертального зрізу.
М
Рис. 4.15 Схема пенетрацій-них досліджень
ґрунту.
Узагальнені показники результатів пенетраційних досліджень одержані В. Ф. Разорьоновим на основі рішень вісесиметричної задачі теорії граничної рівноваги. Для зв'язних ґрунтів Цим показником є відношення зусилля пенетрації Р до квадрата глибини занурення конуса, що має назву питомого опору пенетрації R, МПа. Для незв'язних ґрунтів використовують показник пенетраціїї U, Н/см3, що дорівнює відношенню зусилля пенетрації до куба глибини занурення конуса. За результатами випробувань будують графіки пенетраційних випробувань ґрунтів.
М
Рис. 4.16 Схема випробу-вання ґрунтів
методом обертального зрізу.
- кількісного оцінювання зміни стану та механічних властивостей різноманітних ґрунтів при будь-яких видах зовнішнього впливу на ґрунт (при зволоженні, висиханні, замерзанні, відтаванні, ущільненні тощо).
- контролю результатів механічних випробувань ґрунтів, виконаних традиційними методами;
- виявлення взаємозв'язку між показниками фізичного стану і характеристиками міцності.
Метод обертального зрізу включає повільне занурення наконечника з двома перпендикулярними відкрилками в ґрунт і вимірювання обертального моменту при повороті крильчатки. Схема досліджень показана на рис. 4.16. У лабораторії найчастіше використовують пенетрометр ЛП-1 із приставкою для обертального зрізу або прилад ЛПС-1 для сумісних випробувань конструкції В. Ф. Разорьонова та П. І. Ейзлера. Для досліджень звичайно використовують той же зразок ґрунту, що випробовувався пенетрацією (тільки з протилежного боку). Час витримки кожного ступеня обертального моменту теж 1-2 хвилини. За результатами обертальному зрізу будують графік залежності між величиною обертального моменту М і кутом повороту крильчатки β. Питомий опір обертальному зрізу τ визначають як відношення максимального моменту, що спричиняє зріз Мτ, до статичного моменту поверхні зрізу Кτ, м3 (см3) (або так звана стала крильчастого наконечника):
τ = Мτ/Кτ
Для водонасиченого глинистого ґрунту питомий опір обертальному зрізу τ можна ототожнити з величиною питомого зчеплення с". Для визначення кута внутрішнього тертя φ розраховують коефіцієнт пропорційності Kφ, який залежить від кута при вершині конічного наконечника (під час проведення пенетраційних досліджень) та кута внутрішнього тертя ґрунту:
Kφ = τ/R = c"/r.
За знайденим коефіцієнтом Kφ користуючись графіком φ=f(Kφ) визначають кут внутрішнього тертя φ".
5) Експериментально-теоретичні передумови механіки ґрунтів.