Понятие об эффективном и нейтральном давлении

Механическая модель (см. рис. 8) наглядно демонстрирует, что в процессе уплотнения грунта в нем одновременно действуют две системы давлений: давление в скелете грунта, называемое эффективным, и давление в поровой воде, называемое нейтральным. Эффективное давление характеризует напряженное состояние скелета грунта. Под этим давлением грунт уже деформировался, т. е. уплотнялся и упрочнялся. Следовательно, такое давление эффективно сказывается на состоянии грунта. Нейтральное же давление не влияет на напряженное состояние скелета полностью водонасыщенного грунта, т. е. оно нейтрально по отношению к скелету грунта.

Обозначим эффективное давление р_d, а нейтральное давленое р_w. Руководствуясь выражением (**), можно записать

Отсюда эффективное давление

где р – полное, или тотальное, давление, действующее в грунте.

Эти рассуждения справедливы только для грунта, полностью насыщенного водой. Если же поровая вода в грунте содержит воздух в растворенном виде или в виде пузырьков, то, как показали опыты, после приложения к образцу грунта гидростатического давления он получал деформации, так как объем поровой воды, содержащий воздух, уменьшился. В таком случае давление в поровой воде нельзя считать нейтральным. Однако и в этих опытах гидростатическое давление передавалось частично на воду, заключенную в порах, и частично на скелет грунта.

Лекция 5. Особенности структурно-неустойчивых оснований

Особенности просадочных, макропористых грунтов

Просадкам подвержены лессы и многие разновидности лессовидных пород. Около 15% территории России занято примерно такими грунтами. Украина, Закавказье, Забайкалье, Китай имеют на карте желтый цвет – цвет лесса.

Гипотеза происхождения лесса:

В практике строительства были случаи, когда здания существовали много лет и затем внезапно начинали разрушаться. Причина – замачивание лесса и отсюда его просадка.

При замачивании вода разрывает связи между минеральными частицами:

– известь (соли Са) растворяется;

– глина увлажняется;

– толстые пленки воды оказывают расклинивающее действие.

В результате минеральные частицы падают в крупные поры, и грунт превращается в обычный суглинок с дальнейшим развитием просадки.

Лекция 6. Определение напряжений в массиве грунта

Применимость решений теории упругости к грунтам

Исследованиями деформируемости грунтов установлено следующее:

– грунт в большинстве случаев не является упругим материалом (остаточные деформации грунта значительно больше упругих);

– грунту не свойственна строгая линейная зависимость между напряжениями и деформациями.

Кроме того, грунт является несплошным (зернистым) материалом, состоящим из мелких частиц, между которыми располагаются поры, заполненные полностью или частично водой.

В связи с этим возникает вопрос, в каких случаях допустимо с некоторым приближением использовать решения теории упругости для определения напряжений и деформаций грунтов под действием внешних нагрузок. Для выяснения этого рассмотрим перемещения фундамента (штампа) в случае его загружения статической нагрузкой.

Доказательство применимости теории упругости к грунтам (постулаты теории упругости)

1. Деформации пропорциональны напряжениям

2. Теория упругости рассматривает упругие тела

3. Теория упругости рассматривает сплошные тела

4. Теория упругости рассматривает тела изотропные

(Будем считать с известными допущениями, что грунт - изотропное тело).