Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Дом Закон Кулона для связанных и несвязанных грунтов.
просмотров - 978

Предельное сопротивление грунтов сдвигу при прямом плоскостном срезе.

Рисунок 3.7.1 – Прибор одноплоскостного прямого среза: 1 – подвижная обойма; 2 – неподвижная обойма; 3 – образец грунта в металлическом кольце (как и в компрессионном приборе); 4 – линия среза; 5 – перфорированные пластины; 6 – сдвигающая нагрузка, прикладываемая возрастающими ступенями; 7 – сжимающая (уплотняющая) нагрузка, прикладываемая возрастающими ступенями; 8 – индикаторы, измеряющие горизонтальные перемещения верхней части образца; 9 – индикатор, замеряющий вертикальные деформации (осадки) образца грунта.

Из каждого монолита вырезаются (с помощью стандартных колец) три – четыре пробы грунта. Затем эти пробы поочередно вставляются в сдвиговой прибор и подвергаются испытанию на срез.

Порядок испытания:

Образец грунта помещают в металлическое кольцо, на него ступенями передается сжимающая нагрузка Р, под действием которой грунт уплотняется. Осадки образца S под действием ступенчато возрастающего сжимающего напряжения измеряются индикаторами, (А – площадь образца).

Затем при постоянном значении σ = const к верхней обойме также ступенями прикладывается горизонтальная нагрузка Т. Под действием возникающих касательных напряжений развиваются горизонтальные перемещения верхней части образца δ, измеряемые индикаторами, установленными на верхней обойме прибора.

По мере увеличения τ и δ возрастает и при некотором предельном значении τ = τпред дальнейшее перемещение обоймы происходит без увеличения сдвигающего напряжения. Это свидетельствует о разрушении образца, а τпред принято называть сопротивлением сдвигу.

По результатам испытаний строятся графики:

– для песчаных грунтов.

Ш. Кулон установил еще в 1773 ᴦ., что предельные касательные напряжения τпред у несвязных грунтов прямо пропорциональны нормальным напряжениям σ, а у связных являются линœейной функцией σ. Эта зависимость принято называть законом Кулона, аналитически выражаемая формулой (для песчаного грунта):

где φ – угол внутреннего трения угла;

f – коэффициент внутреннего трения угла.

Для глинистых грунтов получают более сложную криволинœейную зависимость, так как у них сопротивление сдвигу обуславливается не только силами трения, возникающими между перемещающимися частицами, но и связностью грунта͵ то есть сложными процессами нарушения пластичных (водно – коллоидных) и более жестких (цементационных) связей. При этом для практических расчетов зависимость τпред от σ представляется в виде уравнения отрезка прямой:

график испытания для глинистого грунта

Отрезок С, отсекаемый на оси τ этой прямой, σ принято называть удельным сцеплением глинистого грунта и характеризует его связность.

Параметры φ и С лишь параметры графика – их условно можно назвать углом внутреннего трения и удельным сцеплением грунта͵ так как физика процесса разрушения грунта значительно сложнее.

Прямую на графиках – можно представить как прямую предельного равновесия и комбинация нагрузок, характеризующаяся точками лежащими ниже этой линии - ϶ᴛᴏ устойчивое состояние на линии – предельное равновесие, выше – потеря устойчивости.

Закон Кулона формулируется следующим образом: сопротивление грунтов сдвигу есть функция первой степени от нормального давления.

При его использовании индекс «пред» при τ опускают, имея в виду, что уравнения Кулона справедливы только в предельном состоянии.

Диапазон изменений φ и С:

- Глина: φ до 25 º; С до 10 кН / м2.

- Песок: φ до 36 º.

Пример:

Какова прочность грунта͵ если его образец разрушился при сдвигающем усилии, равном 0,14 МПа под давлением 0,2 МПа и при 0,11 МПа под давлением 0,1 МПа:

σ1 = 0,2 МПа τпред 1 = 0,14 МПа

σ2 = 0,1 МПа τпред 2 = 0,11 МПа

0,03 = 0,1tgφ; tgφ = 0,3φ – по табл. Брадиса

С = 0,11– 0,

tgφ = 0,11 – 0,1·0,3 = 0,08 МПа

Прочность скальных и полускальных грунтов определяется, как у твердых материалов, по сопротивлению раздавливанию (одноосное сжатие). Такие испытания также производятся в лабораторных условиях, при этом используются специальные прессы (гидравлические или винтовые).

   
 

Рисунок 3.8.2 – схема одноосного испытания образцов скальных грунтов: а – начало испытания; б – окончание испытания.