Зачет Механика грунтов. Закон уплотнения грунтов (компрессионная зависимость). Компрессионная кривая график изменения коэффициента пористости грунта с изменением уплотняющего давления. Примерный вид приведен на рис. 3

• Название: Закон уплотнения грунтов (компрессионная зависимость). Компрессионная кривая график изменения коэффициента пористости грунта с изменением уплотняющего давления. Примерный вид приведен на рис. 3
• Анкор: Зачет Механика грунтов
• Дата: 07.12.2022
• Размер: 5.27 Mb.
• Имя файла: zachet_grunty.docx
• Тип: Закон; #833501
• страница: 3 из 5

31. Расчет осадки фундамента по методу Егорова

При расчете осадки фундамента исходят из следующих допущений: 1) деформирующаяся толща грунтов ограничена по мощности; 2) деформации в пределах каждого слоя пропорциональны напряжениям, т. е. грунт каждого слоя является линейно деформируемым; 3) деформации отдельных слоев устанавливаются с учетом всех составляющих напряжений; 4) осадка фундамента равна средней величине осадки поверхности грунта под действием равномерно распределенной нагрузки; 5) жесткость фундамента не учитывается; 6) распределение напряжений в слое грунта принимается в соответствии с задачей однородного полупространства, а жесткость подстилающего слоя учитывается поправочным коэффициентом М.

Выведена формула для конечной осадки:



Где b — ширина фундамента; р_д — среднее давление, под действием которого уплотняется грунт основания; Еi — модуль деформации i-гo слоя грунта; Кi — коэффициент, зависящий от формы подошвы и отношения Н/b , М — коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений при наличии жесткого подстилающего слоя.

Коэффициент М одновременно учитывает отсутствие перемещений по контакту сжимаемого слоя грунта и подстилающего недеформируемого массива. Величина М зависит от коэффициента Пуассона μ = 0,30. Мощность активной зоны Н, в пределах которой следует учитывать деформации грунтов основания, по этому методу установить нельзя, поэтому при отсутствии подстилающих скальных пород определяет ее в соответствии с методом суммирования. Кроме того, этот метод пока не позволяет определять осадку фундамента с учетом влияния загружения соседних площадей и фундаментов. Однако весьма ценно, что по этому методу определяются деформации не под действием одного компонента напряжений, а с учетом напряженного состояния в пределах каждого рассматриваемого линейно деформируемого слоя.

32. Основные положения расчёта осадки методом ограниченной сжимаемой толщи, учёт влияния загружения соседних фундаментов.










33. Основные понятия по определению осадки фундаментов во времени.






34. Осадка слоя грунта во времени при фильтрационной консолидации.

Процесс уплотнения грунта сопровождающийся отжатием воды из пор, носит название фильтрационной консолидации.















35. Основные понятия о реологических процессах в грунтах.
Реология представляет собой раздел физики, изучающий законы деформирования и течения различных материалов во времени под действием приложенных к ним усилий без изменения их вещественного состава.

Реологические процессы в грунтах – это релаксация, деформации и длительная прочность.

Релаксация – это процесс постепенного перехода при длительном действии нагрузки упругой деформации в пластическую (необратимую остаточную). Данное явление означает понижение с течением времени в деформированном материале предела упругости, иными словами, расслабление за счет снижения сил сцепления грунтов.

Ползучесть – это свойство материала испытывать длительные по времени деформации при постоянной нагрузке. К основным факторам, которые обусловливают стадии ползучести, можно отнести перестройку структуры грунтов, возникновение и развитие микротрещин.

Длительная прочность – это прочность материала при длительном действии на него нагрузки. Эта прочность постепенно снижается, для различных материалов процесс падения прочности под нагрузкой протекает с различной интенсивностью.

К фундаментальным реологическим свойствам относятся: упругость, пластичность, вязкость.

Упругость— это свойство твёрдых материалов возвращаться в изначальную форму при упругой деформации.

Пластичность — способность материала получать остаточные деформации без разрушения и сохранять их после снятия нагрузки.

Вязкость— одно из явлений переноса, свойство текучих тел оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.


36. Длительная прочность и релаксация напряжений.
Прочность грунта при нагрузках и воздействиях, действующих в течение определенного (расчетного) времени.

При этом можно выделить следующие прочностные показатели грунта:

мгновенную прочность  – практически мгновенное сопротивление грунта в самом начале загружения;

временную прочность  - напряжение, вызывающее разрушение грунта за определенный отрезок времени;

пределом длительной прочности  называется напряжение, при котором происходит разрушение образца через бесконечно большой промежуток времени (максимальное напряжение, при котором образец не разрушится).
По результатам испытаний грунтов, обладающих ползучестью, можно построить кривую длительной прочности для этого грунта. Имея такую кривую, можно определить разрушающее напряжение по заданному времени действия нагрузки за период эксплуатации сооружения.



Рис. 6.6. Кривая длительной прочности

- мгновенное сопротивление грунта;  - временная прочность;  - предел длительной прочности. 

При проектировании сооружений, передающих постоянную нагрузку, необходимо выполнение условия:

,
а для переменной нагрузки (например, порывы ветра) – условия:

.

 

Релаксация напряжений.

Она представляет собой процесс уменьшения во времени (расслабления) действующих напряжений при неизменной деформации. В связных грунтах релаксация напряжений, обусловленная разрушением структурных связей, всегда имеет место в процессе ползучести. При этом напряжения падают не до нуля, а до постоянной величины, которая в дальнейшем сохраняет постоянное значение.

Для определения релаксации напряжений грунта, обладающего ползучестью, образец помещают в прибор (Рис. 6.7) и нагружают его напряжениями, несколько меньше мгновенной прочности  .



Рис. 6.7. Прибор для измерения релаксации напряжений

1 – исследуемый образец; 2 – измерительные тяги с наклеенными датчиками сопротивления.

Высота образца с течением времени изменяться не будет, но измерение усилий по динамометру покажет, что напряжения в грунте будут уменьшаться до  .

Прибор отличается от обычного уплотняющего пресса тем, что тяги прибора выполнены в виде трубок, разрезанных вдоль оси на четыре равные части, на которые наклеиваются проволочные датчики сопротивления для измерения релаксации напряжений в образце грунта при неизменной деформации.

37. Деформация ползучести грунта при уплотнении.

Ползучесть представляет св-во грунта испытывать длительные деформации при нагрузках.

сложно





38.Предельное равновесие грунта в точке.

Практика показывает, что при определенных условиях может произойти потеря устойчивости части грунтового массива, которая сопровождается разрушением построенного на нем сооружения. К таким условиям можно отнести: недостаточную площадь фундаментов, чрезмерную крутизну откосов, неудачно запроектированную подпорную стенку и т.п. Это связано с формированием в массиве грунтов областей, где соотношение между действующими напряжениями становится таким, что прочность грунта оказывается исчерпанной. Для элементарного объема грунта могут существовать такие соотношения напряжений, при которых грунт находится в состоянии предельного равновесия. В реальных условиях, когда грунтовый массив является основанием или средой, в которой строят сооружение, в нем формируется неоднородное поле напряжений. Если распределение напряжений в массиве определено и заданы прочностные характеристики грунтов, то оказывается возможным произвести оценку напряженного состояния в любой точке массива. Задачи этого типа решаются с помощью теории предельного напряженного состояния (теории предельного равновесия), начальные сведения о которой были рассмотрены в предыдущих лекциях. Рассмотрим основные положения теории предельного равновесия. В элементарном объеме грунта, находящегося в предельном напряженном состоянии, имеются две сопряженные площадки скольжения, на которых выполняется условие предельного равновесия: τ α = τ пр , где τα - касательное напряжение на площадках; τ пр - предельное сопротивление грунта сдвигу, определяемое, согласно закону Кулона, соотношением: τ пр = σ α . tg φ = с , где σ α – нормальное к площадке напряжение; φ и с - соответственно угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта. На этих площадках при малейшем увеличении касательного напряжения τα или уменьшения σα произойдет разрушение грунта за счет сдвига. На всех остальных площадках, кроме площадок скольжения, τ α < τ пр.

39. Фазы напряженного состояния грунтов, критическая нагрузка, нормативное давление на грунт.

При возведении здания или сооружения наблюдается постоянное возрастание давления по подошве фундаментов. При таком характере воздействия в грунтовом основании, как и во всяком твердом теле, возникает напряженно-деформирующее состояние (НДС). Возникает оно не только в точках контакта подошвы фундамента сооружения и грунта основания, но и на значительной глубине.

Распределение напряжений, как под подошвой фундамента, так и на значительной глубине необходимо знать, так как прочность и устойчивость сооружений зависит от сопротивления (R) грунта, не только примыкающей к подошве, но и глубоколежащего.

При деформации грунтов под нагрузкой выделили три фазы НДС:

I — фаза уплотнения; линейные деформации
II — фаза сдвигов; местные пластические деформации сдвигов
III — фаза выпирания грунта.

Зависимость вертикальных перемещений фундамента от действующего давления по его подошве изображена на рис. 1.



Рис. 1. Зависимость осадки S от давления Р.

На графике участок 0а соответствует фазе уплотнения (I), при которой осадка пропорциональна приложенной нагрузке (рис. 2, а). Важно отметить, что в конце фазы уплотнения и в начале фазы сдвигов непосредственно под штампом начинает формироваться жесткое ядро ограниченных смещений частиц, которое в дальнейшем и разжимает грунт в стороны, обусловливая значительные осадки штампа. Это ядро полностью сформировывается при достижении грунтом его максимальной несущей способности и остается после этого неизменным.

Из-за концентрации напряжений под краями фундамента в начале фазы сдвигов (II) происходит разрушение грунта в локальных областях, т.е. происходят местные потери устойчивости. По мере роста внешней нагрузки нарушается линейная зависимость между осадкой и давлением. График S = ƒ(P) (см. рис. 2) на участке аб характеризуется значительной кривизной. При дальнейшем возрастании давления под подошвой фундамента формируется уплотненное ядро и при малейшем увеличении внешней нагрузки приведет к исчерпанию несущей способности. На рис.2, б такое давление соответствует точке б, являющейся переходной от второй к третьей фазе НДС.



Рис. 2. Фазы НДС в основании фундамента при возрастании давления по подошве: а — уплотнение; б, в — сдвиг; г — выпор грунта

Давление, соответствующее началу появления областей пластических деформаций (сдвигов и разрушения грунта) под краями фундамента, называется начальным, или первым критическим, давлением (Pcr,1).

Начальное критическое давление определяется по формуле Н.П. Пузыревского:

   (1)

где γ — удельный вес грунта основания; φ — угол внутреннего трения; d — глубина заложения подошвы фундамента; с — удельное сцепление.

Во второй фазе под краями фундамента формируются области пластических деформаций (разрушения грунта), которые развиваются в сторону и в глубину (см. рис. 2,б), Pcr,1 < Р < R.

Согласно СНиП 2.02.01—83 наибольшая глубина развития области пластических деформаций под краями фундамента не должна превышать zmax = 0,25b. Среднее давление под подошвой фундамента, при котором под его краями в основании формируются области пластических деформаций на глубину zmax = 0,25b, приравнивается к расчетному сопротивлению (см. рис. 2,e) Р = R.

При дальнейшем увеличении давления по подошве фундамента Р >R области (зоны) локального разрушения грунта развиваются в ширину и в глубину основания, при этом под подошвой фундамента формируется уплотненное ядро в виде клина (см. рис. 2,г). В определенный момент времени краевые области разрушения грунта основания смыкаются на глубине и в результате расклинивающего действия уплотненного ядра устанавливается такое состояние, при котором малейшее увеличение нагрузки приводит к потере несущей способности.

Таким образом, давление, соответствующее исчерпанию несущей способности грунта основания, называется предельным, или вторым критическим давлением (Pcr,2).
Второе критическое давление определяется по формуле

    (2)

где q — интенсивность боковой пригрузки.



Рассмотрим два примера, как влияет прочность нижележащего слоя на прочность и устойчивость сооружения.
Если в основании находятся слабые грунты, под покровом более устойчивых, то опасность нарушения устойчивости повышается с увеличением ширины фундамента (рис. 3).


Рис. 3. Влияние ширины фундамента на прочность и устойчивость сооружения: а — при пластических деформациях; б — при выпоре грунта

Таким образом, если в основании находятся плотные грунты под покровом слабых, то опасность нарушения устойчивости понижается с увеличением ширины фундамента (рис. 4).