Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Сопротивление грунтов сдвигу. Закон Кулона





Грунты в основании сооружений, а также при неодинаковых отметках их поверхности испытывают воздействие не только нормальных, но и касательных напряжений. Когда касательные напряжения по какой-либо поверхности в грунте достигают его предельного сопротивления, происходит сдвиг одной части массива грунта по другой.

Сопротивление грунта сдвигу (предельное) может быть установлено испытанием его образцов на прямой сдвиг (срез), путем трехосного сжатия, вдавливания штампа с шаровой или конусообразной поверхностью, по результатам среза грунта крыльчаткой по цилиндрической поверхности и др.

Рис. 2.9. Схема прибора для испытания грунта на сдвиг (а) и графики сопротивления сдвигу сыпучего (б) и связного (в) грунта

Сопротивление сдвигу сыпучих грунтов. Если образец песка поместить в сдвиговой прибор в виде кольца, разрезанного по горизонтальной плоскости (рис. 2.9, а), то, приложив силу F и постепенно увеличивая силу Т, можно достигнуть среза (сдвига) одной части образца по другой приблизительно по линии, обозначенной пунктиром. Прибор имеет нижнюю неподвижную обойму, верхнюю подвижную обойму и фильтрующие пластины сверху и снизу.

Если мы проведем несколько таких опытов при различном давлении σ=F/A, где A — площадь образца в плоскости среза, то получим, что чем больше σ, тем больше предельное сопротивление грунта сдвигу τпр. По данным экспериментов построим зависимость предельного сопротивления сыпучего грунта сдвигу от давления (рис. 2.9, б). На основе многочисленных опытов установлено, что для несвязных (идеально сыпучих) грунтов экспериментальные точки в пределах обычных изменений давлений (до 0,5 МПа) оказываются на прямой, выходящей из начала координат. В таком случае для любого нормального напряжения σ i

где tgφ= f — коэффициент, характеризующий трение грунта о грунт, который называют коэффициентом внутреннего трения; φ — угол внутреннего трения.

Зависимость τпр, i от σ i установлена еще в 1773 г. Ш. Кулоном. Она выражает закон сопротивления сыпучих грунтов сдвигу, который формулируется так: предельное сопротивление сыпучих грунтов сдвигу прямо пропорционально нормальному напряжению. Этот закон называется законом Кулона.

Сопротивление сдвигу связных грунтов. Глины, суглинки и супеси обладают связностью, интенсивность которой зависит от влажности и степени уплотненности. Как установлено ранее, приложенная к образцу водонасыщенного глинистого грунта вертикальная нагрузка в первый момент времени передается на поровую воду. Лишь по мере выдавливания ее из пор это давление будет действовать на скелет грунта. В связи с этим грунт испытывают на сдвиг после консолидации образца, когда все возникающее нормальное напряжение будет передано на скелет грунта.

Если в сдвиговом приборе провести несколько испытаний на сдвиг одного и того же грунта, загружая образцы различным внешним давлением σ, то получим в общем случае криволинейную зависимость предельного сопротивления грунта сдвигу τпр от σ (рис. 2.9, в). Криволинейность зависимости наиболее ощутима при малых значениях σ. При давлениях в диапазоне 0,05 … 0,5 МПа практически имеем прямую, описываемую уравнением

где с и φ — параметры прямой.

Закон сопротивления глинистых грунтов сдвигу формулируется так: предельное сопротивление связных грунтов сдвигу при завершенной их консолидации есть функция первой степени нормального напряжения.

Следует обратить внимание, что уравнение получено для образцов грунта, находящихся в различном состоянии по плотности, так как перед сдвигом образцы подвергались уплотнению различным давлением. Очевидно, что при этом каждый образец будет обладать своим значением сцепления, т.е. сцепление образцов одного и того же грунта, уплотненных неодинаковым давлением, будет различным. По этой причине угол наклона прямой на рис. 2.9, в, строго говоря, не является углом внутреннего трения. Однако в механике грунтов параметр с принято называть удельным сцеплением, а φ — углом внутреннего трения.

Для нахождения истинных значений сцепления и угла внутреннего трения необходимо испытывать образцы, находящиеся в одном и том же состоянии по плотности. С этой целью образцы грунта иногда испытывают на сдвиг сразу же после приложения нагрузки, не дожидаясь их консолидации. Однако такое испытание не позволяет учитывать упрочнение грунтов в связи с их уплотнением в основании под действием приложенной нагрузки.

Если прямую продлить влево до пересечения с осью абсцисс, то она отсечет на ней отрезок σ с (рис. 2.9, в). Величину σ с часто называют давлением связности. Используя это давление, параметр сцепления (связности) грунта можно представить в виде

c= σ c ·tgφ

отсюда

σ c = c /tgφ= c ·ctgφ.

Сопротивление грунтов сдвигу при трехосном сжатии. Испытания грунта на трехосное сжатие обычно проводят в стабилометрах. Принципиальная схема стабилометра показана на рис. 4.16. Цилиндрический образец грунта 4 помещается в рабочую камеру прибора 7, заполненную водой или глицерином. Для того чтобы предохранить образец от поступления жидкости, его окружают тонкой резиновой оболочкой 6. Нормальное напряжение σ1 создается в образце через штамп 2 с помощью нагрузочного устройства. Боковое напряжение σ23 осуществляется созданием в жидкости рабочей камеры гидростатического давления. Измерение давления в камере производится манометром 3, вертикальных перемещений образца — индикаторами 5. Для отжатия воды из образца в процессе испытания или, наоборот, его насыщения используется система дырчатых штампа и поддона с трубками, прикрытыми кранами 1.

Рис. 4.16. Схема стабилометра

Для вычисления горизонтальных перемещений используется тонкая градуированная трубка (волюмометр 8), снабженная краном 1 и позволяющая определить объем жидкости, вытекающей из рабочей камеры прибора, что соответствует объемной деформации образца.

Испытания в стабилометре проводятся для изучения деформационных и прочностных характеристик грунтов, причем в первом случае опыт можно проводить как в условиях компрессионного испытания, так и по схеме трехосного сжатия. В случае компрессионного испытания кран волюмометра перекрывается, производится вертикальное нагружение образца и с помощью манометра определяются возникающие в результате горизонтальные напряжения σ23. Это позволяет для любой ступени нагружения вычислить соответствующие значения, коэффициента бокового давления ξ=σ2331 и коэффициента Пуассона. При испытаниях по схеме трехосного сжатия кран волюмометра остается открытым. По показаниям индикаторов рассчитывают вертикальную деформацию ε1 по уменьшению объема жидкости в рабочей камере — боковые деформации ε23, по показаниям манометра — соответствующие им боковые напряжения и находят значения модуля объемного сжатия К и модуля сдвига G.

Прочностные характеристики грунта в стабилометре определяют испытанием нескольких образцов-близнецов. Для этого в каждом испытании к образцу прикладывается постоянное, но разное для различных образцов боковое давление. Для каждого из этих образцов определяется значение σ1 соответствующее разрушению. Затем по результатам серии испытаний строят круги предельных напряжений Мора (рис. 4.17). Касательная к этим кругам позволяет определить параметры сопротивления грунта сдвигу φ и с. Для песчаного грунта достаточно проведения одного опыта, так как при с =0 касательная к кругу Мора выходит из начала координат.

Рис. 4.17. Определение прочностных характеристик по опытам в стабилометре:

а — связный грунт; б — сыпучий грунт

Методика опытов по стабилометрическому нагружению основывается на предпосылке теории Кулона-Мора: среднее главное напряжение σ2 не влияет на сопротивление грунта сдвигу.







Дата добавления: 2015-04-16; просмотров: 7789. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...


Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...


Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...


Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

Опухоли яичников в детском и подростковом возрасте Опухоли яичников занимают первое место в структуре опухолей половой системы у девочек и встречаются в возрасте 10 – 16 лет и в период полового созревания...

Способы тактических действий при проведении специальных операций Специальные операции проводятся с применением следующих основных тактических способов действий: охрана...

Искусство подбора персонала. Как оценить человека за час Искусство подбора персонала. Как оценить человека за час...

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ МОРФЕМНОГО СОСТАВА СЛОВА В НАЧАЛЬНЫХ КЛАССАХ В практике речевого общения широко известен следующий факт: как взрослые...

СИНТАКСИЧЕСКАЯ РАБОТА В СИСТЕМЕ РАЗВИТИЯ РЕЧИ УЧАЩИХСЯ В языке различаются уровни — уровень слова (лексический), уровень словосочетания и предложения (синтаксический) и уровень Словосочетание в этом смысле может рассматриваться как переходное звено от лексического уровня к синтаксическому...

Плейотропное действие генов. Примеры. Плейотропное действие генов - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия