2.4. Прочность грунтов

Прочность - это способность грунта сопротивляться касательным- напряжениям в данных условиях напряженного и деформированного состояния. Сопротивление грунтов касательным напряжениям (сдвигу) изучается в условиях предельного нап­ряженного состояния, когда возникают незатухающие деформа­ции (сдвиг) одной части грунта относительно другой. Установление предельных нагрузок в основаниях сооружений, расчет устойчивости откосов при оползнях и устойчивости земляных сооружений, определение давления грунтов на подпорные стенки – все это базируется на исследовании прочности грунта.

стенки и горные выработки - все это базируется на экспери­ментальном исследовании прочности грунта.

стенки и горные выработки - все это базируется на экспери­ментальном исследовании прочности грунта.

Природа прочности песчаных и глинистых грунтов.

Опыты показывают, что при сдвиге одной части песчаного образца по другой между ними образуется некоторая зона сдви­га. Сопротивление, сдвигу складывается:

1) из сопротивления трения при перемещении одних зерен по другим;

2) из сопротивления перекатыванию одних зерен по другим (сопротивление структуры);

3) из сопротивления раздроблению зерен и скалыванию уг­лов.

Уравнение предельного состояния для песчаных грунтов при сдвиге имеет вид,

=tg

где - предельное касательное напряжение;

 - нормальное напряжение;

tg- коэффициент трения.

Для объяснения сопротивления сдвигу глинистых грунтов в свое время были предложены различные гипотезы.

Капиллярная гипотеза — “все явле­ния, имеющие отношение к связности глин, могут быть объясне­ны одним лишь поверхностным напряжением; связность есть внут­реннее сопротивление трения, вызываемое капиллярным давлени­ем". (К.Терцаги). Однако, как показывают опыты, при снятии капиллярных сил связность грунта остается.

Пленочная гипотеза — объясняла связность грунтов склеивающим действием гидратно-ионных (водно-колло­идных) пленок воды, окружающих частицы. Однако позже было показано, что эти пленки обладают не склеивающим свойством, а расклинивающим.

Согласно современным представлениям, связность глинистых грунтов обусловлена:

а) влиянием молекулярных (ван-дер-ваальсовых) сил, кото­рые проявляются при достаточном сближении частиц друг с другом;

этому сближению мешают гидратно-ионные оболочки, поэ­тому внешнее давление, уменьшающее величину оболочек, уве­личивает связность частиц:

б) силами электростатического притяжения, которые появ­ляются в результате трения поверхностей;

в) кристаллизационными связями, возникающими в процессе старения грунта и выпадения солей из раствора; эти связи могут быть также обусловлены непосредственным взаимодействи­ем частиц друг с другом (в местах непосредственного контак­та).

Другой составляющей сопротивления сдвигу глинистых грун­тов является трение. Трение в глинистых грунтах носит более сложных характер чем в песчаных - это обусловлено наличием коллоидной фракции. Полагают также, что трение обусловлено контактом более грубых частиц между собой.

Уравнение предельного состояния для глинистого грунта имеет вид

=tg+с,

где с – удельное сцепление в грунте.