Механика грунтов. Лекция №3
.pdf
Если испытывается образец грунта ненарушенной структуры, обладающего структурной прочностью то компрессионный график будет иметь вид:
Структурную прочность легко определить по характерному изгибу компрессионной кривой
Иногда используют для ограничения сжимаемой толщи, полагая что при напряжениях, меньше структурной прочности, уплотнение грунта не происходит.
Компрессионная кривая может быть описана уравнением (К.Терцаги)
Параметры a, 0, b – определяются по трем точкам опытной кривой, при различных значениях 
Для инженерных расчетов при изменении сжимающих напряжений (порядка 0,1….0,3МПА) участок компрессионной кривой заменяют прямым отрезком.
В этом случае вводят понятие коэффициента |
|
|||
сжимаемости m , кПа-1 |
, численно равного |
|
||
0 |
|
|
|
|
tg |
|
|
e1 |
e2 |
|
(8) |
m0 |
||
|
P |
P |
||
|
|
|
2 |
1 |
Характеризует способность грунта уплотнятся при увеличении сжимающего напряжения.
Закон компрессионного
(9) уплотнения
- Дифференциальная форма
Если рассматривать относительные деформации уплотнения (сжатия), то:
(7)
Относительная деформация образца грунта в интервале и изменения напряжений
(9)
(10)
- Относительный коэффициент сжимаемости грунта, кПа-1
Аналогичным образом получаются характеристики для случая разгрузки образца, но используются понятия коэффициента разуплотнения и относительного коэффициента разуплотнения.
В случае циклического изменения нагрузок и разгрузок можно получить следующие компрессионные кривые
Общий случай компрессионной зависимости
Грунт рассматривается в интервале давлений от ’ до ” как линейно деформированную среду.
Для описания деформируемости грунта в этих условиях можно использовать обобщенный закон Гука
При действии равномерно-распределенной нагрузки, площадки к которым приложены напряжения х, y, z будут главными
( zx= yz= xy=0). Уравнения обобщенного закона Гука запишутся в виде:
- Коэффициент Пуассона
(11)
При компрессионных испытаниях:
(12)
Введем понятие коэффициент бокового давления грунта в состоянии
покоя - Определяет соотношение абсолютных значений нормальных напряжений, действующих по вертикальным и горизонтальным площадкам элементарного объема грунта в условиях невозможности бокового расширения.
и |
(12) |
(13)
Таким образом если есть возможность измерить боковые напряжения, возникающие в образце при приложении вертикального давления, то эти коэффициенты могут быть определены
Если в последнее уравнение системы |
(11) |
||
|
(закон Гука) |
|
|
|
|
|
|
подставить |
|
(12) и провести преобразования используя |
|
|
|
формулы (13) |
|
|
|
|
|
(14)
Коэффициент всегда меньше 1. Следовательно, относительная деформация сжатия z в условиях компрессионного нагружения всегда меньше относительной деформации этого же образца при одноосных испытаниях
(из ф. 1)
Уравнение (14) в приращениях 
(15)
Приравнивая (10) |
и (15) получим |
Таким образом модуль деформации может быть определен по результатам компрессионных испытаний в некотором интервале напряжений
Модуль деформации грунта Е является важнейшей характеристикой деформационных свойств грунта. Он используется для расчета осадок сооружений на грунтовых основаниях.
При рассмотрении одномерной задачи компрессионного уплотнения используются характеристики Е и . В общем случае при рассмотрении плоской и пространственной задачи иногда деформацию грунта представляют в виде суммы объемных деформаций и деформаций сдвига. При этом используются другие деформационные характеристики грунта: модуль объемной деформации К и модуль сдвига G
(выводы формул см. Ухов «Механика грунтов,
|
основания и фундаменты» |
- коэффициент Пуассона через К и G |
стр. 88) |
|
Лабораторные методы исследования сжимаемости грунтов:
-Компрессионные испытания
-Стабилометр или прибор 3-х осного сжатия (будет рассмотрен в дальнейшем)
Полевые методы исследования характеристик сжимаемости:
Испытания штампом
Прессиометр
Испытания штампом
Штамп – круглая, жесткая плита устанавливается, на дно котлована на предварительно зачищенную поверхность, после чего загружается ступенями нагрузки и выдерживается до условной стабилизации.
-коэффициент зависит от формы штампа, b – ширина или диаметр штампа.
-коэффициент Пуассона, pi и si – давление и осадка штампа в пределах линейной зависимости.
Основным достоинством является то что испытания проводятся непосредственно в грунтовом массиве
