Главная Учебники - Строительство
поиск по сайту правообладателям
|
|
|
содержание .. 1 2 3 4 ..
11
I
S
II
III
P = F /A
P
2
к р
P
1
к р
Рис
. 2.1.
Выход
областей
сдвига
на
поверхность
грунта
приводит
к
наступлению
III
стадии
–
разрушению
основания
с
провальной
осадкой
.
График
на
рис
.
2.1
показывает
необходимость
теоретического
определения
давлений
(
нагрузок
),
вызывающих
переход
основания
из
одной
стадии
деформирования
в
другую
:
это
Р
1
кр
.
–
первая
критическая
(
совершенно
безопасная
)
нагрузка
и
Р
2
кр
.
=
Р
пред
.
вторая
критическая
,
или
предельная
нагрузка
.
3.2.2.
Напряженно
-
деформированное
состояние
грунта
.
Принцип
линейной
деформируемости
и
деформативные
характеристики
грунтов
Осадка
фундамента
в
предыдущем
описании
есть
интегральный
эффект
напряжений
и
деформаций
,
действующих
в
каждой
точке
основания
от
передаваемой
фундаментом
нагрузки
.
Иначе
говоря
,
осадка
определяется
напряженно
-
деформированным
состоянием
грунта
(
НДС
),
описание
которого
–
важная
задача
механики
грунтов
.
Поскольку
грунт
в
основании
или
в
массиве
находится
в
пространственном
НДС
,
для
его
моделирования
применяются
приборы
трехосного
сжатия
–
стабилометры
.
По
конструкции
стабилометры
разнообразны
,
но
в
общем
они
позволяют
управлять
одной
группой
параметров
НДС
(
например
,
создавать
заданные
напряжения
i
и
управлять
ими
)
и
определять
как
«
отклик
»
грунта
другую
(
например
,
замерять
деформации
i
).
Наиболее
распространен
гидравлический
стабилометр
.
При
испытании
цилиндрический
образец
грунта
первоначально
подвергается
всестороннему
12
(
гидростатическому
)
сжатию
напряжениями
1
2
3
.
Затем
боковые
(
радиальные
)
напряжения
остаются
постоянными
2
3
const
,
а
образец
сжимается
увеличивающимся
вертикальным
напряжением
1
с
фиксацией
вертикальных
и
горизонтальных
деформаций
1
и
2
3
.
При
некотором
значении
1
.
пр
грунт
разрушается
.
Зависимость
1
1
(
)
f
и
разрушающее
напряжение
1
.
пр
зависят
от
зафиксированного
значения
2
3
,
но
во
всех
случаях
график
зависимости
1
1
(
)
f
имеет
тот
же
вид
,
что
и
показанный
на
рис
. 2.1.
Таким
образом
,
для
образца
грунта
справедлива
та
же
самая
стадийность
деформирования
.
В
стадии
уплотнения
и
даже
в
начале
стадии
сдвигов
зависимость
деформаций
от
напряжений
близка
к
линейной
.
Это
позволяет
в
указанном
интервале
связь
деформаций
и
напряжений
принять
в
виде
закона
Гука
:
1
1
2
3
1
E
;
2
2
3
1
1
E
;
(2.1)
3
3
1
2
1
E
.
Параметры
зависимостей
(2.1)
в
механике
грунтов
называются
:
Е
–
модуль
деформации
;
–
коэффициент
поперечной
деформации
,
или
коэффициент
Пуассона
.
Это
деформативные
характеристики
грунта
.
Их
смысл
выявляется
из
простого
испытания
на
одноосное
сжатие
,
когда
2
3
0
и
образец
грунта
сжимается
вертикальным
напряжением
на
простейшем
прессе
.
Конечно
,
так
можно
испытывать
только
достаточно
прочные
связные
грунты
.
При
этом
из
(2.1)
получаем
:
1
1
E
и
2
3
1
1
.
Отсюда
ясно
,
что
Е
характеризует
жесткость
грунта
и
измеряется
в
единицах
напряжения
(
Па
,
кПа
и
т
.
д
.),
а
–
меру
деформирования
в
направлении
,
перпендикулярном
действующему
напряжению
.
Интервал
значений
для
грунтов
составляет
обычно
0,1…0,5.
Значения
модуля
деформации
оказывают
определяющее
влияние
на
рассчитываемую
осадку
сооружений
.
Поэтому
их
определение
имеет
большее
значение
,
а
значения
ν
на
практике
часто
принимают
по
справочным
данным
в
зависимости
от
вида
и
состояния
грунта
.
Положение
о
применимости
зависимостей
(2.1)
в
механике
грунтов
характеризуется
как
«
Принцип
линейной
деформируемости
грунтов
».
При
этом
напряжения
в
грунте
должны
быть
достаточно
далеки
от
разрушающих
,
т
.
е
.
грунт
должен
работать
в
стадии
уплотнения
–
начале
стадии
сдвигов
.
13
3.2.3.
Компрессионное
сжатие
грунта
.
Закономерность
уплотнения
.
Формула
Терцаги
-
Герсеванова
Из
указанных
ранее
испытаний
трехосное
сжатие
достаточно
сложно
,
а
одноосное
применимо
лишь
к
некоторым
грунтам
.
Поэтому
в
механике
грунтов
широко
применяется
сжатие
грунта
вертикальным
давлением
в
жесткой
обойме
,
исключающей
боковое
расширение
.
Соответствующий
прибор
называется
одометр
.
При
испытании
увеличивают
вертикальное
давление
1
р
,
радиальные
напряжения
возникают
как
реакции
жестких
стенок
обоймы
2
3
q
.
Боковые
деформации
2
3
0
,
а
вертикальные
ε
2
=
Δ
h/h
определяются
с
помощью
индикаторов
.
Таким
образом
,
напряженное
состояние
образца
пространственное
(
трехосное
),
а
деформированное
–
одноосное
.
Результаты
испытания
можно
представить
зависимостью
ε
1
=f(p
)
(
рис
. 2.2),
представляющей
собою
плавную
постепенно
уполаживающуюся
с
ростом
давления
по
мере
уплотнения
грунта
кривую
.
Если
при
некотором
давлении
произвести
разгрузку
грунта
,
зависимость
ε
=f(p
)
будет
отличаться
от
нагрузочной
кривой
.
Таким
образом
общая
деформация
при
давлении
Р
будет
состоять
из
большей
по
величине
остаточной
или
пластической
и
меньшей
упругой
или
восстанавливающейся
составляющих
,
т
.
е
.
1
1
1
р
е
,
причем
p
1
e
1
.
Если
произвести
повторные
нагружения
,
грунт
будет
испытывать
преимущественно
упругие
деформации
.
Такая
работа
характерна
для
грунта
земляного
полотна
дорог
.
Рассмотрим
возможность
определения
деформативных
характеристик
по
результатам
компрессии
на
основе
(2.1).
С
учетом
НДС
и
обозначений
(
1
р
;
2
3
q
;
2
3
0
)
имеем
два
уравнения
:
P
Рис
. 2.2.
ε
1
ε
р
ε
e
14
1
1
2
p
q v
E
;
0
q
v q
p
.
(2.2)
В
обычных
компрессионных
испытаниях
боковой
распор
q
не
определяется
,
поэтому
последние
два
уравнения
включают
три
неизвестных
:
q,
E
и
v
.
Поэтому
определить
модуль
деформации
при
некотором
р
можно
,
только
если
задаться
значением
коэффициента
Пуассона
.
Тогда
из
второго
уравнения
можно
найти
отношение
,
называемое
коэффициентом
бокового
давления
:
1
q
v
p
v
.
(2.3)
Подставим
в
первое
уравнение
(2.2),
записав
его
в
виде
:
P
q
E
P
2
1
1
.
(2.4)
Разрешив
полученное
выражение
относительно
Е
,
получаем
:
1
p
E
,
(2.5)
где
β
–
коэффициент
стеснения
боковых
деформаций
при
компрессии
.
2
2
1
1
v
v
.
(2.6)
На
практике
результаты
компрессии
чаще
представляют
зависимостью
коэффициента
пористости
от
давления
e = f(p)
,
которую
и
называют
компрессионной
кривой
(
рис
. 2.3).
Коэффициент
пористости
при
любой
деформации
i
i
н
h
h
рассчитывается
по
формуле
:
1
i
i
н
н
н
h
e
e
е
h
,
(2.7)
где
е
н
–
начальное
значение
коэффициента
пористости
при
р
= 0
.
P
н
P
к
P
Рис
. 2.3.
e
e
н
e
к
Ψ
содержание .. 1 2 3 4 ..
|
|
|