Предельное сопротивление грунтов сдвигу Условия прочности Закон Кулона

Предельное сопротивление грунтов сдвигу. Условия прочности. Закон Кулона. Под действием внешней нагрузки на контакте двух частиц эффективные напряжения могут превысить прочность связей между ними – произойдет сдвиг, что является свидетельством разрушения грунта в данном месте (на площадке контакта частиц). Площадка контакта минеральных частиц σ σ τ τ Сдвиг связывают с касательными напряжениями τ, причем в этом случае выполняется условие τ> - предельное сопротивление сдвигу

Испытания сыпучих грунтов на срез по фиксированной плоскости Сыпучие грунты незначительно изменяют свою плотность при увеличении на них внешнего давления. Этими изменениями можно пренебречь при определении предельного сопротивления сдвигу.

Результаты многочисленных испытаний показывают, что диаграмма предельного сопротивления сдвигу для сыпучих грунтов представляет собой строго прямую, проходящую через начало координат и наклоненную под углом к оси давлений. Сопротивление сыпучих грунтов сдвигу есть сопротивление их трению. Угол называется углом внутреннего трения, а величина f=tg коэффициентом внутреннего трения. Предельное сопротивление сыпучих грунтов сдвигу есть сопротивление трению, прямо пропорциональное нормальному давлению (закон Кулона для сыпучих грунтов).

Испытания водонасыщенных связных глинистых грунтов на срез по фиксированной плоскости Предельное сопротивление сдвигу водонасыщенных глинистых грунтов в значительной мере зависит от скорости приложения внешней нагрузки. Различают два вида испытаний связных грунтов на сдвиг: 1. По закрытой схеме (неконсолидированнонедренированные) – быстрый сдвиг 2. По открытой схеме (консолидированнодренированные) – медленный сдвиг.

Испытания по схеме быстрого сдвига В случае быстрого сдвига нагрузка прикладывается настолько быстро, что во время испытаний практически не изменяется плотность-влажность грунта. Предельное сопротивление сдвигу не зависит от величины внешнего давления (сжимающего напряжения σ ), изменяясь лишь при изменении плотности-влажности грунта. Примечание. Для полностью водонасыщенных грунтов существует прямая зависимость между влажностью W и коэффициентом пористости e: e=Wρs

Испытания по схеме медленного сдвига Если принять при испытании связного грунта на сдвиг тот же метод, что и при испытании сыпучего грунта, то результаты испытаний нельзя будет отнести к одному какому-либо состоянию плотностивлажности грунта, так каждому давлению будет соответствовать своя влажность-плотность. Результаты испытаний будут характеризовать предельное сопротивление сдвигу различных по плотности образцов грунта.

Для получения образцов связного грунта одной и той же плотности пользуются ветвью разгрузки компрессионной кривой: при этом практически все связные грунты до некоторого давления σ0 при разгрузке практически не меняют плотность, то есть коэффициент пористости их не меняется. Полученные результаты будут соответствовать плотности-влажности при наибольшем давлении. При подготовке образцов их уплотняют наибольшим давлением до полной стабилизации осадок штампа компрессионного прибора, а затем разгружают до меньших давлений и после стабилизации деформаций разуплотнения испытывают при этих давлениях.

Диаграмма консолидированного сдвига связных грунтов в диапазоне давлений от 50 Па до 500… 700 Па хорошо описывается линейным уравнением Предельное сопротивление связных грунтов сдвигу при завершении их консолидации есть функция первой степени от нормального давления (Закон Кулона для связных грунтов).

Принцип линейной деформируемости грунтов При не очень больших изменениях внешних давлений (порядка 100… 300 Па для обычных и до 500. . 700 Па для плотных грунтов) с достаточной для практических целей точностью зависимость между деформациями ε и напряжениями σ может приниматься линейной. В этом случае для определения напряжений в грунтах применимы решения теории упругости. Профессор Н. М. Герсеванов в 1931 г. сформулировал принцип линейной деформируемости: При небольших изменениях давлений грунты можно рассматривать как линейно деформируемые тела, т. е. с достаточной для практических целей точностью можно принимать зависимость между общими деформациями и напряжениями для грунтов линейной.