1. Основные закономерности грунтов

Наука Механика грунтов является частью общей геомеханики. Рассматривает условия нарушения прочности, устойчивости и деформации толщ грунтовых оснований под воздействием нагрузок, приложенных от зданий и сооружений.

Основания и фундаменты рассматривают вопросы проектирования и устройства фундаментов в различных грунтовых условиях.

В Механике грунтов выделяют 3 основных закона и несколько закономерностей.

1. Закон уплотнения (компрессии)

Под действием нормальных напряжений на дисперсные тела (грунт) механика деформируемых тел (сапромат и теория упругости) рассматривают воздействие нормальных напряжений на сплошные тела.

2. Закон сопротивления грунтов сдвигу

Рассматривает сопротивление сдвигу от действия касательных напряжений при предельно напряженном состоянии. Для сплошных тел модуль сдвига, при упругих деформациях в границах текучести пластических деформаций и коэффициент вязкости при вязком течении.

3. Закон фильтрации поровой воды

От фильтрационной способности грунта зависит деформируемость грунтов и сопротивление сдвигу. Т.к. в начальной момент времени давление передается на твердые частицы и воду в порах по мере отжатия (фильтрации воды) увеличивается передаваемое на срез грунта давление.

Закономерности разрушения структуры

У структурно неустойчивых грунтов структура нарушается при увлажнении и высыхании, замораживании и оттаивании, динамических воздействиях, изменении напряженного состояния.

Знание законов и закономерностей механики грунтов позволяет прогнозировать ожидаемые осадки оснований и предусматривать возможность потери устойчивости массивов грунтов.

8. Определение напряжения от собственного веса грунта

Фактическое напряженное состояние грунтов основания при современных методах изысканий определить не представляется возможным. В большинстве случаев ограничиваются вычислением вертикальных напряжений, возникающих от веса вышележащих слоев грунта. Эпюра этих напряжений по глубине однородного слоя грунта будет иметь вид треугольника.

Для определения напряжений по глубине массива грунта от собственного веса, рассмотрим наглядный пример в виде следующего инженерно-геологического напластования:

1.С поверхности грунта залегает слой песка, в котором на глубине h₁ расположен уровень грунтовых вод (У.Г.В.), т.е. песок мощностью h₂ расположен ниже У.Г.В. и, следовательно, будет испытывать взвешивающие действие воды (Архимедова сила).

2.Под песком расположен слой не фильтрующего грунта (глина в твердом состоянии, скала).

П остроим эпюру P_б – «бытовое давление» (природное давление грунта) по глубине основания. Для этого определим значения P_б в характерных точках 1, 2, 3:

Эпюра изменений напряжений от собственного веса грунта по глубине в зависимости от различных

геологических условий. P_б¹ = γ₀₁h₁ P_б² = γ_о1h₁ + γ₀₂'h₂

г де γ_0i — объемный вес грунта i-го слоя в т/м³; hi — толщина i-го слоя в м; где, γ₀₂' – учитывают взвешивающее действие воды (закон Архимеда) и может быть определено по следующему выражению:Объёмный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды.

здесь γ_S — удельный вес твердых частиц грунта в т/м³; ε — коэффициент пористости грунта природного сложения.Тогда P_б³ = γ₀₁h₁ + γ₀₂ 'h₂ + γ_вh₂, где последние слагаемое представляет собой вес воды, действующий на кровлю не фильтрующего слоя (глина в твердом состоянии, скала).Таким образом, в общем виде изменение природного давления грунта по глубине основания может быть представлено выражением: где γ_0i — объемный вес грунта i-го слоя в т/м³; hi — толщина i-го слоя в м; п — число разнородных слоев по объемному весу в пределах рассматриваемой глубины z.