Алексеев С.И.

Механика грунтов. Часть 3




Компрессионные свойства грунтов (сжимаемость)

Все механические свойства грунтов определяются опытным путём (полевые и лабораторные исследования).

Рассмотрим, прежде всего, те приборы, с помощью которых определяются эти свойства.

Исследуем грунт ненарушенной структуры, помещая его в одометр, иначе называемый компрессионным прибором (см. рисунок).

Схема компрессионного прибора.

Общий вид компрессионного прибора (автоматизированная система).

Общий вид компрессионного прибора (автоматизированная система).

При испытании прикладываем на образец грунта нагрузку Р1 – произойдет уплотнение грунта, и коэффициент пористости станет е1.

Затем прикладываем нагрузку Р2, получим е2 и т.д. (4–5 ступеней).

После заданного нагружения будем снимать нагрузку и наблюдать за результатами. По результатам испытаний строим график компрессионной кривой (к.к).

Графическое представление компессионных испытаний в одометре с построением прямой и обратной ветвей компрессионных кривых (к.к.).

Графическое представление компессионных испытаний в одометре с построением прямой и обратной ветвей компрессионных кривых (к.к.).

Компрессия – это сжатие грунта без возможного бокового расширения.

Схематично условие компрессии можно представить при рассмотрении следующих инженерных задач:

  1. Уплотнения слоя грунта при сплошной равномерно распределенной нагрузке (плотина, насыпь и т.д.);
  2. Уплотнение слоя грунта толщиной h≤0,5 b под центром под центром тяжести подошвы фундамента.

Эти условия можно представить ниже приведенными схемами.

Схема компрессионного уплотнения слоя грунта толщиной h при сплошной равномерно распределенной нагрузке (плотина, насыпь и т.д.).

Схема компрессионного уплотнения слоя грунта толщиной h под ц.т. подошвы фундамента.

Из графика компрессионной кривой видно, что происходит необратимое уплотнение грунта. Нас интересует в основном только прямая ветвь компрессионной кривой.

Обратная ветвь к.к. – возможность поднятия дна котлована, имеет значение при глубоких котлованах (гидротехническое строительство).

Изобразим снова компрессионную кривую.

На небольшом участке рассмотрим приращение нагрузки ∆Р и получим соответственно ∆е. Заменим дугу прямой и рассмотрим угол α.

Компессионная кривая позволяет определить коэффициент сжимаемости грунта.

е = –tgα∆Р

В этой формуле знак (–) означает, что с увеличением нагрузки α – уменьшается. В дифференциальной форме:

= –tgα

tgα = mо и тогда de = –mоdP основная математическая форма закона компрессии.

Относительное изменение коэффициента пористости пропорционально изменению нагрузки (для малых интервалов нагрузок).

Компрессионная кривая позволяет судить о сжимаемости грунта.

α – может характеризовать сжимаемость.

Пример изменения угла наклона к.к. для мало и сильно сжимаемого грунтов.

Пример изменения угла наклона к.к. для мало и сильно сжимаемого грунтов.

Возьмем произвольную точку i на прямой, в пределах отрезка Р1 – Р2. Составим уравнение для этой точки, исходя из начального параметра е0.

На компрессионной кривой необходимо выбирать заданный интервал давлений для определения коэффициента сжимаемости.

еi = е0 – рi tgα – это основное уравнение, характеризующее компрессию в выбранном варианте.

Рассмотрим подробнее Угол альфа..

Выражение для определения коэффициента сжимаемости в заданном интервале давлений.

где m<o – коэффициент сжимаемости грунта.

Для того чтобы получить mo, необходимо выделить определенный интервал давлений.

  • Р1 – напряжение от собственного веса грунта
  • Р – дополнительное давление от внешней нагрузки
  • Р2 – полное напряжение (Р2 = Р1 + Р)

Окончательно: Формула расчёта коэффициента сжимаемости грунта.

В соответствии с полученными значениями коэффициента относительной сжимаемости СП (СНиП) определяет 3 категории грунта:

  • mo < 0,005 – грунт мало сжимаемый.
  • mo = 0,005÷0,05 – грунт средне сжимаемый.
  • mo > 0,05 – грунт сильно сжимаемый.
<< В начало < Назад 1 2 3 4 5 Читать дальше > В конец >> 

Разделы




Постоянный адрес этой главы: buildcalc.ru/Learning/SoilMechanics/Open.aspx?id=Chapter3