Механические характеристики грунтов и методы их определения.

Механические свойства-свойства грунтов, которые характеризуют их поведение под нагрузкой.

Все механические характеристики грунта делятся на 3 группы:

I гр. – для оценки деформативных свойств грунта

1. m_о – коэффициент сжимаемости основания см²/кг, МПа^-1;

2. m_v– приведенный коэффициент сжимаемости основания;

3. Е₀ – модуль общей деформации кг/см², МПа.

II гр. – для оценки фильтрационных свойств грунта

1. K_ф– коэффициент фильтрации см/с; м/сут;

2. Ј – гидравлический градиент.

III гр. – для оценки прочностных свойств грунтов

1. φ – угол внутреннего трения (град.);

2. С – коэффициент сцепления кг/см², МПа.

1 Закон уплотнения: de= –m₀dp (m₀=(е₁-е₂)/(P₂-P₁) при давлении от 1 кг до 3 кг на см². Бесконечно малое относительное изменение объёма пор прямо пропорционально бесконечно малому изменению внешнего давления. m_v- коэф. относительного уплотнения m_v=m₀/(1+e₀)=b/E_0.

2 Закон фильтрации (Дарси): -закон ламинарной фильтр-ии(для песков), -для глин. грунтов

Фильтрация воды зависит от степени уплотнения и наличия начального градиента напора(i_н):, i =(H2-H1)/L – гидравлический градиент. Д=i - гидравлич. давление.

3 Сопротивляемость грунтов сдвигу: Внутреннее сопротивление частиц сдвигу в идеально сыпучих телах (пески) будет определятся трение в точках контакта частиц и подчинятся закону Кулона , а в идеально связных (дисперсные глины) – внутренними структурными связями и вязкостью вводно-коллоидных оболочек частиц. В общем случаи , с - величина эффективного сцепления.

4 Принцип общей линейной деформированности

При деформации грунтов кроме восстанавливающихся деформаций всегда будут и остаточные, однако при небольших изменениях внешнего давления до 0,3 МПа для твердых и плотных грунтов ими можно пренебречь. И тогда зависимость между деформациями и напряжением будет линейной

- относит. деформация, ,где S-абсолютная осадка, h- мощ-ть активной сжим-ой толщи.

, -коэф-т сжимаемости.

-безразмерный коэф-т, -коэф-т Пуассона(коэф-т относит. поперечной деформации)

Методы определения:

1 Метод прямого плоскостного среза.

2 Метод одноосного сжатия.

3 Метод трёхосного сжатия. sinj=(s₁-s₂)/(s₂+s₁) – закон Мора-Кулона для песков. sinj=(s₁-s₂)/(s₂+s₁+2c´ctgj) – для глин. s_с=с´ctgj - давление связности. t_окт=s_окт´n+m, где n,m – математические параметры, зависящие от уровня нагруженного состояния и уровня загруженияs_окт=(s₁+s₂+s₃)/3 – среднее напряжение. t_окт=1/3((s₁-s₂)²+(s₂-s₃)²+(s₁-s₃)²)^1/2.

 

4 Метод лопастных испытаний t=2М_кр/(p´d²´h(1+d/3´h)), где d - Æ крыльчатки h – высота крыльчатки.

5Метод шариковой пробы С_ш»0,18P/pDs для определения параметров прочности с учётом фактора времени.