Фазы деформаций грунта под фундаментом

 

σ2

Закономерность нарастания осадок с постепенным увеличением статической нагрузки характеризуется графиком:

 

 

Этот график имеет три характерных участка (oa, ab и bc на графике, рис. 4).

Начальный участок оа имеет пологое очертание и согласно принципу линейной деформируемости может быть заменён прямой. Деформация на участке прямой называется фазой уплотнения (рис. 5).

В фазе уплотнения происходит более плотная укладка частиц грунта за счёт уменьшения объёма пор. Ни в одной точке основания касательные напряжения по своей величине не превосходят сил внутреннего сопротивления грунта сдвигу, то есть повсюду существует состояние устойчивого равновесия грунта (τ < τ_пр).

Второй участок ab графика характерен значительной кривизной, где линейная зависимость σ – S нарушается. Здесь темп нарастания деформаций значительно опережает темп нарастания нагрузок. Обусловлено это тем, что как только нагрузка преодолеет значение σ₁ (рис. 4), в некоторых зонах «1» (рис. 6) возникнут напряжения, характеризуемые состоянием предельного равновесия (τ = τ_пр), возникнут пластические, остаточные деформации. По мере дальнейшего возрастания нагрузки области пластических деформаций расширяются, образуя зоны «2». Когда нагрузка достигает некоторого значения σ₂ (рис. 4), пластические деформации распространяются на всю область основания (зоны «3»). Деформация на участке ab называется фазой сдвигов (рис. 6).

 

Конечный участок bc соответствует моменту нарушения равновесия грунта (τ > τ_пр) и выпирания его из-под фундамента. Деформация на участке bc называется фазой выпирания (рис. 7).

		Рис. 7. Фаза выпирания

 

 

Таким образом, при возрастании нагрузки на грунт необходимо различать две характерные её величины, при достижении которых резко меняется поведение грунта:

- первую, соответствующую началу перехода фазы уплотнения в фазу сдвигов – то есть фазу зарождения и развития зон предельного напряженного состояния;

- и вторую, когда исчерпывается несущая способность грунтового основания и наблюдается полное развитие зон предельного равновесия, при котором даже весьма незначительное увеличение нагрузки приводит грунт к потере прочности и устойчивости (к разрушению).