Прочность и устойчивость грунтовых массивов. Давление грунтов на ограждения
При определенных условиях может происходить потеря устойчивости части грунтового массива, сопровождающаяся разрушением взаимодействующих с ней сооружений. Это связано с формированием в массиве некоторых областей, где соотношение между действующими напряжениями становится таким, что прочность грунта оказывается исчерпанной.
Оценка устойчивости массива грунтов основывается на анализе напряжений, возникающих в них от собственного веса и проектируемого сооружения, и сопоставлений с предельными их значениями.
Условие предельного равновесия в точке грунтового массива, характеризуются следующими выражениями теории предельного равновесия:
- для песка 
(4.1)
- для глинистого грунта 
(4.2)
Эти выражения позволяют дать оценку напряженного состояния грунта, т.е. установить, находится ли грунт в допредельном или предельном состоянии, а, следовательно, на сколько устойчив массив.
Предельное состояние грунта соответствует точке в рис. 4.1а, где осадка S уходит в бесконечность, т.о. теория предельного равновесия исследует только напряженное состояние массива грунтов и не дает возможности определить развивающиеся в нем деформации.
31) Модели, отображающие консолидацию грунтов. В механике грунтов было сделано много попыток отобразить с помощью механических моделей процессы деформирования грунтов.
Первой такой моделью является классическая модель Терцаги— Герсеванова, описывающая процесс консолидации водонасыщенного грунта. В традиционном виде эта модель изображается как цилиндр, заполненный вязкой жидкостью, в которую погружается дырчатый поршень, соединенный с упругой пружиной (смотреть на сайте статью под номером 7.5, а).
Жидкость в цилиндре моделирует поровую воду, отверстие в поршне — капилляры грунта, а пружина — скелет грунта. Считается, что нагрузка передается вначале на воду и только по мере погружения поршня начинает восприниматься пружиной, перераспределяясь между жидкостью в цилиндре (поровое давление и) и упругой пружиной (эффективное напряжение а).
Процесс заканчивается, когда нагрузка полностью передается на пружину сг=р и последняя прекратит сжиматься. Поскольку поршень и пружина соединены параллельно, то описываемая модель идентична модели
Кельвина — Фойгта, изображенной на смотреть на сайте статью под номером 7.2, а.
Последующие модификации модели Терцаги сводились к учету вторичной консолидации. По теории Д. Тейлора, процесс консолидации грунта можно отобразить моделью, состоящей из модели Кельвина, помещенной в цилиндр с жидкостью (смотреть на сайте статью под номером 7.5, б). Поскольку здесь модель Кельвина отображает поведение скелета грунта, тем самым последний наделяется упруговязкими свойствами, т. е. способностью к вторичной консолидации.
П. Анагности несколько усложнил эту модель, добавив еще один упругий элемент и получив, таким образом, две модели: модель Кельвина, описывающую шаровую часть тензора деформации, и модель Максвелла, описывающую девиаторную часть тензора.
Тан Тьенг-Ки, впервые привлекший реологические модели для описания поведения грунтов, использовал модель Пойнтинга— Томпсона, помещенную в цилиндр с жидкостью; модель эта изображена на смотреть на сайте статью под номером 7.5, в. В модели Р. Гибсона и К- Ло, изображенной на смотреть на сайте статью под номером 7.5, г, скелет грунта отображается моделью Хоэнемзер — Прагера. Эта же модель соответствует теории консолидации грунтов В. А. Флорина.
На примере указанной модели рассмотрим отображение первичной и вторичной консолидации. Эффективное напряжение в начальный момент времени передается на упругий элемент Н2 и вязкий элемент N. По мере погружения поршня в большой цилиндр и перераспределения давления между поровой водой и скелетом грунта эффективное напряжение все увеличиватся и наряду со сжатием пружины Н2 начинает сжиматься пружина.