Деформация грунтов и осадка фундаментов
Дипломная работа - Строительство
Другие дипломы по предмету Строительство
>
деформация грунт фундамент осадка
Механические свойства твердых горных пород обычно характеризуют механической прочностью, твердостью и крепостью.
Механической прочностью твердых горных пород называют их способность сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих под нагрузкой.
Различают механическую прочность на сжатие, растяжение, изгиб, срез и удар. Для инженерно-геологических целей наибольший практический интерес представляет испытание твердых пород на сжатие.
Прочность на сжатие характеризуют пределом прочности на сжатие, или временным сопротивлением сжатию Rсж, под которым понимают величину напряжения, вызывающего разрушение образца при одноосном сжатии.
У некоторых полускальных пород (мертели, аргиллиты и др.) под влиянием увлажнения происходит уменьшение прочности. Это свойство называют размягчаемостью породы и характеризуют коэффициентом размягчаемости, который представляет собой отношение пределов прочности на сжатие после и до насыщения водой. Чем ниже коэффициент размягчаемости, тем больше снижается прочность породы при насыщении водой.
Для изверженных пород коэффициент размягчаемости практически равен единице. Осадочные породы, породы с глинистым или легко растворимым в воде цементом обладают низким коэффициентом размягчаемости (меньше 0,5). Определение коэффициента размягчаемости, как правило, производят только для полускальных пород с глинистым или другим слабым цементом. Предел прочности породы определяют путем раздавливания образцов правильной геометрической формы (куб, цилиндр) под прессом. Образцы цилиндрической формы высверливают на сверлильных станках с помощью специальных коронок. Образцы кубической формы изготовляют при помощи специальных дисковых пил.
Расчет и проектирование фундаментов зданий и сооружений производятся на основе механических характеристик грунтов, определяемых с помощью полевых и лабораторных исследований. Внешняя нагрузка, передаваемая на основание через фундаменты зданий, приводит к уплотнению грунта. Процесс уплотнения включает деформации твердых частиц скелета грунта и уменьшение объема пор. При относительно небольших давлениях деформации твердых частиц незначительны, и уплотнение происходит в основном из-за уменьшения пористости. Основные закономерности этого деформирования подчиняются закону уплотнения - изменение коэффициента пористости пропорционально изменению давления.
Многих недостатков в сдвиговых и компрессионных приборах удается избежать, исследуя прочность и деформируемость грунтов в более совершенных прибо-
рах - стабилометрах или приборах трехосного сжатия.
Ниже приведена схема и общий вид прибора стабилометра, который представляет собой толстостенный цилиндр с помещенным внутри образцом грунта в резиновой оболочке. Образец грунта окружает вода, поэтому при приложении вертикальной нагрузки или давления Р1, со стороны воды на образец грунта будет действовать боковое давление Р2.
Схема испытаний образца грунта в стабилометре в условиях объёмного напряжённого состояния.
Таким образом, образец грунта в стабилометре будет находиться в объемно-напряжённом состоянии.
Если вырезать из образца грунта элементарный параллелепипед с гранями перпендикулярно главным нормальным напряжениям Р1 и Р2, то такой образец будет испытывать лишь сжатие со всех сторон без возможности разрушения. Однако параллелепипед грунта, ориентированный под углом ? по своим граням будет испытывать кроме сжимающих усилий Р? еще касательные усилия ?? (касательные напряжения).
Именно касательные напряжения ?? вызывают смещение отдельных частиц грунта относительно друг друга и приводят к разрушению образца грунта в целом. В момент такого разрушения или предельного состояния грунта определяются его прочностные и деформационные свойства.
Проведение испытаний или доведение образца грунта до разрушения (предельного состояния) зависит от соотношения значений главных нормальных напряжений и условий испытаний.
В практике исследований используется большое число стабилометров различной модификации и размеров в зависимости от решения поставленной задачи, предназначенные для исследования мелкодисперсных грунтов и крупнодисперсных грунтов.
Напряжённое состояние в элементарном образце грунта (в данной точке) весьма наглядно отображается при помощи эллипса напряжений, построенного на осях главных напряжений.
В этом случае любая точка на эллипсе (за исключением точек, расположенных на его осях) будет испытывать как нормальные Р?, так и касательные напряжения ?? или полные напряжения Рполн., величина которых будет изменяться в пределах от Р2 до Р1.
Р1 ? Рполн ? Р2
x2/P2+y2/P2=1 - общее уравнение эллипса
Наиболее просто напряжённое состояние в точке грунта М может быть выражено кругом Мора (сопротивление материалов). Круг Мора (достаточно изобразить его половину) строится на оси абсцисс Р с диаметром, равным разности величин главных нормальных напряжений Р1 - Р2. Тогда ордината любой точки М на круге Мора будет определять величину касательных напряжений ?? в этой точке.
Круг Мора - графическое представление изменений напряжений в точке грунта в зависимости от ориентации рассматриваемой площадки
Положение точки М или угол наклона рассматриваемой площадки будет определяться углом ?. Рассмотрим граничные изменения уг?/p>