10.Прочностные характеристики грунтов. Перечислите способы их определения в лабораторных и полевых условиях. Запишите основные закономерности.

Сопротивление сдвигу является показателем прочности грунта, оно обусловлено трением между частицами и структурными связями между ними. Испытания образцов чаще всего проводят в сдвиговых приборах методом прямого плоскостного сдвига. К образцу грунта прикладывают через штамп вертикальную нагрузку N и увеличивают силу Т до тех пор, пока не произойдет срез (скольжение) одной части образца по другой. В результате испытаний нескольких образцов получается зависимость сопротивления сдвигу:

П редельного и нормального напряжения ,

где – площадь образца.

Указанную зависимость принимают линейной (закон Кулона):

, где с – удельное сцепление, для песков с=0; φ-угол внутреннего трения. Сопротивление сдвигу можно исследовать также в трехосном приборе – стабилометр, в котором на цилиндрический образец с помощью жидкости создают боковое давление σ₂ , а осевое напряжение σ₁ увеличивают до тех пор, пока не произойдет разрушение образца. Путем построения касательной к кругам Мора находят зависимость - .

Можно использовать и аналитический метод, приняв где – угол предельного отклонения равнодействующей. Для песков, у кот с=0, . Для пылевато-глинистых грунтов и находят решением системы уравнений, получаемых в результате испытания 2-х образцов;

В практике инженерно-геологических изысканий для оценки прочности грунта широко применяют вращательный срез и статическое зондирование.

В 1 случае в грунт вдавливают и поворачивают вокруг оси 4-хлопастную крыльчатку. Предельное сопротивление сдвигу (без разделения на трение и сцепление) определяют по формуле:

, где – максимальный момент силы, необходимый для поворота крыльчатки в грунте; В – постоянный коэффициент, зависящий от размеров крыльчатки

При статическом зондировании в грунт с помощью гидравлической системы внедряют стандартный конический зонд. По сопротивлению , (N – усилие, необходимое для погружения зонда в грунт; А=10 см² – площадь зонда) с помощью графиков определяют угол внутреннего трения и удельное сцепление.

11. Какая характеристика грунта является основной при расчете осадки основания. Ее определение в лабораторных и полевых условиях и интервалы изменения для различных грунтов.

Сжимаемость грунта под нагрузкой обусловлена изменением объема пор, то есть переупаковкой частиц. Испытания грунта на сжимаемость проводят, как правило, в компрессионных приборах (одометрах) без возмож­ности бокового расширения

Схема компрессионной прибора: I-поршень; 2-гильза 3-образец грунта; 4-перфори-рованное днище; 5-камера с водой.

Р езультаты испытаний представляют графически в виде компрессионной кривой

ε- относительная деформация, ; S – осадка образца; е- коэффициент пористости; р – давление под поршнем; N – усилие, действующее на поршень; А – площадь поршня (образца)

коэффициент пористости на каждой ступени нагрузки вычисляют по формуле: , е₀ – начальный коэффициент пористости. Выполнив линейную аппроксимацию кривых в заданном интервале давлений, получают модуль деформации грунта, который используют для расчета осадок оснований сооружений:

или , где

- тангенс угла наклона аппроксимационных прямых к оси ординат; β –учитывает отсутствие поперечных деформаций образца при испытаниях ; v - коэффициент поперечной деформации(Пуассона).

Наиболее надежным способом определения модуля деформаций являются штамповые испытания.

Испытание грунта статической нагрузкой:

1-анкер; 2-домкрат 3-упорная балка; 4-штамп.

Р асчетная формула имеет вид ,

где - коэффициент, принимаемый для круглых жестких штампов = 0,8; - диаметр штампа;

- тангенс угла наклона аппроксимационной прямой к оси ординат.

Модуль деформации грунта зависит от расчетного интервала давлений. Для песков и крупнообломочных грунтов

Е>20МПа, глины и суглинки 10-25 МПа, для илов и торфов менее 5МПа. Грунты с Е<5 МПа считаются слабыми.

Способы определения: штамповые испытания, стабилометр, прессиометр, статическое зондирование.