5.7. Особливості деформування різних типів грунтів

Особливості деформування грунтів по-різному проявляються у різних видів

грунтів і істотно залежать від стану грунту та інтенсивності діючих нагрів-

зок.

Монолітні скельні грунти при навантаженнях, що виникають в результаті будівництва

промислових і цивільних споруд, звичайно можуть розглядатися як практично

деформуються тіла. Однак тріщинувата скеля і розбірний скельний грунт володіють

деякої деформируемостью. Зруйновані структурні зв'язки в скельних грунтах з су-

іменем не відновлюються.

Об'ємні деформації великоуламкових і однорідних за гранулометричному со-

ставу піщаних грунтів у значній мірі обумовлюються пружним стисненням частинок, а

в міру збільшення навантаження - пластичним руйнуванням контактів між ними. У неод-

нородних пісках будуть розвиватися значні деформації ущільнення. У водонасищен-

них піщаних грунтах це супроводжується віджимання води з пор. Оскільки розміри пір в

піщаних грунтах щодо великі, процес консолідації в них протікає значно

швидше, ніж в глинистих грунтах. Зсувні деформації в великоуламкових і піщаних

грунтах відбуваються за рахунок взаємного переміщення частинок з урахуванням руйнування контактів.

Найбільш складно розвивається процес деформування в глинистих грунтах. Обсяг-

ні деформації в них пов'язані з більш щільною переупаковка часток, оточених плівка-

ми зв'язаної води, зі зменшенням обсягу часу, з віджиманням поровое води і пружним стисненням затиснених бульбашок повітря. Зсувні деформації в глинистих грунтах головним об-

разом пов'язані з переміщенням і переупаковка часток, оточених гідратної оболонкою.

Інтенсивність прояву деформацій у глинистих грунтах у великій мірі залежить

від характеру структурних зв'язків і величини діючих навантажень. При навантаженнях, не пре-

підвищують структурної міцності, глинисті грунти можуть проявляти пружні властивості.

Подальше збільшення навантаження викликає поступове руйнування структурних зв'язків та

інтенсивне ущільнення грунту. Зруйновані водно-колоїдні зв'язку з часом віднов-

навливаются, і після ущільнення глинистого грунту спостерігається його зміцнення.

Розміри пір в глинистих грунтах вкрай малі, тому процес консолідації в них

протікає дуже повільно. Деформації можуть не стабілізуватися протягом багатьох мі-

ців, років, навіть десятиліть. Також повільно можуть розвиватися і процеси повзучості, свя-

занние з взаємним зміщенням часток, оточених водними плівками, поворотом, вигином

і руйнуванням окремих частинок.

6. Стійкість укосів і схилів, тиск грунту на підпірні стіни

6.1. Загальні положення

Укосом називається штучно створена поверхню, яка обмежує природ-

ний грунтовий масив, виїмку чи насип. Укоси утворюються при зведенні різного

роду насипів (дорожнє полотно, дамби, земляні греблі і т. д.), виїмок (котловани,

траншеї, канали, кар'єри і т. п.) або при перепрофілюванні територій.

Схилом називається укіс, освічений природним шляхом і обмежує масив

грунту природного складання.

Укіс відрізняють від схилу великим кутом нахилу вільної поверхні до горизон-

талі. За різними літературними джерелами укосом називають схил з кутом нахилу

вільної поверхні до горизонталі понад 30 °. Нормативна класифікація грунтових

масивів, поділяють їх на схили і укоси, відсутня. У зв'язку з цим наведені

вище визначення укосу є умовними.

Масив грунту при певних умовах може втратити стійкість і в результа-

ті цього перейти зі стану статичної рівноваги в стан руху. Таке стану

ня грунтового масиву називається зсувом. Прийнята класифікація зсувів заснована

на схемах втрати стійкості грунтового масиву. Розрізняють такі види зсувів:

зсуви обертання; зсуви ковзання; зсуви розрідження (рис. 6.1).

Для зсувів обертання характерна форма втрати стійкості грунтового масиву в

вигляді руху по криволінійній поверхні з обертанням. Зсуви ковзання називають

також пристінними зсувами, оскільки їхній рух при порушенні рівноваги відбувається

за заздалегідь відомим площинах, що є площинами контакту грунтового масиву з

стійкими гірськими породами. Зсувами розрідження називають грязьові потоки раз-

жіженного водою грунту за виробленими руслах річок і тельвегам, наприклад, селеві пото-

ки. Механіка грунтів вивчає перші два типи зсувів. Порушення рівноваги масиву

грунту може відбуватися раптово зі сповзанням значних мас грунту.

Основними причинами втрати стійкості укосів і схилів є:

• пристрій неприпустимо крутого укосу чи підрізання схилу, що знаходиться в со-

стоянні, близькому до граничного;

• збільшення зовнішнього навантаження (зведення споруд, складування матеріалів

на укосі чи поблизу його бровки);

• зміна внутрішніх сил (збільшення питомої ваги грунту при зростанні його

вологості або, навпаки, вплив вісового тиску води на грунти);

• неправильне призначення розрахункових характеристик міцності грунту або зниження

його опору зрушенню за рахунок, наприклад, підвищення вологості;

• прояв гідродинамічного тиску, сейсмічних сил, різного роду ді-

наміческіх впливів (рух транспорту, забивання паль і. т. п.).

Стійкість укосу з ідеально сипучого грунту. Укіс з ідеально сипкого грунту має вільну поверхню, нахилену до горизонтальной площині під кутом α (рис. 6.2). Елементарна частка грунту на вільній поверхні відчуває силу тяжіння G, яку можна розкласти на нормальну N і дотичну T до похилій поверхні компоненти:

Елементарна частка грунту утримується на похилій поверхні силою тертя, що дорівнює добутку нормальної компоненти сили тяжіння на коефіцієнт тертя. Позначимо коефіцієнт тертя як тангенс кута внутреннего тертя φ. Тоді з рівняння рівноваги проекцій всіх сил на похилу площину

кістка отримаємо:

Отриманий результат можна узагальнити у вигляді наступного визначення: кут Накло-

на до горизонтальної площини вільної поверхні укосу, складеного ідеально

сипучим грунтом, дорівнює куту внутрішнього тертя цього грунту. Цей результат можна

використовувати в якості теоретичної основи експериментального методу за визначенням

кута внутрішнього тертя сипкого грунту.