Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Фундаменты

Механические характеристики грунтов оснований


Механические характеристики грунтов оснований

Расчет и проектирование оснований фундаментов городских зданий и сооружений производят на основе механических характеристик грунтов, определяемых на основании полевых и лабораторных исследований.

Передача внешней Нагрузки на грунт оснований через фундаменты сооружений приводит к образованию нормальных напряжений, вызывающих деформации уплотнения грунта, которые включают в себя деформации скелета грунта, а также уменьшение объема пор. При небольших давлениях деформации скелета грунта незначительны и уплотнение происходит в основном из-за уменьшения пористости. Основные закономерности такого деформирования рассматривает закон компрессии — изменение пористости грунта пропорционально изменению давления.

Прочность и устойчивость грунтов оснований оцениваются сопротивлением грунтов сдвигу, которое зависит от угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта. Эти характеристики определяются в соответствии с законом сопротивления грунтов сдвигу, который для песчаных грунтов формулируется следующим образом: предельное сопротивление грунтов сдвигу пропорционально нормальному напряжению.

Деформируемость грунтов во времени и сопротивление сдвигу во многом зависят от распределения давления, воспринимаемого скелетом грунта и водой, находящейся в порах. Под действием давления от внешней нагрузки поровая вода постепенно отжимается из грунта и передает часть своего давления на скелет. Следовательно, процесс уплотнения будет зависеть от скорости отжатая воды из пор грунта. Это требует знания основных положений закона фильтрации поровой воды — скорость фильтрации прямо пропорциональна гидравлическому градиенту (потере напора на пути фильтрации).

Показатели, характеризующие степень уплотнения грунтов, определяют в ходе лабораторных испытаний образцов грунта, полученных из скважин и шурфов. Уплотнение грунтов оценивают с помощью коэффициента относительной сжимаемости или модуля деформации, определяемых в одометре (рис. 1.5, а). Одометр представляет собой кольцо, в котором находится образец грунта, установленное на фильтрующее днище. На образец грунта с помощью поршня передается внешняя нагрузка.

Рис. 1.5. Испытание образца грунта на сжатие

Рис. 1.6. Испытание грунта статической нагрузкой

Рис. 1.7. Испытание грунта на сдвиг

По компрессионной кривой можно приближенно судить и о структурной прочности грунтов (рис. 1.5, б). Точное значение структурной прочности получают по компрессионной кривой, построенной в полулогарифмической системе координат.

Значение модуля деформации грунта, найденное с помощью компрессионных кривых, часто отличается от действительного, так как при отборе образцов грунта все же происходит частичное нарушение природной структуры грунта. Поэтому для определения модуля деформации прибегают к полевым испытаниям грунтов статической нагрузкой с помощью жестких штампов, устанавливаемых в специальных шурфах.

Используют специальную установку (рис. 1.6, а), представляющую собой жесткий штамп, соединенный с платформой, к которой прикладывается ступенчато возрастающая внешняя нагрузка.

Давление связности можно условно считать начальным давлением связного грунта, которое необходимо преодолеть при испытании на сдвиг.

Сопротивление грунтов сдвигу часто изучают в приборах трехосного сжатия, называемых стабилометрами.

В стабилометре (рис. 1.8, а) образец грунта находится в резиновой оболочке, практически закрытое пространство между которой и стенками заполнено водой. Результаты испытаний в стабиломет-рах более достоверны, поскольку здесь отсутствуют недостатки, присущие одометрам (наличие сил трения по боковой поверхности образца грунта и неточность пригонки горизонтальных поверхностей образца к поршню и днищу).

Рис. 1.8. Схема стабилометра для трехосного испытания образца грунта (а);
напряжения, действующие на трехгранную призму, вырезанную из образца (б);
круги Мора, построенные по результатам испытания в стабилометре (в)

Зная главные напряжения в момент разрушения образца, строят круг напряжений Мора (рис. 1.8, в). Проведя несколько таких испытаний при различных значениях ст3, находят огибающую кругов Мора. В пределах давлений, возникающих в основаниях сооружений, огибающую можно принять в виде касательной прямой, как и при испытании грунтов на прямой сдвиг. Эта прямая для связных грунтов пересекается с осью а левее начала координат, отсекая на ней отрезок. Полученный график аналогичен графику сопротивления сдвигу связных грунтов (см. рис. 1.7, б).

Рассмотрим плоское напряженное состояние трехгранной призмы, мысленно вырезанной из образца грунта, подвергнутого сжатию (рис. 1.8, б). В таком случае по двум взаимно перпендикулярным площадкам действуют главные напряжения <т± и аъ, а к площадке, отклоненной на угол а от главной площадки, по которой действует наибольшее главное напряжение, будет приложена равнодействующая R, отклоненная от нормали ая на угол в.

Иногда для определения угла внутреннего трения и сцепления прибегают к полевым испытаниям грунтов с помощью среза четырехлопастной крыльчаткой, зондирования или использования пенетрометра с конусообразной или шаровой поверхностью.





Похожие статьи:
Основания под фундаменты зданий и сооружений

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Фундаменты

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум