Полевые методы испытания на сдвиг и определение прочностных характеристик грунта.

1, Основным методом является метод «крыльчатки». Применяется для пластичных слабых глинистых и илистых грунтов, а также водонасыщенных супесей, пробы которые взять трудно, не нарушив их структуры.

Rд= 2М/(пи*d^2*h*(1+d/3h))

В забой скважины в грунт вдавливается полостная крыльчатка (крестовина), после чего вращение рукоятки производится полный поворот на 360⁰ и грунт срезается по цилиндрической поверхности, высотой h и d. При этом замеряется max скручивающий момент. По этому моменту и площади среза определяется предельное сопротивление срезу.

2. Сдвиг «целика»

 

 

27. Законы движения воды в грунте.

Грунт представляет собой 3х фазную систему: он состоит из твердой, жидкой и газообразной составляющих. Жидкая составляющая, т.е. вода находится в порах грунта. Поры грунта могут представлять собой каналы различной формы и длины. Можно сделать предположение, что при движении воды по порам грунта потоки не будут пересекаться. Из курса гидравлики известно, что в этом случай движение будет ламинарным. Турбулентное движение возможно в скальных породах при наличии больших трещин.

Это подтвердили экспериментальные исследования ученых Дарси и Павловского. Дарси в 1886г. установил закон ламинарной фильтрации воды в грунте, который звучит таким образом: скорость фильтрации воды(расход воды через ед. площади сечения в ед.времени) прямопропорционален действующему напору и обратно пропорционален длине фильтрации, или по-другому прямопропорционален гидравлическому градиенту: Vф=КфI, где

I= (Н1-Н2)/L – гидравлический градиент. Кф- коэффициент фильтрации, который равен для крупных песков 10^-2[см/с, см/год],для супесей 10^-5, для суглинков 10^-7, для глин 10^-9. Возникновение фильтрации возможно не только при разности напоров столбов жидкости, но и при действии внешней нагрузки, при которой создается поровое давление. Напор, возникающий в этом случае, можно подсчитать по формуле: Н=Р/γв, где γв- удельный вес воды(0,001 кг с/см3). Фильтрация воды может сопровождаться такими явлениями, как механическая суффозия(вынос частиц грунта вместе с водой, что приводит в увеличению пористости и ускорению процесса) и механическая кольматация(напротив, отложение частиц в грунте, что приводит к закупориванию пор и к уменьшению пористости).

Для глинистых грунтов характерен начальный градиент напора, т.е. фильтрация начинается только после определенного значения гидравлического градиента. Это связано с тем, что в глинистых грунтах очень развиты коллоидные своиства, и связанная вода препятствует движению воды по порам грунта. это можно увидеть на графике

 

 

Песок Kф=10^- 2 см/сек

Супесь Kф=10^- 5 см/сек

Суглинок Kф=10^-7 см/сек

Глина Kф=10^- 9 см/сек

 

28. Понятие об эффективном и нейтральном давлении.

При приложении к грунту внешней нагрузки, она воспринимается как твердыми частицами, так и порами. Давления в поровой воде называются нейтральными. Давления в скелете – эффективными. Доля этих давлений в общем суммарном давлении зависит от вида грунта и …. во времени. При загружении водонасыщенного грунта в первый момент времени нашрузка воспринимается только водой в порах, затем вода начинает выдавливаться(отфильтровываться) в окр.зоны с меньшими напорами, так что усилия перераспределяются на твердые частицы. В конечном итоге вся нагрузка воспринимается только скелетом.

Тау пред=sigmaэф*tgфи + с

Тау пред=sigma-sigmaн*tgфи + с

Sigma=sigmaэф+sigmaн

 

Если рассмотреть сосуд с водой, в который помещена пружина, а сверху сосуда прикладывается поршень с отверстиями, то данную систему можно сравнить с работой грунта под действием внешней нагрузки. Пружина олицетворяет скелет грунта. В первый момент времени пружина не будет сжиматься, а действие сжимающего усилия будет воспринимать только вода. Затем вода начнет выходить из отверстий в поршне, и на стержень будут передаваться усилия. Таким образом можно сделать вывод, что полное давление, действующее на грунт будет равно: Р= Рэф+Рнейт, где Рэф- эффективное давление, действующее на скелет грунта, Рнейт. – давление возникающее в воде, это давление называется нейтральным, т.к. оно никак не действует на скелет грунта, а только вызывает фильтрацию воды. При стремлении времени t к бесконечности Р будет стремиться к Рэф. Это иллюстрируется графиком изменения давления во времени.