Лекция № 2
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ
Закон уплотнения и линейная деформируемость грунта. Компрессионная зависимость. Определение модуля деформации грунта. Модуль объемной деформации и модуль сдвига. Водопроницаемость грунтов. Закон ламинарной фильтрации. Модель водонасыщенного грунта. Закон сопротивления грунтов сдвигу. Определение расчетных характеристик сопротивления грунтов сдвигу.
При действии вертикальных или наклонных сил от сооружения в массиве основания возникают нормальные и касательные напряжения, приводящие к деформации грунтов. Кроме того, в основании действуют напряжения от собственного веса. Деформации от собственного веса грунта завершаются, как правило, в процессе образования и диагенеза грунтов. Нормальные в основном вызывают деформации уплотнения грунтов, а касательные напряжения – деформации сдвигов грунтов.
Воздействие нормальных напряжений на сплошные тела рассматривают в механике деформируемых тел. Для грунтов, как дисперсных тел, кроме закономерностей деформируемости сплошных тел, необходимо учитывать изменение объема пор при сжатии, то есть рассматривать дополнительно закон уплотнения (закон компрессии).
|
|
Деформируемость сплошных тел под действием касательных напряжений характеризуется модулем сдвига при упругих деформациях, границей текучести при пластических деформациях и коэффициентом вязкости, обусловливающим вязкое течение. Для грунтовых оснований важное значение имеет сопротивление их сдвигу при предельно напряженном состоянии. Это сопротивление зависит от угла внутреннего трения и удельного сцепления грунтов, определяемых в соответствии с законом сопротивления грунтов сдвигу.
Поровая вода под действием возникающего в ней давления постепенно отжимается и передает его на скелет грунта. Деформируемость грунтов и их сопротивление сдвигу зависят от фильтрационных способностей грунта, что приводит к необходимости изучения закона фильтрации поровой воды.
Для грунтов, структура которых нарушается при увлажнении, динамических воздействиях, напряженном состоянии или
оттаивании (структурно-неустойчивые грунты), приходится расматривать закономерности, определяющие характер их деформируемости – закономерности разрушения структуры.
При сжатии грунтов, как многокомпонентных сред, включающих твердые частицы и поры, частично или полностью заполненные водой и воздухом (газом), могут уменьшаться объемы всех трех компонентов. При сравнительно небольших напряжениях сжатия, возникающих в основаниях обычных сооружений, объемные деформации твердых частиц малы и, как правило, не учитываются. Тогда изменение объема грунта при сжатии может происходить в основном только из-за изменения объема пор.
|
|
Упругие деформации объема грунта за счет упругих деформаций скелета (частиц) грунта, тонких пленок воды между частицами, упругого сжатия пузырьков воздуха, а также сжатия поровой воды, содержащей растворенный воздух, как правило, во много раз меньше остаточных.
Деформации уплотнения развиваются в результате сдвигов или смещений отдельных частиц грунта относительно друг друга, а также при разрушении частиц, особенно в точках их контактов. Деформации уплотнения водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов представляют собой достаточно медленный процесс, протекающий во времени и связанный с выдавливанием воды из пор и с ползучестью связанной воды и скелета грунта.