Напряжения в грунтовых массивах

Грунт – зернистый материал с порами. Он не является упругим материалом (остаточные деформации значительно больше упругих), нет строгой линейной зависимости между напряжениями и деформациями, однако допустимо применить теорию упругости для определения напряжений и деформаций под действием внешних нагрузок. Рассмотрим рис. 3.

Жесткий штамп загружен нагрузкой N. В массиве грунта происходят перемещения, возрастающие с увеличением нагрузки. Грунт будет деформироваться как от собственного веса, так и от нагрузки. Интегральным выражением деформаций является осадка штампа S. При увеличении нагрузки осадка развивается в соответствии с кривой 1, приведенной на рис.3“б”. Выделяются 4 участка: ОА – соответствует нагрузке, не превышающей структурную плотность грунта Р str. При таких напряжениях развиваются упругие осадки и осадки, связанные с затухающей ползучестью. Напряжения по краям штампа будут превышать Pstr. Это фаза упругих деформаций.

Дальнейшее увеличение давления превысит структурную плотность грунта, и в основании станут развиваться деформации уплотнения одновременно с увеличением коэффициента пористости по линейной зависимости в начале участка. Однако, прямолинейный отрезок участка АВ переходит в криволинейный, возникает сложная картина внутреннего перемещения частичекгрунта по ординате давления и за пределами штампа. Эта фаза уплотнения и местных сдвигов. При еще большем N зоны пластических деформаций, развиваясь в стороны, будут приводить к уплотнению грунта и по сторонам от этих зон, вследствие чего радиус кривизны кривой 1 на участке ВС станет меньше. Это фаза развития интенсивных деформаций сдвигов и уплотнения, в том числе по сторонам от зон пластических деформаций.

При дальнейшем увеличении N на неглубоко заложенный фундамент произойдет резкая осадка его с выпором грунта из основания в стороны и вверх. Кривая CD превратится в вертикальную линию. Это фаза выпора.

Таким образом, в пределах 2 первых фаз принимается допущение, что грунт является линейно-деформируемым телом. При разгрузке штампа кривая 2 никогда не возвращается в начало координат, поскольку грунт получает остаточные деформации. При повторном загружении получим кривую 3, которая до нагрузки, раннее приложенной к штампу, будет приблизительно соответственно линейной зависимости.

В целом при определении напряжения в массиве принимают, что грунт является сплошным изотропным линейно-деформируемым телом, испытывающим одноразовое загружение. При этих условиях для определения осредненных напряжений в точке массива грунта используют решения теории упругости.