Сопротивление грунтов сдвигу

Это - важное свойство грунтов, от которого характеризует прочность оснований сооружений. Оно проявляется при попытке сдвинуть одну часть грунта относительно другой, грунт оказывает сопротивление этому воздействию и характеризуется показателями, которые называются сцепление с, угол внутреннего трения φ, предельные касательные напряжения τ_пр.

Поскольку при сдвигающем воздействии возникают касательные напряжения по предполагаемой поверхности сдвига, то по анализу нормальных к касательным напряжениям, рассмотрим плоскую площадку, в варианте плоская зона:

Предельные касательные напряжения могут быть вычислены по особым характеристикам грунта, которые:

Определяются производственным путем испытания образцов грунта в лабораториях, на приборах трех групп. Соответственно различают три метода определения характеристик сопротивления сдвигу:

1) путем среза образца грунта по одной или нескольким фиксированным плоскостям;

2) путем раздавливания образцов в условиях объемной деформации;

3) для сыпучих грунтов возможно определение этих характеристик по углу естественного откоса насыпаемого сухого грунта.

Определение сопротивления сдвигу по одной фиксированной плоскости среза.

1 – массивное жесткое основание;

2 –нижнее фиксированное кольцо;

3 – верхнее подвижное кольцо;

4 – жесткий штамп (пористый).

Задается уплотняющая нагрузка , дожидаются стабилизации осадки и начинают прикладывать ступенями сдвигающую нагрузку

Для каждого N_i увеличивается сдвигающая сила до T_i → до сдвига.

(6.1) (6.2)

(6.3)

…………………………………..

Закон Кулона: , (6.4)

τ – нормальная напряжения поверхности среза

φ – угол внутреннего трения грунта

с – сцепление грунта,

Рис. Сопротивление грунтов сдвигу.

1- глинистые грунты;

2- песчаные грунты;

Сцеплением обладают только глинистые связные грунты.

с = 10…48 кН/м² ; φ = 8…42^о – глинистые грунты.

с 0; φ =20^о…35^о – песчаные грунты.

Механический смысл φ- отражение контактов трения частиц при перемещении.

Сцепление с обусловлено водно-коллоидными связями.

Для обычных грунтов φ и с могут быть определены по таблицам СНиП 2.02.01-83* в зависимости от:

а) глинистые грунты,φ, R₀ , E₀ – по ε и J_L

б) песчаные грунты, φ R₀ , E₀ – по J_P, J_W

Сопротивление сдвигу зависит от следующих объективных условий:

а) для глинистых грунтов:

– влажность и водонасыщенность

– плотность

– сохранность природной структуры

б) для песчаных грунтов:

– сохранность природной структуры

– плотность

– водонасыщенность

– крупность

В водонасыщенных глинистых грунтах φ→0,tgφ→0 и сопротивление сдвигу определяется только цеплением.

(6.5)

J_W >0,8 (грунты водонасыщены)

Сопротивление сдвигу зависит от величины деформации δ (в песчаных грунтах). А в глинистых – еще от скорости деформирования.

τпр

τ

δ

1 – для песков с ненарушенной стр.

2 – для песков с нарушенной стр.