Как видно из рис. 1, формирование 2 пластической области (предельных касательных
t напряжений) b3 ≤
Q ≤ b1 происходит
вдоль осей (а), в которых строго соблюдается условие предельного равновесия по теории
Мора-Кулона и возникают полосы (Копейкин В.С.) локализованного сдвига (рис. 2а).
Рис. 2. а). Формирование 2 пластической области (предельных касательных t напряжений)
и развитие полос локализованного сдвига в основании под подошвой жёсткого фундамента;
б) схема отбора кернов при проведении изысканий; в) фотографии развития полос областей
пластических деформаций в сдвиговом приборе.
Отбор образцов грунта (кернов) из скважин (рис. 2б) для проведения стандартных сдвиговых
испытаний, позволяет, как правило, получать прочностные характеристики при ориентации
плоскости сдвига в горизонтальном направлении (фото 1 на рис. 2в). Формирование
и развитие полос локализованного сдвига по мере увеличения смещения при модельных
лабораторных испытаниях были получены нами еще в 1996 г. [1].
Как представляется, стандартные испытания грунтов в плоском сдвиге (сдвиговая плоскость
горизонтальна), при решении задачи по расчету жесткого фундамента на естественном
основании, характеризуют работу основания лишь в верхней части пластической области
(рис. 2а). Если проводить подобные испытания, вырезая образец грунта из керна в
горизонтальном направлении (сдвиговая плоскость в этом случае будет вертикальна),
то такие испытания (фото 2 на рис. 2в) будут характеризовать работу основания лишь
в нижней части пластической области (рис. 2а). В том и другом случае полученные
результаты, зависящие от анизотропических свойств (особенно глинистых грунтов),
будут иметь различные значения [2] и отражать не более 15…20% объема локализованного
сдвига, имеющего место в нагруженном основании под подошвой жесткого фундамента.
Фактически в основном полосы локализованного сдвига формируются вдоль осей (а),
расположенных под углом Q = -j к вертикали (рис. 1, 2а). Следовательно, испытания
на плоский сдвиг в стандартных сдвиговых приборах должны, в данном случае, проводиться
для образцов грунта вырезанных из керна под углом j к вертикали. Поскольку получить
при стандартных испытаниях таких образцов практически не удается, то рекомендуется
в первом приближении вычислять средние значения механических характеристик между
результатами горизонтального и вертикального сдвига.
Более предпочтительней в данном случае, безусловно, будут стабилометрические испытания,
позволяющие проводить испытания в условиях объемного напряженного состояния, с формированием
направлений поверхностей сдвига близких к фактическим.
Таким образом, программа лабораторных испытаний для получения прочностных свойств
грунтов, должна отражать фактическую работу нагруженного основания в конкретной
решаемой геотехнической задаче и задаваться проектировщиками в техническом задании
на инженерно-геологические изыскания.
Литература
- Алексеев С.И. Автоматизированный метод расчета фундаментов по двум предельным состояниям.
СПб., СПбГТУ, 1996, 205 с.
- Бугров А.К., Голубев А.И. Анизотропные грунты и основания сооружений. «Недра», СПб.,
1993, 244 с.