Переуплотненные и недоуплотненные грунты
Грунты, сжимаемость которых ниже, чем ожидаемая при данном бытовом давлении, называются переуплотненными. Переуплотнение является следствием сжатия грунтов в глубине толщи и последующим их выходом к поверхности в результате размыва вышележащих отложений, результатом сжатия под давлением древних ледников и т.п. Характеризуются низкой сжимаемостью, иногда набухают. В целом являются надежными основаниями.
Грунты, сжимаемость которых выше, чем ожидаемая при данном бытовом давлении, называются недоуплотненными. Они образуются в результате весьма быстрого накопления (лавинная седиментация) и др. причин. Типичные недоуплотненные грунты это лессы, а также морские и аллювиально-морские илы, сапропели, торф. Характеризуются наличием избыточного порового давления, превышающего гидростатическое; высокой сжимаемостью; неустойчивостью при динамической нагрузке, в целом являются весьма ненадежными основаниями.
интервал нагрузок, не превышающих бытового давления
интервал нагрузок, превышающих бытовое давление
Рs- максимальное бытовое давление, имевшее место за геологическую историю (давление предуплотнения)
Для переуплотненных грунтов: Рs>Pб
Для недоуплотненных: Рs<Pб
Для нормальноуплотненных: Рs=Pб
№ 20
Характеристики прочностных свойств грунтов, методы их определения
Прочность грунтов при сдвиге обусловлена сцеплением (наличием структурных связей) и трением между частицами.
Структурные связи- связи между структурными элементами (частицами, агрегатами кристаллами и др.), из которых состоят грунты
Характеристики прочностных свойств:
С- сцепление (удельное сцепление), МПа
φ -угол внутреннего трения, градусы
τ - сопротивление грунта срезу, МПа
R- сопротивление одноосному сжатию
Su- сопротивление недренированному сдвигу, МПа
Прочность грунтов определяется в основном структурными связями между отдельными частицами (кристаллами или зернами) и/или агрегатами частиц и кристаллическими сростками. Прочность самих элементарных кристаллов, частиц или минеральных агрегатов имеет вторичное значение.
Разрушение грунта наступает, когда, по достижении некоторых предельных напряжений, нарушаются структурные связи и происходит необратимое перемещение частиц относительно друг друга.
Физический и геометрический смысл C и φ
Геометрический смысл (по ГОСТ 30416-96):
Угол внутреннего трения - параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу от вертикального давления, определяемый как угол наклона этой прямой к оси абсцисс.
Удельное сцепление грунта - параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу от вертикального давления, определяемый как отрезок, отсекаемый этой прямой на оси ординат.
Физический смысл:
Удельное сцепление- сила или прочность структурных связей
Угол внутреннего трения- силы трения между частицами
Можно выделить две составляющие сцепления:
1- прочность структурных связей (Cc)
2- прочность за счет трения (ΣW)- механические связи
Определение прочностных характеристик методом одноплоскостного среза
Испытание грунта методом одноплоскостного среза проводят для определения следующих характеристик прочности: сопротивление грунта срезу τ, угла внутреннего трения φ, удельного сцепления С, для песков (кроме гравелистых и крупных), глинистых и органо-минеральных грунтов.
Сдвиговой прибор
Прибор одноплоскостного сдвига состоит из двух колец (нижнего и верхнего). Нижнее кольцо закрепляется в сдвиговой коробке неподвижно. Верхнее может перемещаться относительно нижнего.
Консолидированно-дренированное испытание - испытание грунта для определения характеристик прочности и деформируемости с предварительным уплотнением образца (в одометре) и отжатием из него воды в процессе всего испытания.
Консолидированно-недренированное испытание - испытание грунта для определения характеристик прочности с предварительным уплотнением образца и отжатием из него воды только в процессе уплотнения.
Неконсолидированно-недренированное испытание - испытание грунта для определения характеристик прочности без предварительного уплотнения образца при отсутствии отжатия из него воды в процессе всего испытания.
Метод одноосного сжатия
Испытание грунта методом одноосного сжатия проводят для определения следующих характеристик прочности: предела прочности на одноосное сжатие (R) для скальных полускальных грунтов; сопротивления недренированному сдвигу для водонасыщенных глинистых грунтов (Su).
5.2.1.2 Предел прочности на одноосное сжатие определяют как отношение приложенной к образцу вертикальной нагрузки, при которой происходит разрушение образца, к площади его первоначального поперечного сечения.
При испытаниях цилиндрический образец грунта помещают в резиновую оболочку
Давление на образец создается рабочим поршнем (вертикальная нагрузка F) и всесторонним давлением воды
В отличии от компрессионного сжатия, сдвига и одноосного сжатия измеряется не только вертикальная и продольная (при сдвиге) деформации, но и объемная деформация (за счет измерения объема и давления воды в камере)
Трехосные испытания грунтов циклическими нагрузками
Цель данного метода- оценка прочностных свойств при динамических нагрузках (землетрясения, волнение моря, вибрация сооружения и т.д.)
При этом методе образец грунта подвергается воздействию чередующихся нагрузок сжатия и растяжения. Циклы сжатия и растяжения чередуются с периодом и частотой, соответствующими ожидаемому динамическому воздействию.
Методики испытаний не гостированы.