5. Общее понятие об основных закономерностях механики грунтов.

Главной особенностью природных грунтов является то, что это дисперсные тела в связи с чем твердые минеральные частицы занимают только часть Vгр, а остальную часть занимают поры. Поэтому при действии внешних сил в грунтах по мимо закономерностей присущих сплошным телам возникает ряд особенностей, которые определяются следующими законами:

- Сжимаемость грунтов – зависимость изменения коэффициента пористости грунта от изменения внешнего давления (компрессионная зависимость)характеризует уплотняемость грунтов, которая выражается в уменьшении расстояния между частицами грунта и понижении объема пор.

- Водопроницаемость – обусловленная пористостью грунта, фильтрация воды в порах под действием нешних сил и скорость фильтрации зависит как от величины внешних сил, так и от величины объема пор. Зависимость параметров фильтрации внешней нагрузки, устанавливается законом фильтрации. - Предельное сопротивление грунтов сдвигу – обусловлено трением частиц по поверхности, а так же силами сцепления, поэтому ПСГС это основная прочностная характеристика грунтов, которая определяется через угол внутреннего трения (фи) и сцепление ( с ). - Линейно-деформируемые тела – т.е. считаем что в некотором интервале давления существует линейная зависимость между деформациями и напряжениями в грунте.

6. Сжимаемость грунтов, закон уплотнения. Компрессионная кривая, коэффициент сжимаемости –m₀, коэффициент относительной сжимаемости m_v. Сжимаемость грунтов-зависимость изменения коэффициента пористости грунта от изменения внешнего давления (компрессионная зависимость). Она характеризует уплотняемость грунтов, которая выражается в уменьшении расстояний между частицами грунта и уменьшение объема пор. Сжимаемость сопровождается переупаковкой частиц в более компактное положение, при этом из пор грунта выдавливается вода, что приводит также к изменению влажности. А за счет уменьшения пористости происходит увеличение плотности грунта. Уплотнение изучат под действием нагрузки в условиях их полного водонасыщения, когда все поры грунта заполнены водой. Основным прибором для лабораторного определения служит компрессионный прибор или одометр.

В реультате сжимаемости происходит изменение объема пор: е_i=е₀-Δn/m (n-пористость, m-объем твердых частиц)

Изменение объема пор Δn=Si*F, m=const=F*H/(1+e₀), e₀-начальный коэффициент пористости.

(*)е_i=е₀-Si*(1+e₀)/H – уравнение компрессионной кривой.

Поскольку в практике строительства давление на грунт оснований сооружений как правило не превышает 100-300кПа, то участок компрессионной кривой в этих пределах можно заменить отрезком прямой линии. tgα=(e₁-e₃)/Pi=m₀, m₀-коэффициент сжимаемости. (**)е_i=е₀- m_0*Pi. Продифференцировав ур-е (**)получим закон уплотнения dе_i= - m_0*dPi: Изменение коэффициента пористости прямо пропорционально изменению внешнего давления. Знак «-» показывает, что происходит изменение (уменьшение) объема пор.

Из (*) и (**) можно записать: m_0*Pi= Si*(1+e₀)/H => m₀/(1+e₀)= Si/ H* Pi=m_v – коэффициент относительной сжимаемости.

Физический смысл m₀: изменение коэффициента пористости на единицу действующего давления. Физический смысл m_v: деформация Si, приходящаяся на единицу действующего давления.

7.Водопроницаемость грунтов, закон фильтрации для сыпучих и связующих грунтов. Коэффициент фильтрации. Начальный градиент напора.Напряжение воды в порах грунтах необходим некоторый ингредиент опоры, который может быть вызван различными физическими факторами и глобальным образом зависят от расположения точек, высотных отметок, так и от внешнего давления сооружения. Чем выше скорость давления воды(фильтрации) тем больше гидравлический градиент. H1, H2- действующие напора Закон фильтрации - Расход воды в единицу времени через единицу площади поперечного сечения грунта или скорость фильтрации прямо пропорционально гидравлическому градиенту, где K_ф – коэффициент фильтрации

Коэф. фильтрации равняется скорости фильтрации при градиенте =1. Процессы фильтрации в сыпучих и связующих грунтах имеют свои особенности в сыпучих грунтах, в песках фильтрация начинается при при возникновении гидравлического градиента, которого можно представить графически:

V_ф V_ф

i

i₀ i

(для песков) (для глины)

В связных пылевато глинистых грунтах фильтрация начинается при некотором начальном градиенте напора.

i₀ – начальный градиент фильтрации.