ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ ГРУНТОВ

 

При статистической нагрузке, если она превысит прочность структурных связей грунта, возникают упругие и остаточные деформации (см. п.6). Особенностью грунтов является то, что при внешней нагрузке отдельные элементы грунтов по-разному оказывают сопротивление внешним нагрузкам и по-разному деформируются. Соответственно по-разному ведут себя сыпучие и связные грунты.

В сыпучих (несвязных) грунтах при нагружении всегда возникают необратимые смещения и повороты зерен грунта относительно друг друга. Это приводит к образованию остаточных деформаций.

В связных грунтах на характер деформирования влияют структурные связи. При жестких (кристаллизационных) связях, если нагрузка такова, что прочность связей не нарушается, то грунт деформируется как упругое твердое тело. При вязких (вводно-коллоидных) связях некоторые связи начинают разрушаться (или вязко течь) уже при малых нагрузках, что и определяет при разгрузке наличие не только обратимых, но и остаточных деформаций.

Упругие деформации складываются из сжатия пузырьков воздуха в порох, изменение толщины пленки воды и некоторых упругих деформаций зерен грунта. При снятии нагрузки мгновенно исчезают упругие деформации зерен, а через некоторое время — деформации пузырьков воздуха и водных пленок.

Остаточные деформации возникают от необратимых отжатий воды и воздуха из-под грунта и взаимных необратимых перемещений зерен грунта. Под штампом или фундаментом остается уплотненное грунтовое основание.

Упругие деформации распространяются в стороны, а остаточные — только под штампом, причем последние приводят к выдавливаю грунта.

Очевидно, что при увеличении напряжений увеличиваются и деформации, следовательно, между деформациями и напряжениями существует зависимость: . Зависимость эта сложна, так как грунт весьма разнообразен (по связям). В общем случае эта зависимость нелинейная и на базе проведенных экспериментов (рис. 16) выглядит так:

, (49)

где а_с а_n и — коэффициенты эмпирические; σ _c — напряжения, не превосходящие прочности структурных связей; σ _n — напряжения, нарушающие структурные связи; m — параметр нелинейности (экспериментальный).

 

Рис. 16. Экспериментальная зависимость между напряжениями

и деформациями

Но для практических инженерных решений (на рис. 16 промежуток ) между общими деформациями и напряжением при постоянстве принимают

(50)

При небольших изменениях нагрузок грунты рассматривают как линейно деформируемые тела. Для определения напряжений можно применять решения теории упругости.