Тема 2 ХАРАКТЕРИСТИКА МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ГРУНТІВ.
Механічними наз. ті властивости, що характеризують поведінку грунтів під навантаженням. Всі мех. х-ки поділяють на 3 групи:
І. Гр. Для оцінювання деформативних властивостей
( m0) -коефіцієнт стискання основи ( см2 /кг ), ( м2 / кН ), МПа-1;
(mv ) -приведений коефіцієнт стискання основи;
E0-модуль загальної деформаціі ( кг/см2 ).
ІІ. Гр. Для оцінювання фільтраційніх властивостей:
Кф - коефіцієнт фільтрації (см/ сек );
J -гідравлічний градієнт.
ІІІ. Гр. Для оцінювання міцности грунтів:
φ -кут внутрішнього тертя ( градуси );
С-коефіцієнт зчеплення ( кг/ см2 ), Мпа.
Для визначення деформативних властивостей грунтів проводяться компресійні випробування ( див. Тема 9 випр. В одометри ) за результами
якого будують графік компресійної кривої ( Рис. 2.1.З. ст.90 ) де К-реальна міцність, р-навантаження ( тиск ), е-коеф. пористості.
На ділянці 1-2 замінимо дугу прямою і розглянемо кут α та ділянки- р2- р1=Dр і е –е = Dе поміж ними має місце залежність:
Dе=- tg αDр ( 2.1.)
Знак (- ) означає, що зі збільшенням навантаження кут α зменшується
У диф. Формі залежність ( 2.1.) має вид:
de=-tgα Dp
tgα=m0 і тоді маємо de=-m0 dp ( 2.2.)
-математична форма закону компресії, де m0 - коеф. стисливості грунту.
Відносна зміна є пропорційна зміні р-для малих інтервалів, так гравій мало, а торф сильно стисливий.
Кут α також характеризує стисливість, на основі графіку можна написати:
tgα= m0 = e1 – e2 / p2 –p1 (2.3.)
як що m0 =о,оо5-грунт мало стисливий, якщо m0=о,оо5…..0,05-грунт середньо стисливий і при m0 >0,05
отже при вишукуваннях відбирають проби грунту, будують компресійні графікі та визначають m0-характеристикою, яка визначає вибір
основи, тобто можна будувати споруду чи потрібно будувати штучну основу. У формулу розрахунку основи входить величина коефіцієнта
відносного стиснення грунту S, де
S=h mv p, де mv=m0 /1+ e приведений коефіцієнт стисливості.
Існує ще одна характеристика –Е0 - модуль загальної деформації грунту (пружний та залишковий ). Раніше було отримано, що
Е0 =β0/ mv β=1- 2μ2 /1- μ
μ -коефіцієнт Пуассона ( бічного росширення грунту)
Виконуючи вибір проб грунтів, ми порушуємо його структуру, тому проводять польові випробування штампами великого та малого діаметрів, стандартний штамп має площу А=5000 см2 ( Рис 2.2.Д.ст.36). Навантаження збільшують устукпами в 0,05 МПа.Спостерігають за осіданням штампу S та навантаженням р. З використанням методів теорії пружності ( формула Шлейхера-Буссинеска) отримали :
S=ω p b( 1-μ2) /Е0 (2.4.)
b-ширина штампу;
ω-коефіцієнт, що залежить від жорсткості.
Перевага методу - грунт непорушеної структури, недолік-трудомісткість та тривалість випробувань. Модуль Е0 визначаеться за формулою:
Е0=ω р b (1- ω2)/S (2.5)