2. Мёрзлое состояние

Мерзлый грунт содержит лёд, сравнимый по прочности с цементом, но свойства такого грунта не стабильны и зависят от температуры.

R = f(t °C) Большое значение для мёрзлого грунта имеет льдистость i определяемая выражением:

Где,

• W_c – суммарная влажность мерзлого грунта (определяется на основе опытных данных),

• W_нез – влажность за счет незамерзшей воды (определяется на основе опытных данных).

При:

• i = 0 – талый грунт;

• 0 ≤ i ≤ 1 пределы изменения льдистости;

• i = 1 – вся вода замерзшая (песок).

3. Оттаивание

Мёрзлый песчаный грунт при оттаивании практически не претерпевает изменений. Для глинистого же (связного) грунта физический процесс оттаивания совершенно иной. В мёрзлом состоянии глинистый грунт представляет собой монолитную, сплошную систему, минеральные зерна которой объединены льдом. Прочность такой системы может составлять до 10 МПа и более (в зависимости от отрицательной температуры).

При оттаивании, связующая способность льда исчезает, грунт теряет свою монолитность (см. ниже расположенный рисунок), с резким снижением прочностных и деформационных характеристик, т.е. проявляет просадочные свойства.

Схема структурных изменений состояний мёрзлого и талого глинистого грунта и компрессионная зависимость при оттаивании.

Компрессионная осадка талого грунта

е_от – относительная просадка грунта при оттаивании.

е_от = А_о + m_oP

• А_о – коэффициент оттаивания (определяется на основе опытных данных);

• m_o – коэффициент сжимаемости при оттаивании (определяется на основе опытных данных).

После оттаивания, ранее мёрзлый глинистый грунт ведет себя как обычный (суглинок, супесь или глина) (см. компрессионную кривую талого грунта).

Силы морозного пучения действуют не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки, ведь грунт увеличивается в объеме не только под основанием фундамента, но и вокруг него. Грунт, находящийся вокруг фундамента, зимой примерзает к его стенкам и при движении тянет его за собой. Таким образом, всю силу пучения можно разложить на две составляющие: одна действует на основание (нормальная составляющая), вторая на стенки (касательная составляющая). Чем глубже закладывается фундамент, тем меньше сила пучения, которая действует на основание фундамента. Но вместе с тем боковая поверхность увеличивается и с ней увеличивается суммарная касательная сила, действующая на стенки фундамента. Воздействие касательного пучения может быть очень значительным – до 5-7 т на квадратный метр. Этого хватит, чтобы выдавить из грунта глубоко заглубленный фундамент, на котором возведен легкий каркасный дом, вес которого не способен уравновесить действие пучения. 

26. Основные закономерности (законы) механики грунтов и их использование в инженерной практике.

1. Сжимаемость

2. Водопроницаемость

3. Прочностные характеристики

- угол внутреннего трения (град.).

С – коэффициент сцепления , .

27. Реологические свойства грунтов. Ползучесть грунта и ее влияние на развитие осадок.

Релаксация - Если к какому либо телу или образцу грунта приложить постоянную нагрузку (напряжения) и измерять ее изменение во времени, сохраняя при этом постоянной деформацию, то мы увидим падение напряжений с ростом времени (рис. М.17.4). Процесс уменьшения напряжений во времени при неизменной деформации называется релаксацией напряжений.

Деформации ползучести обусловлены деформацией твердых частиц грунта и возникают после завершения процесса фильтрационной консолидации. В механике грунтов используются такие понятия как первичная и вторичная консолидация грунтов. Под первичной консолидацией понимается уплотнение (сжатие) грунта за счет перемещения твердых частиц и оттока воды из порового пространства. После завершения процесса первичной консолидации начинается этап сжатия грунта в течение вторичной консолидации; сжатие грунта возможно лишь за счет деформации твердых частиц грунта, так как при завершении первичной консолидации их пористость стала минимальной.

Ползучесть скелета грунта обычно изменяет процесс протекания осадки грунта во времени. В частности, если грунт не полностью водонасыщен, то порового давления почти не возникает. В маловодонасыщенном грунте влага при его сжатии перемещается вместе со скелетом и поровое давление практически отсутствует. Сжатие относительная деформация в слое происходит во всех точках одинаково, а скорость общей осадки прямо пропорциональна толщине слоя. Ползучесть скелета затягивает процесс деформирования. При полностью водонасыщенном грунте относительная деформация разная в различных точках по глубине слоя. Она зависит от времени и координаты точки. Ползучесть при этом увеличивает поровое давление по сравнению с тем случаем, когда ее нет и деформации в скелете считаются происходящими мгновенно, как в модели грунтовой массы. Осадка при проявлении ползучести будет происходить более медленно, чем без нее.