ДЕФОРМАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ ГРУНТІВ

 

 

 Чим обумовлюється стисливість ґрунтів? За рахунок чого відбувається стиск повністю водо насичених ґрунтів?

Стисливість ґрунтів обумовлюється зміною їхньої пористості внаслідок переупаковки часток, повзучістю водних оболонок, витисненням води з пор ґрунту. Стиск повністю водо насичених ґрунтів можливий тільки за умови витиснення води з пор ґрунту.

 Для чого служить одометр? Які умови стосовно до напруг і деформацій накладаються на зразок ґрунту?

Рис. М. 4.2 Схема одометра (компресійного приладу)

Одометр - прилад, що служить для визначення стисливості ґрунту. Деформації в одометрі можливі тільки у вертикальному напрямку, горизонтальні деформації відсутні. Вертикальна напруга змінюється ступенями і є відомою, бічні напруги реактивні, залишаються невідомими. Деформації виміряються залежно від зусилля, прикладеного на штамп. На рис. М.4.2. показана схема одометра.

 У яких координатах зображується компресійна крива? Який вид має залежність між осіданням штампа одометра й зухвалим її навантаженням?

Компресійна крива зображується в координатах: коефіцієнт пористості e - тиск p, МПа. Для повністю водо насичених глинистих ґрунтів вона може бути представлена в координатах: вологість w - тиск p, МПа. Залежність осадки штампа s, мм, від навантаження p, МПа, представлена на графіку (рис. М. 4.3.).

Рис. М. 4.3. Компресійна крива

Зі збільшенням тиску крива стає більш пологою, тому що ґрунт при цьому поступово ущільнюється й стає менш стисливим.

 Як записується закон стисливості в диференціальній і різницевій формах?

Закон стисливості в диференціальній формі має вигляд

 

де e - коефіцієнт пористості, p - тиск, m₀ - коефіцієнт стисливості, МПа¹. Знак мінус перед m₀ викликаний тим, що при збільшенні тиску коефіцієнт пористості зменшується. У різницевій формі цей закон записується в наступному виді:

 

 

і формулюється так: відношення збільшень коефіцієнта пористості й тиску є величина постійна, рівна коефіцієнту стисливості зі зворотним знаком.

 Що називається коефіцієнтом стисливості m₀ і коефіцієнтом відносної стисливості m_v? Яка їхня розмірність?

Коефіцієнтом стисливості називається відношення збільшень коефіцієнта пористості й тиску m₀. Коефіцієнт відносної стисливості m_v, тобто величина m₀, ділена на

 

де - коефіцієнт пористості в природних умовах.

Рис. М. 4.5. Випрямлення компресійної кривої

 

Величини m₀ і m_v виміряються в МПа¹.

 

Компресійну криву для практичних розрахунків звичайно спрямляють, користуючись крапками, розташованими в середній частині цієї кривої. Тому початковий коефіцієнт пористості  е₀ -часто не збігається з розрахунковим значенням коефіцієнта пористості е₀, певним для випробовуваного зразка ґрунту, тобто е₀ ¹ e₀ (рис. М. 4.5).

 Запишіть закон Гука в головних нормальних напругах. Скільки незалежних характеристик стисливості ви знаєте?

Закон Гука записується в наступному виді (вісь z збігається з віссю 1, осі y і x відповідно з осями

 2 і 3) (рис. М. 4.6):

 

                     

 

Оскільки осі x, y і z збігаються з головними осями, дотичні напруження уздовж них дорівнюють нулю, тобто  . Незалежних характеристик стисливості (деформування) для ізотропного ґрунту два: 1) модулі загальної (пружної й залишкової) деформації E₀, МПа й

2) коефіцієнт Пуассона m _0.

Рис. М. 4.6. Осі координат

 Що називається коефіцієнтом Пуассона й у яких межах він змінюється?

Коефіцієнтом Пуассона називається відношення відносних деформацій поперечної e _x до поздовжнього e _z, узяте зі зворотним знаком, у випадку, якщо діють тільки вертикальні напруги s _z (напруги s _x і s _y у цьому випадку відсутні). Коефіцієнт Пуассона змінюється теоретично від 1 до +0,5, а практично від 0 до +0,5. Коефіцієнт Пуассона не може бути більше 0,5, тому що в цьому випадку при всебічному стиску (s _x = s y =s _z) повинен був би збільшуватися об'єм ґрунту, що фізично неможливо. Таким чином, при s _x = s _y = 0

.

 Що називається коефіцієнтом бічного тиску ґрунту, від чого він залежить і як він пов'язаний з коефіцієнтом Пуаасона?

Коефіцієнтом бічного тиску ґрунту x називається відношення збільшення бічного тиску D s _x (або D s _y) до збільшення вертикального тиску D s _z при обов'язковій відсутності бічних деформацій

(e _x =e _y =0), тобто

 

e _x = e _y = 0.

Бічний тиск у цьому випадку є реактивним. Прикладом може служити ґрунт, що обжимає в одометрі. Коефіцієнт бічного тиску залежить від виду ґрунту, його щільності й вологості. З коефіцієнтом Пуассона він зв'язаний наступною залежністю:

 

 

Він змінюється в межах від 0 до +1.

 Яка принципова схема стабілометра і які умови накладаються на напруги й деформації в ній? Яким образом ведуться випробування в стабілометрі?

Принципова схема стабілометра представлена на рис.М.4.9,а.

Рис.М. 4.9. Стабілометр:  а - умови навантаження; б - схема випробування (після досягнення всебічного тиску *0 вільне бічне розширення при вертикальному тиску, що збільшується) ; в - після здійснення всебічного обтиснення тиском *0 випробування при відсутності бічних деформацій за схемою одометра

 

 

Випробування в стабілометрі ведуться звичайно по двох схемах (рис. М. 4.9,б,в,): 1) прикладається однаковий тиск, що  s _x=s _y=s _z=s ₀, а потім збільшується тиск s _z при вже незмінних далі напругах

s _x=s _y=s ₀; при цьому заміряться деформації стиску e _z і розширення e _x = e _y (рис. М. 4.9,б);

2) прикладається тиск, що   обжимає (в окремих випадках цього можна й не робити) , виміряються відповідні e _x =e _y = e _z =e ₀,, а потім далі перешкоджають деформуванню ґрунту в горизонтальному напрямку, збільшуючи вертикальний тиск. При цьому зразок деформується тільки вертикально (у стабілометрі відтворюється схема одометра з тією різницею, що бічний тиск у ході досліду постійно виміряється, чого в одометрі зробити не можна) (рис.М.4.9,в).

 Скільки незалежних характеристик стисливості ґрунту ми одержуємо при випробуванні в одометрі, у стабілометрі й при штампових випробуваннях?

Усього незалежних характеристик стисливостіі дві. У процесі випробування ґрунту в одометрі ми одержуємо тільки одну незалежну характеристику стисливості m₀ або величину

 

,

 

причому не можна окремо обчислити m ₀ і E₀. У процесі випробування ґрунту в стабілометрі ми одержуємо обидві характеристики стисливості m ₀ і E₀. При штампових випробуваннях ми

 

одержуємо одну характеристику стисливості  , також не маючи можливості підрозділити її на m ₀ і E₀.

 У чому полягають штампові випробування? Які їхні основні переваги?

Рис.М. 4.11. Штампові випробування ґрунту в котловані в польових умовах

 

Штампові випробування (рис. М. 4.11) полягають у тім, що штамп - кругла плита - установлюється на дно котловану на попередньо зачищену й розрівняну поверхню ґрунту, після чого завантажується ступенями навантаження. Наступна ступінь навантаження прикладається після загасання осадки від попереднього ступеня. По лінійній ділянці залежності осадки s, см, від навантаження p, МПа, установлюється модуль деформації E₀. Основною перевагою цього виду випробувань є те, що вони ведуться безпосередньо в ґрунтовому масиві. При випробуваннях твердими штампами потрібно ретельна їхня установка на ґрунт із приляганням по всієї поверхні.

Штампові випробування проводяться також у свердловинах. У цьому випадку штамп установлюється у вибої свердловини. Застосовуються також гвинтові штампи.

 Що таке прессиометр, яка його схема?

Прессиометр являє собою закритий циліндр із гумовою бічною поверхнею (рис. М. 4.12), у який подається тиск p і виміряється збільшення діаметра циліндра D d (після стабілізації). По відношенню D p / D d установлюється по лінійній ділянці діаграми величина модуля деформації E₀. У звичайних випадках для обчислення E₀ потрібно знати коефіцієнт Пуассона ґрунту. Ми одержуємо при цьому випробуванні модуль деформації в горизонтальному, а не у вертикальному напрямку, деформуємість у горизонтальному й вертикальному напрямках може бути різною (проявляється анізотропія).

 

Рис. М. 4.12. Випробування ґрунту в свердловині за допомогою прессиометра

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: