- •Глава 1. Общее понятие. Предмет и задачи механики грунтов
- •Глава 2. Физические свойства грунтов
- •Глава 3. Механические свойства грунтов.
- •Глава 4. Напряжения в грунтовых сооружениях и основаниях
- •Глава 5. Прочность и устойчивость оснований………………………………………
- •Глава 6. Деформации грунтов, расчет осадки фундаментов. Несущая способность
- •Глава 7. Устойчивость откосов. Подпорные стены………………………………….
- •Глава 1. Общее понятие. Предмет и задачи механики грунтов.
- •1.1. Грунты и горные породы Общая классификация грунтов
- •1.2. Основные задачи механики грунтов
- •Глава 2. Физические свойства грунтов
- •2.1.Составные части грунтов и их свойства Грунт как многокомпанентная среда
- •2.1.1. Твердая фаза. Определение вида несвязных грунтов
- •2.1.2. Жидкая фаза
- •2.1.3. Газообразная фаза
- •Структурные связи в грунтах
- •Фазовые характеристики грунтов
- •2.2.1. Основные фазовые характеристики и методы их определения
- •2.2.2.Производные фазовые характеристики
- •2.2.3. Классификационные показатели грунтов
- •2.3. Водонепроницаемость грунтов. Закон Дарси
- •2.3.1. Фильтрация воды в грунтах. Закон Дарси.
- •2.3.2. Начальный гидравлический градиент
- •2.3.3. Гидродинамическое давление. Суффозия и кальматаж.
- •Глава 3. Механические свойства грунтов, их природа, характеристики и методы определения.
- •3.1. Компрессионные испытания грунтов Деформационные характеристики
- •3.2. Прочностные характеристики
- •3.2.1. Природа прочности горных пород (грунтов)
- •3.2.2. Предельное сопротивление грунтов сдвигу. Закон Кулона.
- •3.2.3. Испытание прочности грунтов по методу шарового штампа
- •3.2.4. Испытания грунтов на сдвиг при простом и трехосном сжатии
- •Иные методы испытания грунтов на сдвиг
- •Глава 4. Напряжения в грунтовых сооружениях и основаниях
- •Фазы работы грунта в основаниях сооружений
- •4.2. Распределение напряжений в основании сооружений от сосредоточенной силы.
- •4.3. Определение напряжений в основании сооружений от нагрузки, распределенной по площадке ограниченных размеров (прямоугольнику). Методом угловых точек.
- •4.4. Особенности оценки напряженного состояния оснований железнодорожных насыпей.
- •4.5. Влияние неоднородности основания на распределение напряжений.
- •4. Распределение напряжений от собственного веса грунта.
- •Глава 5. Прочность и устойчивость оснований
- •5.1. Понятие о прочности устойчивости оснований.
- •5.2. Оценка прочности грунтов основания без учета нормальных напряжений.
- •5.3.Оценка прочности грунтов с учетом нормальных напряжений
- •5.4. Первая критическая нагрузка. Расчетное сопротивление грунта.
- •5.5. Вторая критическая нагрузка по условию обеспечения общей устойчивости основания сооружений.
- •Глава 6. Деформации грунтов и расчет осадки фундаментов. Несущая способность оснований.
- •6.1. Виды деформации грунтов и причины их обусловливающие.
- •6.2. Упругие деформации грунтов и методы их определения.
- •Определение конечной осадки сооружения
- •6.4. Определение хода осадок во времени
- •6.5. Учет влияния на осадку сооружения соседних фундаментов.
- •6.5.1 Виды сопротивления основания.
- •6.5.2. Расчет несущей способности основания.
- •Глава 7. Устойчивость откосов. Подпорные стены.
- •7.1. Грунтовые откосы
- •7.1.1. Сопротивление грунта сдвигу.
- •Временные откосы
- •Методы расчета устойчивости откосов.
- •7.2. Скальные откосы
- •7.2.1. Общее понятие.
- •7.2.2. Физико-механические свойства скальных пород
- •7.3. Подпорные стены.
- •7.3.1. Общие понятия. Типы подпорных стенок
- •7.3.2. Оценка устойчивости подпорной стенки
3.2. Прочностные характеристики
3.2.1. Природа прочности горных пород (грунтов)
Под действием внешней нагрузки в отдельных точках (областях) грунта эффективные напряжения могут превзойти внутренние связи между частицами грунта, при этом возникнут сдвиги одних частиц или агрегатов их по другим и может нарушиться сплошность грунта в некоторых областях, т. е. Прочность грунта будет превзойдена.
Внутренние связи в различных породах зависят от свойств горных пород и грунтов (сил внутреннего трения, структурного оцепления Сс и связность Σω).
В скальных породах, подобных граниту или известнякам, превалируют жесткие необратимые связи структурного сцепления Сс.
В сыпучих, несвязных грунтах наибольшее значение приобретают силы внутреннего трения.
В глинистых грунтах наибольшее значение имеет связность Σω. При изменении условий (обезвоживания) могут проявиться силы внутреннего трения и структурного сцепления (компоненты сопротивляемости сдвигу).
Природа внутреннего трения в грунтах
Природа сил внутреннего трения в рыхлых сыпучих грунтах (песках) зависит от шероховатости частиц сыпучих пород. При воздействии на грунт сжимающих нормальных напряжений между частицами возникают силы трения, проявляющиеся при взаимном их смещении.
Удельная сила трения Sтр (её размерность кгс/см2, мПа) определяется по формуле:
Sтр=p*f (3.15)
где f – коэффициент трения, характеризующий шероховатость частиц песка.
Коэффициент трения можно выразить через трения φ(f=tgφ), тогда
Sтр=p*tgφ (3.16)
Угол внутреннего трения зернистых пород зависит от плотности их сложения, а показателем плотности является пористость n, выражаемая в процентах или в долях единицы. В этом случае
Sтр=p*tgφn
Для глинистых грунтов коэффициент f и угол внутреннего трения φ зависят от степени увлажнения породы (влажности). Учитывая это
Sтр=p*tgφω
Природа структурного сцепления Сс. Структурное сцепление придает породе жесткость и твердость. Этот вид сцепления объясняется наличием в породе жестких связей между слагающими частицами. Структурное сцепление особенно характерно для скальных пород, определяя их прочность.
В глинистых грунтах структурное сцепление выражено значительно менее ясно. В сыпучих грунтах (песок, щебень) структурное сцепление отсутствует. В плотных песках, песчано-гравелистых и галечниковых грунтах возникает некоторое взаимное зацепление зерен.
проявление структурного сцепления Сс.
Структурные связи имеют упругий характер определяющие степень деформируемости пород, их уплотняемость.
При разрушении структуры породы или грунта, структурные связи безвозвратно нарушаются и имеют необратимый характер.
Структурное сцепление может нарушиться:
при чрезмерной нагрузке (раздавливание структурного скелета);
при необратимом сдвиге;
при чрезмерном увлажнении.
В последнем случае происходит пучение (набухание) глинистых грунтов. Природа связности глинистых грунтов
Связность Σω характерна для глинистых пород и определяет их прочность.
В зависимости от степени увлажнения, глинистые породы могут многократно переходить из твердого состояния в полуразжиженное и наоборот, что можно наблюдать во время распутицы. На этом основана технология прессования сырцовых кирпичей. Пластические свойства глины известны скульпторам.
Таким образом, связность Σω в отличие от структурного сцепления Сс имеют обратимый характер. Это свойство определяется их водно-коллоидной природой.
Свойство глинистых грунтов пластически деформироваться и подвергаться пучению объясняются содержанием в породе каолинита Al2O3*2SiO2*2H2O, монтмориллонита Al2O3*4SiO2*nH2O.
Внутреннее сопротивление, препятствующее сдвигу частиц или агрегатов частиц слагается из внутреннего трения, сил сцепления, которые в свою очередь зависят от величины уплотняющих давлений, возникающих в точках и на площадках контактов частиц.
Показатели сопротивления сдвигу — это основные показатели сопротивления тел внешним силам.
Опытное определение сопротивления грунта сдвигу производится различными методами: по результатам прямого плоскостного среза, простого одноосного сжатия, трехосного сжатия, среза по цилиндрической поверхности, вдавливания и др.
указанными методами определяется максимальное (предельное) сопротивление грунта сдвигу, когда исчерпывается полностью сопротивление грунта сдвигающим усилиям.