Осадка слоя грунта при сплошной нагрузке

В данном случае рассматривается задача определения осадки слоя грунта толщиной (h), нагруженного сплошной равномерно распределённой нагрузкой интенсивностью (Р). Сжимаемый слой (h) подстилается практически не деформированным слоем (скалой, щебнем и т.д.). Расчетная схема, представленная на рисунке, соответствует практической задачи сжатия слоя грунта от нагрузки в виде насыпи, плотины и т.п.

Расчётная схема для определения осадки слоя грунта толщиной h при сплошной равномерно распределённой нагрузке.

Слой грунта (h) будет испытывать только сжатие, без возможности бокового расширения. Такое деформирование аналогично компрессионному сжатию грунта. Тогда, построив компрессионную кривую осадки (см. рисунок), и проведя секущую через точки с давлением Р₁ и Р₂, можем определить коэффициент сжимаемости данного грунта.

Схема компрессионного сжатия слоя грунта давлением Р при сплошной равномерно распределённой нагрузке.

Р₁ – собственный вес грунта до приложения нагрузки;

Р₂ = Р₁ + Р – новая нагрузка (эпюра Р – const).

– коэффициент сжимаемости (tg угла наклона секущей).

Выполним дополнительные построения, рассмотрев столбик сжимаемого слоя грунта, площадью основания F (призма абвг).

Допускаем, что в пределах призмы (абвг) объем твердых частиц грунта в процессе деформации остается неизменным, поскольку:

• частицы грунта переместиться ни вправо, ни влево не могут (деформация сжатия грунта без возможности бокового расширения – компрессия);
• частицы грунта практически несжимаемы (минерал кварц и т.д., их деформации сравнительно малы).

Тогда можно записать:

S = h – h'

Объём твердых частиц в единице объёма:

Приравнивая объём твёрдых (минеральных) частиц до и после сжатия в призме (абвг), получим:

.

Отсюда:

Проведя преобразования, получим:

– эту формулу также преобразовываем.

Из компрессионной кривой известно, что:

e₁ – e₂ = m₀p; – коэффициент относительной сжимаемости;

Тогда осадка слоя грунта может быть определена выражением:

Осадка слоя грунта при сплошной нагрузке.

Или окончательно:

S = hm_vp

В практике этот расчет можно использовать при значительных площадях загружения (плотины, насыпи и т.д.).

35-37) 35. уравнение предельного равновесия грунтов.

Теория Кулона-Мора рассматривает прочность грунта в условиях сложного напряженного состояния. Пусть к граням элементарного объема грунта приложены главные напряжения (рис. 2.8, а). При постепенном увеличении напряжения и постоянной величине напряжения произойдет сдвиг по некоторой площадке, наклоненной к горизонтальной плоскости, причем промежуточное главное напряжение будет действовать параллельно этой площадке, никак не влияя на сопротивление грунта сдвигу.

В предельном состоянии в каждой точке грунта имеются две сопряженные площадки скольжения, наклоненные под углом к линии действия максимального и - минимального главного напряжения (рис. 2.8, б). Соотношение между главными напряжениями и в предельном состоянии, характеризуемым параметрами прочности и , описываются уравнениями:

- для связных грунтов ; (2.11)

- сыпучих грунтов . (2.12)

Выражения (2.11) и (2.12) часто называют условием предельного равновесия грунтов.

36. График зависимости осадки от давления. Понятие о нормативном сопротивлении.

На листах.

37. Состав и классификация грунтов по ГОСТ

Состав – твердые частицы, вода, воздух.

Классификация грунтов:

1. По характеру структурных связей:

А) Скальные (прочные связи)

Б) Нескальные/дисперсные (мелкораздробленные, без прочных связей) <- Механика грунтов занимается именно этими грунтами. Делятся на:

Связные (минеральные – глин. грунты; органо-минеральные – сапропели, ил озерный, ил болотный и др. илы; органические – торфы).

В) Мерзлые

2. По происхождению:

А) Минеральные

Б) Органические (Образуется в результате биохимического разложения животных и растительных организмов; обладают различной крупностью, наиболее мелкие и активные частицы – гумус).

Влияние органических частиц на свойства грунтов.

+: в маловлажных песках наличие таких частиц предает связность, в глинистых грунтах способствует прочному соединению поверхности глинистых частиц.

-: в пылеватых водонасыщенных мелких песках придают плывучие свойства.

3. По минеральному составу = 2. А)

А) Магматические г. п. (первичные минералы: кварц, пылеватые шпаты, слюда, роговая обманка)

Б) Метаморфические г. п. (первичные минералы; вторичные минералы: тальк, хлорид и т. д.)

В) Осадочные г. п. ( первичные минералы; вторичные минералы: доломит, кальцит, гипс, ангедриды; глинистые минералы – обладают особыми свойствами к-рые наиболее ярко проявляются при взаимодействии глинистых частиц с водой: каолинит, гидрослюда (иллит), монтмориллонит (лучше взаимодействует с водой)).

4. По крупности:

А) Крупнообломочные:

-Валунные, каменные (более 200 мм)

-Булыжные, галечные и щебенистые (40 - 200 мм)

-Гравийные, древесные (2 – 40 мм)

Б) Песчаные

-крупные 0,5 - 2,0 мм

-средние 0,25 – 0,5 мм

-мелкие 0,1 – 0,25 мм

-тонкие 0,05 – 0,1 мм

В) Пылеватые

Г) Глинистые

Формы минеральных частиц:

Особую форму имеют глинистые частицы, что влияет на их свойство.

Пластинка, иголка, чешуйка – такие частицы имеют бОльшую площадь поверхности (у глинистых).

Песчинки – окатанная форма.

Крупнообломочные - окатанная и угловатая.