Классификация деформаций грунта

Действие внешних сил на тело вызывает его перемещения. Если тело совершает поступательное движение или вращается без изменения относительного расположения частиц, то оно не деформируется; такие перемещения не вызывают, никаких внутренних напряжений. Только перемещения отдельных частиц тела связаны с возникновением в нем напряженного состояния. Если нагрузку, грунтов приложенную к деформируемому телу, снять, то одни частицы тела возвратятся в прежнее положение, а другие останутся в положении, полученном при действии нагрузки, т. е. наблюдаются упругие и остаточные деформации. В твердых телах, например в металлах, величина остаточных деформаций незначительна, и ими часто можно пренебречь, т. е. рассматривать такие тела как упругие. В грунтах же при действии внешних сил возникают как упругие, так и остаточные деформации, причем остаточные деформации часто в десятки раз превосходят упругие. Существенным отличием грунтов от упругих тел является то, что при действии внешних нагрузок остаточные деформации всегда сопутствуют упругим, даже при незначительных нагрузках. Сумма остаточных и упругих деформаций составляет общую деформацию. В одних случаях особо важное значение приобретает общая деформация грунтов, в других — упругая и, наконец, остаточная.

Различные виды деформаций грунтов обусловливаются различными физическими причинами, вызывающими их. Упругие деформации могут быть двух родов: упругие изменения объема (деформации сжатия-растяжения), что наблюдается при периодической сжимающей или растягивающей нагрузке и разгрузке, и упругие искажения формы без изменения объема, происходящие главным образом при мгновенных нагрузках. Так как упругие деформации распространяются со скоростью звука, то компрессионных изменений грунта практически за время действия мгновенных нагрузок (за исключением вибраций) не возникает, ибо для их развития требуется достаточный промежуток времени.

Деформации уплотнения и набухания, которые следует отнести к неупругим деформациям, требуют значительного времени для своего развития и обусловливаются компрессионными свойствами грунтов. Виды деформаций грунтов и причины, их обусловливающие набухания грунтов являются необратимыми, поскольку кривая уплотнения не совпадает с кривой набухания, что происходит вследствие нарушения структуры грунта в процессе его консолидации.

Деформации ползучести обусловлены взаимными сдвигами частиц, причем в зависимости от того, какой процесс при данной нагрузке преобладает — упрочнение или сдвиг, ползучесть может быть затухающей или установившейся с постоянной скоростью деформирования.

Чисто остаточная деформация грунтов возникает вследствие разрушения структуры и излома частиц будет существенным фактором для сооружений, возводимых из грунта. В результате действия повторных нагрузок остаточная деформация накапливается, и, например, в грунтовых дорогах образуются колеи, ухудшающие.проходимость.

Рассмотренные физические причины, обусловливающие характер тех или иных видов деформаций грунтов, в естественных условиях могут существовать в многообразном сочетании. В одних случаях основное значение будут иметь одни причины, в других — другие; иногда же на деформации будут влиять одновременно несколько причин.

10) Сжимаемость грунтов. Закон уплотнения.

Сжимаемость грунтов обусловливается изменением их пористости вследствие пере-

упаковки частиц, ползучестью водных оболочек, вытеснением воды из пор грунта. Сжатие

полностью водонасыщенных грунтов возможно только при условии вытеснения воды из пор грунта. Грунт исследуется при помощи одометра. По результатам строится компрессионная кривая.

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

Тангенс угла наклона касательной компрессионной кривой называется коэффициентом сжимаемости (m_o), tg α = m_о. Кроме этого используется коэффициент относительной сжимаемости

где e_o – начальный коэффициент пористости [МПа^–1]. ∆ е = –tgα ∆ Р

(–) показывает, что с увеличением нагрузки α уменьшается. α также может характеризовать сжимаемость.

Для фундаментов большинства зданий и сооружений характерно небольшое изменение давлений. Поэтому для них применяют закон уплотнения грунта – изменение коэффициента пористости прямо пропорционально изменению давления.

Также сжимаемость характеризует модуль деформации грунта Е [МПа], который учитывает как упругие, так и остаточные деформации грунта.