vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

9

скелета грунта – Q0 = 100 г; полный вес образца - Q = 120 г; вес воды в порах

Q2 = 8 г; объём твердых частиц грунта – V0 = 35,09 см3; полный объём образца - V = 64,52 см3; влажность грунта на границе раскатывания - WP

=10%; влажность грунта на границе текучести - WT = 18%.

Решение

n 0,4

6.Коэффициент пористости - 0,68;

1n 1 0,4

7.Объёмный вес грунта в водонасыщенном состоянии -

Значения числа пластичности и коэффициента консистенции указывают на то, что грунт в данном примере является суглинком твердой консистенции;

10.Полная влагоёмкость грунта-

Задача 2. Определить физические свойства мелкого песка при следующих исходных данных: вес скелета грунта – Q0 = 100 г; полный вес образца - Q =

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

10

125 г; вес воды в порах Q2 = 14 г; объём твердых частиц грунта – V0 = 37,04

см3; полный объём образца - V = 67 см3.

Решение

классификации, представленной в курсе лекций, при = 0,65 песок отно-

сится к категории средней плотности;

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

4

кривой нагрузки. Это объясняется тем, что в грунтах, кроме упругих,

проявляются и остаточные деформации, которые зачастую преобладают над упругими. Остаточные деформации обусловливаются нарушением струк-

турных связей и относительным смещением частиц грунта, возникающими в процессе уплотнения. Такие деформации являются необратимыми.

Уплотняемость грунта оценивается коэффициентом уплотнения а. Он выражает отношение разности коэффициентов пористости и разности соответствующих им давлений и имеет размерность см2/Н.

Из рассмотрения участка кривой АВ (рис. 3) имеем

Криволинейная зависимость коэффициента пористости от давления показывает, что коэффициент уплотнения в процессе сжатия изменяет свою величину.

Для целей реального проектирования величину а можно определить в пределах участка компрессионной кривой, соответствующего давлению на грунт от сооружения (например, участка АВ, где а = tg).

Рис. 3. Определение параметров отрезка компрессионной кривой Зависимость (1) выражает один из основных законов механики грунтов -

закон уплотнения. Ей принадлежит ведущее место в практических расчетах осадок оснований сооружений.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

5

Закон уплотнения формулируется так: при небольших изменениях уплот-

няющих давлений изменение коэффициента пористости прямо пропорцио-

нально изменению давления.

Именно это условие (деформация прямо пропорциональна давлению)

позволяет заменить в действительности криволинейную зависимость -

линейной, что делает возможным применить закономерности теории упругости к рыхлым (дисперсным) грунтам.

Знание величины коэффициента уплотнения а дает возможность инженеру произвести и общую качественную оценку грунта как основания для сооружения. Полезно запомнить, что в зависимости от величины коэффициента уплотнения для давления 15 - 20 Н/см2 грунты по степени сжимаемости приближенно делятся на три вида: 1) при а <. 0,001 см2/Н -

грунт слабо сжимаемый; 2) при а = 0,001 - 0,006 см2/Н - грунт средне сжимаемый; 3) при а > 0,006 см2/Н -грунт сильно сжимаемый.

3. Коэффициент бокового давления и расширения грунта

Грунт, который испытывается в компрессионном приборе под действием вертикальной нагрузки , деформируется только в направлении оси z (рис. 4).

Рис. 4. Схема обжатия грунта в компрессионном приборе.

Боковые деформации в направлении осей х и у равны нулю, так как стенки прибора обладают большой жесткостью.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

6

Если обозначить нормальные напряжения в скелете грунта, параллельные оси z, через z, а параллельные осям х и у - через x и y для условий сжатия в компрессионном приборе, то можно написать

В теории сыпучих тел установлено, что для песков (сыпучих тел), находя-

щихся в состоянии предельного равновесия, величину можно вычислить по формуле

где - угол внутреннего трения грунта.

Лабораторное определение коэффициента бокового давления, как для сыпучих, так и для связных грунтов может быть произведено на приборе трехосного сжатия - стабилометре, схема которого приведена на рис. 5.

Устанавливая образец 12, заключенный в тонкую резиновую оболочку, в

прибор, можно, загружая поршень 11 силой Р, создать любое предельное сжатие образца интенсивностью 1. Нагнетая же через трубку 12 в

замкнутую камеру 15 воздух или жидкость, можно создать любое боковое сжатие образца интенсивностью 2,.

В процессе испытания можно так подобрать напряжения 1 и 2, что боко-

вые деформации x, и y будут равны нулю. Тогда соотношение 2 .

1

определяет величину коэффициента бокового давления.

По данным ряда исследователей, для песков = 0,40 - 0,42, а для глин = 0,70 - 0,75.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

7

1 - база прибора; 2 - верхняя дренажная трубка; 3 - резиновые манжеты; 4 - стяжной болт; 5 - стенка прозрачного цилиндра; 6 - шток; 7 - диск штока; 8 - стопорный винт; 9 - крышка прибора; 10 — тяга грузовой рамы; 11 - подвижный поршень; 12 - образец грунта; 13 - резиновая оболочка; 14 - неподвижный поршень; 15 - трубка для подачи воды; 16 - нижняя дренажная трубка.

Рис.5 Схематический разрез стабилометра типа ДИИТ.

Вгрунтах зависимость между напряжениями и полными деформациями может быть принята линейной в форме = E (закон Гука).

Вслучае трехосного напряженного состояния полную деформацию грунта

внаправлении какой-либо оси, например X, можно представить в виде

где - коэффициент Пуассона грунта, т. е. отношение поперечной относи-

тельной деформации (сжатия) к продольной относительной деформации.

Значение может быть выражено через коэффициент бокового давления .

Вследствие того что определяет соотношение главных напряжений в усло-

виях отсутствия боковых деформаций зависимость (5) принимает следующий вид:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

8

Из зависимости (7) можно получить значение коэффициента бокового дав-

ления

Учитывая значения для соответствующих грунтов, по (7) вычислены сле-

дующие значения :

Для изотропных тел = 0,25, для стали; = 0,30, для резины = 0,50.

Таким образом, оказывается, что для грунтов имеет приблизительно те же значения, что и для твердых тел.

4. Определение сопротивления грунта сдвигу

Наиболее простым и распространенным в практике является способ определения сопротивления грунта сдвигу в односрезном приборе, схема которого представлена на рис. 6. Прибор состоит из цилиндра разрезанного по высоте на две части с зазором между ними. Одну из половин цилиндра

(верхнюю или нижнюю) закрепляют неподвижно, а другая половина может параллельно перемещаться.

Образец грунта помещают в прибор, между двумя дырчатыми пластинками, и через жесткий поршень загружают образец возрастающей нагрузкой Рi .

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

9

Pi

Si

Рис.6. Схема односрезного прибора для испытания грунта на сдвиг Путем приложения горизонтальной силы Si, грунт срезается по пунктирной

линии в результате смещения одной части цилиндра относительно другой.

Сопротивление грунта сдвигу определяется по формуле

где F - площадь образца грунта в плоскости сдвига.

Прикладывая вертикальную нагрузку ступенями и выждав стабилизацию сжатия образца, производят срез и данные опыта наносят на график,

выражающий зависимость между нормальным напряжением i, и касатель-

ным напряжением i, (рис. 7).i,Н/см2

Рис.7. График сопротивления сдвигу связных грунтов При испытании песчаных грунтов, не обладающих сцеплением между час-

тицами, в начале опыта не загружают образец вертикальным давлением, (т. е.

= 0), и пренебрегают по малости собственным весом, практически принимая = 0. В координатной системе - эта точка часто принимается