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

Методы определения деформации грунтов




 

Определение жесткости грунта или модулей деформации необходимо для решения одной из основных теоретических задач фундаментостроения, которой является прогноз осадки фундаментов. Методы расчета осадки приведены в СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений».

Модуль деформации рекомендуется определять с использованием лабораторных и полевых методов испытаний грунтов. Методика компрессионного и трехосного определения модулей деформации приведена в ГОСТ 12248-96. Методика полевого определения модуля деформации изложена в ГОСТ 20276-85 «Методы полевого определения характеристик деформируемости».

В приведенных ГОСТ рекомендуется определять модуль деформации, который учитывает как упругую, так и остаточную деформацию. Выделить из этих испытаний чисто упругий модуль деформации возможно только используя ветвь разгрузки зависимости «напряжение-деформация».

В то же время упругий модуль может быть измерен в лаборатории используя динамические трехосные испытания или резонантные испытания образцов в условиях одноосного сжатия. Однако это связано с отбором образцов и не всегда возможно или удобно при массовых и необходимом быстром их определении.

Деформации грунтов оснований зданий и сооружений определяются с использованием упругих параметров: модуля деформации Е; модуля сдвига G, модуля объемной деформации К и коэффициента Пуассона . В большинстве случаев основание является многослойным и модули упругости могут изменяться значительно от слоя к слою, возрастая, как правило, с глубиной.

Основными упругими параметрами являются модуль деформации и коэффициент Пуассона. Используя решения теории упругости остальные модули определяются с использованием выражений, которые приведены в таблице 1.[4]

Таблица 1 – Соотношение между модулями деформации

 

Модуль сдвига, G Модуль упругости, E Модуль M Объемный модуль, К Постоянная Ламе, Коэффициент Пуассона,

 

Значения модуля деформации как функция глубины могут быть оценены из эмпирической корреляции результатов лабораторных испытаний образцов грунта ненарушенной структуры и результатов полевых испытаний.

Лабораторные методы. Модуль деформации или как его называют в механике сплошной среды – модуль Юнга является коэффициентом пропорциональности зависимости «деформация-напряжение», предложенной Гуком в виде

в котором каждому равному приращению одноосного напряжения соответствует пропорциональное возрастание деформации .

В таблице 2 приведены лабораторные методы определения модулей деформации.

 

Таблица 2 – Модули деформации

Тип испытаний Описание Диаграммы
Одноосное сжатие Увеличение при постоянных . Траектория нагружения ОА. Определение модуля деформации, Е
Гидростатическое (всестороннее) сжатие Увеличение , , равным образом. Траектория нагружения НСТ. Определение модуля объемной деформации, К
Простой сдвиг После гидростатического нагружения остается постоянным, но два других напряжения изменяются , . Траектория нагружения SST. Определение модуля сдвига, G
Компрессионное сжатие Увеличение при не-возможности бокового рас-ширения . Определение компрессионного модуля деформации, Ed
Стандартное трехосное сжатие После гидростатического нагружения до , возрастает, а до разрушения. Траектория нагружения СТСТ. Определение касательного модуля деформации, Еt при сжатии
Стандартное трехосное расширение После гидростатического нагружения до , возрастают, а . Траектория нагружения СТЕТ. Определение кассательного модуля деформации, Еt при расширении
         

 

Закон Гука был вначале разработан для описания однородных и изотропных материалов рассматривая упругое поведение металлов при растяжении. Грунты показывают линейно упругое поведение до относительно небольших нагрузок. Однако даже при этом при разгрузке в грунтах возникает остаточная деформация. Поэтому при нагружении до предела пропорциональности для грунтов также справедлива линейная зависимость Гука, однако при больших нагрузках деформации в грунтах нелинейно зависят от напряжений. Это особенно важно при проектировании высотных зданий, когда давление по подошве фундаментов может составлять 600-800 кПа.

Испытания образцов грунта в стабилометре позволяют определять касательный модуль деформации подобный модулю Юнга[5]. Подобие модуля деформации модулю Юнга позволяет использовать решения теории упругости при расчете осадки фундаментов.

Прессиометрические испытания.Используется несколько конструкций прессиометра. В ГОСТ 20276-85 приведены два метода испытаний радиальным и лопастным прессиометрами.

В радиальном прессиометре в ходе испытаний выполняется измерение расширения резиновой камеры при заданном давлении жидкости или воздуха, опущенную на заданную глубину в пробуренную скважину.

В лопастном прессиометре в грунт вдавливаются два жестких штампа прямоугольной формы, площадь которых зависит от глубины испытания и вида грунта.

Самозабуривающийся прессиометр включает режущую часть при помощи которой выполняется разбуривание грунта с одновременной промывкой водой и удалением грунта на поверхность. Считается, что самозабуривающийся прессиометр вносит меньшие изменения структуры грунта по сравнению с баллонным прессиометром. Результаты испытаний с использованием баллонного прессиометра, показываюи на то, что прессиометрический модуль деформации в начале возрастает с ростом радиального безразмерного отношения . Результаты испытаний самозабуривающимся прессиометром отличаются тем, что вначале высокие значения модуля деформации затем уменьшаются с ростом изменения объема без начального возрастания модуля. Прессиометрический модуль равен двойному значению модуля сдвига. Если грунт при разгрузке ведет себя упруго, то модуль деформации . По стандарту ASTM 4719 модуль деформации определяется с использованием выражения

где – коэффициент Пуассона, принимаемый равным 0,33; – изменение давления; – радиус скважины; – изменение радиуса от на средней точке прямолинейного участка прессиометрической кривой; – изменение в радиусе на выбранном прямолинейном участке прессиометрической кривой.


Заключение

 

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.

Физических причин, по которым будут возникать те или иные виды деформаций грунта, могут быть различны. Часто сочетание причин вызывают деформацию. Но без какой-либо нагрузки деформации возникнуть не могут.

Физические причины упругих деформаций: упругость минеральных частиц грунта; упругость воды; упругость замкнутых пузырьков воздуха. Физические причины остаточных деформаций: уплотнение грунта; сдвиги частиц грунта; разрушение частиц в точках контакта.

Определение жесткости грунта или модулей деформации необходимо для решения одной из основных теоретических задач фундаментостроения, которой является прогноз осадки фундаментов. Методы расчета осадки приведены в СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений».

Модуль деформации рекомендуется определять с использованием лабораторных и полевых методов испытаний грунтов. Методика компрессионного и трехосного определения модулей деформации приведена в ГОСТ 12248-96. Методика полевого определения модуля деформации изложена в ГОСТ 20276-85 «Методы полевого определения характеристик деформируемости».


Список использованной литературы

1. Амарян Л.С. Прочность и деформируемость торфяных грунтов. - М.: Недра, 1969. - 192 с.

2. Бартоломей А.А. Механика грунтов – М.: АСВ, 2008.–302с.

3. Далматов Б.И. и др. Механика грунтов – М.-СПб.: АСВ. 2009. – 201с.

4. Ухов С.Б. «Механика грунтов, основания и фундаменты» [С.Б.Ухов и др.]. – М.: Высшая школа, 2007. – 565с.

5. Цытович Н.А. Механика грунтов. – М.: Высшая школа, 2006. – 288с.


[1] Бартоломей А.А. Механика грунтов – М.: АСВ, 2008. – С.105.

 

[2] Цытович Н.А. Механика грунтов. – М.: Высшая школа, 2006. – С.121.

 

[3] Ухов С.Б. «Механика грунтов, основания и фундаменты» [С.Б.Ухов и др.]. – М.: Высшая школа, 2007. – С.212.

 

[4] Цытович Н.А. Механика грунтов. – М.: Высшая школа, 2006. – С.201.

 

[5] Ухов С.Б. «Механика грунтов, основания и фундаменты» [С.Б.Ухов и др.]. – М.: Высшая школа, 2007. – С.308.

 


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 2063. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.03 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7