3. Прочностные характеристики грунтов, способы определения.

Прочностными характеристиками просадочных, как и обычных, грунтов являются удельное сцепление  и угол внутреннего трения, которые зависят от их степени влажности, структурной прочности и плотности

Угол внутреннего трения — характеризует трение между частицами грунта и в большей степени зависит от величины вертикального давления на грунт. Угол внутреннего трения φ для различных видов нескальных грунтов колеблется в следующих пределах: песчаных 25-43°; пылевато-глинистых 7-30°.

Коэффициент внутреннего трения - отношение приращения разрушающего касательного напряжения к соответствующему приращению нормального напряжения на поверхности сдвига.

Под сцеплением понимается сопротивление структурных связей всякому перемещению связываемых ими частиц грунта. Сцепление присуще пылевато-глинистым грунтам. Сопротивление сдвигу нескальных грунтов определяется силами трения и сцепления, величины которых зависят от вида грунта и его влажности. Сопротивление грунтов сдвигу является их важнейшим прочностным показателем. Оно необходимо для расчета устойчивости и прочности оснований, оценки устойчивости откосов, расчета давления грунтов на подпорные стенки и других инженерных расчетов. Разрушение грунта основания под фундаментом сооружения наступает, если действующие здесь касательные напряжения превышают сопротивление грунта сдвигу. Прочностные характеристики являются параметрами линейной зависимости τ = f(p). Для песчаных грунтов эта зависимость выражается формулой τ = P*tgφ, где:

τ - сопротивление грунта сдвигу (срезу), МПа; P - вертикальное давление на грунт, МПа; tgφ  - коэффициент внутреннего трения; φ- угол внутреннего трения, град.

Графически указанная зависимость изображается прямой, проходящей через начало координат (рис. 4.1).

В глинистых грунтах - τ = P*tgφ + C, где: С - удельное сцепление грунта.

Графически указанная зависимость изображается прямой, отсекающей отрезок на оси ординат. Угол внутреннего трения является углом наклона этой прямой к оси абсцисс. (рис. 4.1)

1- песчаный грунт, 2- глинястый грунт

Сдвиговые характеристики С и φ определяются экспериментальным путем в полевых или лабораторных условиях. Стандартная методика лабораторного определения сопротивления сдвигу песчаных и глинистых грунтов устанавливается Государственным стандартом. Определение сопротивления грунтов сдвигу производится методами:

- консолидированного (медленного) сдвига, при котором до приложения сдвигающего усилия образец уплотняют соответствующим вертикальным давлением. Испытание проводится в условиях свободного оттока воды (дренирования). Метод применяется для исследования грунтов в условиях уплотненного состояния и дает возможность оценить прочность основания построенного сооружения;

- неконсолидированного (быстрого) сдвига, при котором сдвигающее усилие прикладывается без предварительного уплотнения образца в условиях отсутствия дренирования. Метод применяется для исследования грунтов в условиях нестабилизированного состояния (для суглинков и глин при степени влажности S_r = 0,85 и показателе текучести J_L = 0,5).

Определение τ необходимо производить не менее чем при трех различных величинах вертикального давления P на трех образцах грунта, вырезанных из одного однородного по строению и составу монолита или, в необходимых случаях, на образцах, подготовленных в лаборатории.

Прочностные характеристики определяют по формулам

tg φ=(τ₃- τ₁)/(P₃-P₁), С = τ₁ - P_{1 *}tg φ.