- •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
2.1.2. Жидкая фаза
Наличие жидкой фазы оказывает большое, часто определяющее влияние на свойства грунтов. Поровая жидкость преимущественно представлена водой. В зависимости от интенсивности электромалекулярных сил поровую воду разделяют на несколько видов: прочносвязанную, рыхлосвязанную и свободную. Прочно- и рыхлосвязанную иногда называют физическисвязанной водой.
Прочносвязанная вода удерживается на поверхности частиц настолько сильно, что по своим свойствам приближается к твердому телу, представляя с грунтовой частицей единое целое. Она в грунте практически не перемещается, обладает вязкостью, упругостью и прочностью на сдвиг (модуль сдвига приближается к модулю сдвига свинца). Температура замерзания прочносвязанной воды низкая (при t=-70оС остаётся незамёрзшей 7% воды, полностью она замерзает при t=-195оС, а плотность повышается до 1,4 г/см3)
Количество прочносвязанной воды, содержащейся в грунте при обычных температуре и давлении называют гигроскопической влажностью, а максимально возможное количество прочносвязанной воды в грунте называют максимальной гигроскопичностью.
Рыхлосвязанная вода отличается от прочносвязанной меньшим уровнем энергии связи. Иногда эту воду называют пленочной. Она замерзает при более высокой температуре. При передаче давления на грунт рыхлосвязанная вода может из него удаляться, а под действием электрических сил перемещаться к частицам с большим электрическим потенциалом (т. е. с более тонкой гидратной оболочкой). Такое движение называется миграцией влаги.
Суммарное количество в грунте прочносвязанной и рыхлосвязанной воды называется молекулярной влагоёмкостью.
Кроме набухания и усадки физически связанная вода обусловливает другие свойства глинистых грунтов — пластичность, морозное пучение и др. При действии резких динамических нагрузок на глинистый грунт часть связанной воды теряет связь с поверхностью частиц грунта и временно переходит в свободную воду. При этом резко снижается прочность и возрастает деформируемость грунта, который может переходить в плывуновое состояние. Это явление называется тиксотропией.
Кроме связанной воды твердые частицы удерживают на некотором расстоянии у своей поверхности катионы некоторых элементов, связывающих по несколько молекул воды. Такую воду называют диффузионной.
Свободная вода — это вода в порах грунта, менее подверженная или неподверженная действию электромагнитных сил. Свободную воду делят на гравитационную и капиллярную. Гравитационная вода обладает свойствами обычной воды и перемещается под действием силы тяжести. Перемещение капиллярной воды по тонким порам обусловлено силами поверхностного натяжения. Замерзает вода при t~00С.
2.1.3. Газообразная фаза
Поровой газ подразделяют на свободный, защемлённый и растворённый.
Свободный газ через поровое пространство сообщается с атмосферой и не оказывает существенного влияния на механические свойства грунтов.
Защемлённые (замкнутые) газы с атмосферой не сообщаются. Они характерны, главным образом, для глинистых грунтов. Наличие защемлённых газов в порах вызывает появление поверхностных сил натяжения и резко уменьшает водопроницаемость грунтов, обусловливает сжимаемость поровой воды, увеличивает упругость грунта в целом.
Растворенные газы, взаимодействуя с поверхностью частиц, могут вызывать различные химические реакции и изменять механические свойства грунтов. При повышении температуры или при снижении давления на грунт растворенные газы начинают выделяться из поровой жидкости. При этом может происходить значительное разуплотнение грунта, следовательно снижение его прочности и повышение деформируемости.