6 Опір зсуву незв'язних ґрунтів

Опір зсуву незв'язних ґрунтів залежить від мінералогічного складу часток, збільшується зі збільшенням розміру часток, їх кутастості і міри ущільнення, а від вологості не водонасиченого великоуламкового чи піщаного ґрунту τ_гр не залежить (для кварцових пісків φ=36-46˚, С<0,008Мпа). Тому при σ<5Мпа практично вважається . Опір зсуву незв'язних ґрунтів створюється за рахунок тертя між зернами при їх відносному переміщенні у вузькій смузі , що оточує площину зрізу.

У зоні, що прилягає до площадки ковзання в початковій стадії процесу зсуву щільний зернистий ґрунт розпушується, а пухкий -ущільнюється. Зміна об`єму грунту, що відбувається при зсуві, називається ділатансією (dilatancy, О. Рейднольдс, 1885г). На розрихлення, що передує зсуву щільного зернистого ґрунту, витрачається робота.

Тому опір зсуву щільного зернистого ґрунту більший ніж у пухких (для одного і того ж піску на 6-12˚ більше φ);

Як tgφ≈0.55/е, де е – коефіцієнт пористості.

По тій же причині чим крупніше і гострокутні частки, тим більше φ.

Наприклад, деякі гірські і яружні піски мають φ більше ніж окатані річкові і дюнні. При відсипанні незв'язний ґрунт відкладається у вигляді конуса, твірна якого складає з горизонтальною площиною гострий кут, що називається кутом природного укосу β.

З умов рівноваги елементу поверхневого шару ясно, що β=φ, тобто кут природного укосу незв'язного ґрунту приблизно дорівнює куту внутрішнього тертя цього ґрунту. Очевидно, що для зв'язного ґрунту β>φ.

24 Деформаційні характеристики стискуваності ґрунту

Стискуваністю називається здатність ґрунту зменшуватись в об’ємі під дією навантаження. Стискуваність нескельного ґрунту залежить від зернового складу, щільності упаковки, вологості і умов стиснення.

В реальних умовах роботи багатьох споруд грунт зазнає стискування під дією вертикального тиску, не маючи можливості бокового розширення в горизонтальному напрямку. Такі умови створюються, наприклад, при передачі навантаження на ґрунт жорстким фундаментом великих розмірів в плані, або навантаження від шару ґрунту, укладеного поверх існуючого ґрунтового масиву.

В цьому випадку вся “денна” поверхня масиву завантажена суцільно-рівномірним нормальним навантаженням.

Схема стиску ґрунтового масиву рівномірним суцільним навантаженням без можливості бокового розширення

Ґрунт стискується без можливості бокового розширення, як в жорсткому циліндрі з гладкими стінками.

П ри цьому елемент, який виділений всередині масиву, буде зазнавати дію вертикального стискуючого напруження, яке дорівнює інтенсивності навантаження σ_z=p, а також горизонтальних стискуючих напружень σ_x, які перешкоджають боковому розширенню і складають певну частку від вертикального напруження

, де коефіцієнт бокового тиску

Дотичні напруження по вертикальним і горизонтальним граням елементу не з`являються. Таким чином, при суцільному рівномірному завантаженні поверхні масиву деформації відбуваються тільки в вертикальному напрямку.

В лабораторії неможливість бокового розширення ґрунту забезпечують, помістивши зразок в жорстку металеву циліндричну обойму.

Таке випробовування називається компресійним. В компресійному приладі (одометрі) випробовують зразки ґрунту, які відбираються з основ майбутніх споруд з природною вологістю ґрунту .

Зразки відбирають із шурфів або свердловин.

Повністю водонасичені ґрунти випробовують під водою, занурюючи прилад у ванночку.

При прикладанні тиску р початкова висота зразка h₀ зменшиться на Δh внаслідок зменшення об’єму пор, яке супроводжується витісненням повітря і води.

Схема компресiйного приладу (одометра):

1 - зразок грунту, що випробовується; 2 - грунтовідбірне кільце; 3 - цилiндрична обойма-корпус; 4 - піддон; 5 - фільтр; 6 - ємкість для води; 7 - направляюче кільце; 8 - штамп – фільтр.

К омпресійною називається залежність коефіцієнта пористості ґрунту від тиску, який передається на нього при стискуванні

де е₀ – початковий коефіцієнт пористості ґрунту; e(p) – коефіцієнт пористості після деформування під тиском р.