Механические характеристики грунта

Механическими называются те свойства грунтов,

которые характеризуют их поведение под нагрузкой.

Все механические характеристики грунта делятся на 3 группы:

Компрессионные свойства грунтов (сжимаемость)

Для определения деформативных свойств грунтов проводятся компрессионные испытания.

Возьмем образец грунта 6 (рис. 4), полностью насыщенного водой, и поместим его в кольцо 4 (высотой h) одометра. Кольцо поставим на фильтрующее днище 5 и установим поршень 2 с отверстиями. Одометр поместим в ванночку 3 с водой 1 для исключения капиллярного давления и предотвращения высыхания образца грунта. Когда грунт насыщен водой не полностью, одометр не заливают водой, а окружают влажным пористым материалом, чтобы вода не испарялась из образца. Если к поршню одометра приложить давление р, высота образца уменьшится вследствие уплотнения грунта (уменьшения его пористости). При увеличении давления образец получит дополнительное уплотнение из-за изменения объема пор.

Рис. 4. Схема испытания образца грунта на сжатие в одометре

Затем будем снимать нагрузку и наблюдать за результатами. По результатам испытаний строим график компрессионной кривой (к. к).

Из графика видно, что происходит необратимое уплотнение грунта.

Нас интересует в основном только прямая ветвь к. к., обратная ветвь к. к. – возможность поднятия дна, при глубоких котлованах (гидротехниче-

ское строительство).

И зобразим снова компрессионную кривую. На небольшом участке рассмотрим приращение нагрузки ΔP и получим соответственно Δe. Заменим дугу прямой и рассмотрим угол α.

(-) – с увеличением нагрузки α – уменьшается.

В дифференциальной форме:

tgα=m₀ и тогда – основная математическая форма закона компрессии.

Для того чтобы получить m_o, необходимо выделить определенный интервал.

Р₁ – напряжение от собственного веса грунта

Р – дополнительное давление от внешней нагрузки

Р₂ – полное напряжение (Р₂ = Р₁ + Р)

Окончательно:

Е сли:

m_o < 0,005 – грунт малосжимаемый

m_o = 0,005÷0,05 – грунт среднесжимаемый

m_o > 0,05 1 МПа – грунт сильносжимаемый

Выводы

1. При изысканиях отбирают пробы грунта, строят график к. К. И определяют mo – это делают обычно инженеры-геологи, а строители оценивают свойства грунта по показателям, полученным от геологов.

2 . Основной расчет оснований по II предельному состоянию – по деформациям. В формулу расчета осадки входит величина коэффициента относительного сжатия грунта.

– прямо пропорциональная связь.

Таким образом, m₀ является той характеристикой, которая, как правило, решает выбор основания: можно строить или нельзя (тогда возникает необходимость перехода на искусственное основание).

В России существует еще одна характеристика сжатия грунта: Е₀ – модуль общей деформации грунта.

Е₀ – характеризует упругие + остаточные деформации

(Эти деформации не разделяются, так как в большинстве случаев для здания это не имеет никакого значения.)

, где

μ – коэффициент Пуассона (бокового расширения грунта).