Лекция №6

Сопротивления грунтов сжатию. Методы определения деформационных показателей

Компрессионные свойства грунтов (сжимаемость).
Все механические свойства грунтов определяются опытным путем (полевые и лабораторные исследования).

Рассмотрим, прежде всего, те приборы, с помощью которых определяются эти свойства.

Исследуем грунт ненарушенной структуры, помещая его в одометр.

Р₁ Р₂ Прикладываем нагрузку Р₁ -

произойдет уплотнение грунта и коэф.

пористости станет е₁. Нагрузка Р₂ е_2.

е₁ е₂ и т.д. (4 – 5 ступеней)

Общий вид компрессионного прибора (автоматизированная система)

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

е прямая ветвь к.к.  обратная ветвь к.к. Р	Компрессия – это сжатие грунта без возможного бокового расширения. Схематично это можно представить так: ∞ h σ
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 (гидротехническое строительство).	Если h 0,5 b h b

Изобразим снова компрессионную кривую:

е е Р

На небольшом участке рассмотрим приращение нагрузки Р и получим соответств. е. Заменим дугу прямой и рассмотрим угол . е = ­ tg Р ( - ) – с увеличением нагрузки - уменьшается. В дифференциальной форме: de = ­ tg Р tg= mо и тогда de = ­ mо dР -основная математическая форма закона компрессии.

Относительное изменение коэффициента пористости пропорционально изменению нагрузки (для малых интервалов нагрузок).

е гравий торф Р	Компрессионная кривая позволяет судить о сжимаемости грунта. - может характеризовать сжимаемость.
i ео е1 еi е2 р1 рi р2 Р Р	Возьмем произвольную точку i на прямой, в пределах отрезка Р1- Р2. Составим уравнение для этой точки, исходя из начального параметра ео еi = ео – рi tg - это основное уравнение, характеризующее компрессию в выбранном варианте. Рассмотрим подробнее . tg = mo= , mo – коэффициент сжимаемости грунта.

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: m_o = , ,

Если:

m_o < 0,005 – грунт мало сжимаемый

m_o = 0,005 0,05 – грунт средне сжимаемый

m_o > 0,05 - грунт сильно сжимаемый

Итак:

1. 
   При изысканиях отбирают пробы грунта, строят график к.к. и определяют m_o – это делают обычно инженеры – геологи, а строители оценивают свойства грунта по показателям, полученным от геологов.
   
2. 
   О
   m_v =
   сновной расчёт оснований по II предельному состоянию – по деформациям. В формулу расчёта осадки входит величина - коэффициента относительного сжатия грунта.
   

S = h m_v P – прямо пропорциональная связь.

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

В России существует ещё одна характеристика сжатия грунта - Е_о – модуль общей деформации грунта.




Е_о = = (Аналогичен закону Гука, но там используется модуль упругой деформации)

Е_о – характеризует упругие + остаточные деформации (эти деформации не разделяются, так как в большинстве случаев для здания это не имеет никакого значения).

Е_о=, где - коэффициент

Пуассона (бокового расширения грунта)

m_o (m_v)

Сжимаемость грунта характеризуется

Е_о

Испытания грунтов пробными статическими нагрузками и определение модуля деформации.

Выполняя отбор проб для испытания грунтов, мы нарушаем его структуру и, следовательно, нарушаем его свойства. Поэтому производят полевые испытание грунта штампами: большого и малого диаметра.

Стандартный штампа F = 5000 см2 Нагрузка увеличивается ступенями = 0,05 МПа Наблюдаем за осадкой нашего штампа. Так как нагрузку задаем сами, то в любой момент времени знаем Р. Такая задача решена в теории упругости.

- формула Шлейхера – Буссинеска

- коэффициент, зависящий от жёсткости штампа.

b – ширина штампа

- коэффициент бокового расширения грунта (коэффициент Пуассона)

Е₀ - модуль общей деформации.

Достоинства:

- испытание грунта ненарушенной структуры

Недостатки:

- трудоемкость;

- продолжительность испытаний