Тема 10, Реологічні властивості ґрунтів

Поняття про реологію. Реологічні явища: повзучість і релаксація. Роль реологічних явищ у несучій здатності і деформуванні основ споруд. Протікання процесу осадки ґрунтового масиву в часі Консолідація. //, сЛ 16-120,193-206; 2. с.287-303,207-218; 3. с.76-78; 7. с. 50-59].

В ідеально пружних матеріалах деформація відбувається з швидкістю поширення в них звуку, що має порядок 100 м/с. Тому, враховуючи звичайні розміри елементів конструкцій і споруд, вважають, що чисто пружна деформація відбувається миттєво.

Але в ґрунтах, як і в багатьох інших тілах (полімерах, асфальтобетонах та ін.), крім чисто пружних деформацій, обумовлених, наприклад, стискальністю мінеральних зерен, відбуваються уповільнені деформації, спричинені витисканням плівок зв'язаної води з контактів між частинками, деформуванням цементуючої речовини в цих контактах, витискуванням вільної води з пор по ходу її фільтрації із стисненої зони.

Закономірності зміни деформацій, напружень в матеріалах з часом вивчаються у „реології" (грец. „рео" - текти, „логос" вчення) - розділі механіки суцільних середовищ. Основними реологічними процесами є повзучість і релаксація.

Повзучістю називають явище збільшення відносної деформації в часі при постійному напруженніРозрізняють

затухаючу повзучість (швидкість розвитку деформаційспадає з часом), встановлену (швидкість розвитку деформацій) і

прогресуючу (швидкість деформації зростає аж до руйнування). При проектуванні намагаються забезпечити роботу ґрунтових основ споруд в стадії затухаючої повзучості.

Релаксацією називають явище довільного зменшення напруження в часі при постійній відносній деформації. В

процесі

релаксації ґрунт ніби розслабляється. Якщо в момент навантаження для деформування на величинувимагалось навантаження, яке викликає напруження, то в подальшому для підтримання первинно досягнутої повної деформації потрібне напруження, яке зменшується з часом. Якщо у різні моменти часурозвантажувати зразок, то можна переконатись, що в ході релаксації із збільшеннямпружна частина деформаціїв рівнянні (13) зменшується, а залишкова- зростає при постійній їх сумі, що дорівнює повній деформаціїствореній спочатку.

Супіски і суглинки здатні відрелаксовувати приблизно 20-50% початкового напруження, глини - 80% і більше.

Поступовий розвиток осадки споруд на водонасичених глинистих ґрунтах викликається спочатку ущільненням ґрунту, зумовленим витискуванням води з пор і її фільтрацією із зони стискування (етап фільтраційної консолідації), а потім - деформуванням тонких плівок води, оточуючих частинки, і каркасу ґрунту (етап вторинної чи в"язко-пластичної консолідації). Розроблені методи, які дозволяють прогнозувати хід осадки в часі.

Тема 11. Міцнісні характеристики ґрунту Міцність ґрунту як опір зсуву. Закон Кулона для тертя і граничного опору ґрунту зсуву. Поняття про кут внутрішнього тертя і питоме зчеплення. Експериментальне визначення характеристик опору зсуву. Опір зсуву незв^иязних і зв"язних ґрунтів.[1. с.96-111; 2. с.105-135;3. с.90-99;7. с.71-79;10. с.149-151].

При вивченні даної теми треба звернути увагу на різницю між уявленнями про міцність твердого тіла і ґрунту. Міцність

суцільного твердого тіла - це його здатність чинити опір руйнуванню, яким вважають поділ тіла на окремі частинки. Але осадові незцементовані ґрунти первинно складаються з окремих частинок, простір між якими заповнений водою і повітрям. У механіці ґрунтів руйнуванням вважається необоротний зсув однієї частини ґрунту відносно його другої частини по поверхні, яка їх відмежовує. Тому міцність ґрунту, характеризується його граничним опором зсувуякий здійснюється одиницею площі поверхні ковзання, по якій проходить зсув однієї частини ґрунту відносно другої.

Граничний опір ґрунту зсуву (або граничне дотичне напруження, яке витримує ґрунт перед моментом зсуву) відповідно до закону Кулона лінійно залежить від напруженнянормального відносно місця зсуву

(18)

де- кут внутрішнього тертя;- питоме зчеплення.

Чим більше стискуюче нормальне напруження, яке притискує зсунуті частини ґрунту одну до одної, тим більша між ними сила тертяна одиницю площі, яка розділяє їх. Чим

більше зчеплення, яке ніби склеює зсунуті частини ґрунту, тим більше дотичне напруження потрібно докласти, щоб викликати необоротний зсув.

З методикою експериментального визначення параметрів опору зсувустуденти ознайомляться під час виконання лабораторної роботи. Визначення значень цих величин пояснюється на прикладі розв"язання задачі 4 у підрозділі «Конірольні запитання і завдання».

Значеннянезв'язних ґрунтів залежать від мінералогічного складу частинок, збільшуються із зростанням розміру частинок, їх кутастості і щільності складу, а від вологості иеводонасиченого зернистого ґрунту залежать мало. Порядок значень для кварцових пісківЧасто приймають для

великоуламкових ґрунтів і пісків

Параметрдля зв"язних ґрунтів із сумою двох складових (за М.М.Масловим,) один з яких обумовлений

водоколоїдними зв'язками (оборотна частина зчеплення, що залежить від щільності й вологості і відновлюється після зсуву), а другий обумовлений твердими кристалічними і цементаційними зв'язками (- структурне зчеплення, що не залежить від щільності й вологості ґрунту, але чутливе до порушення його структури). Порядок значеньпри щільності сухого ґрунту, максимальній

для стандартного ущільнення,і вологості, що становить70% від межі текучості гранту, для супіску легкогодля суглинку легкого