Закон уплотнения (Закон компрессии)

изменение коэффициента пористости грунта прямо пропорцио­нально изменению давления.

Правая часть этого равенства является относительной деформацией грунта. Поскольку для определенного грунта и данного изменения давления величинапостоянна, относительная дефор­мация грунта прямо пропорциональна давлению. Следователь­но, грунт можно считать линейно деформируемым телом.-

Однако в ряде случаев это положение приводит к значитель­ным расхождениям между рассчитанными и наблюдаемыми в натуре деформациями.

Из графика компрессионной кривой видно, что происходит необратимое уплотнение грунта. Обратная ветвь к.к. –возможность поднятия дна котлована, имеет значение при глубоких котлованах (гидротехническое строительство).

На небольшом участке рассмотрим приращение нагрузки ∆ Р и получим соответственно ∆ е. Заменим дугу прямой и рассмотрим угол α.

 

∆ е = –tgα∆ Р

В этой формуле знак (–) означает, что с увеличением нагрузки α – уменьшается. В дифференциальной форме:

dе = –tgα dР

tgα = m_о и тогда de = – m _о dP – основная математическая форма закона компрессии.

Относительное изменение коэффициента пористости пропорционально изменению нагрузки (для малых интервалов нагрузок).

Компрессионная кривая позволяет судить о сжимаемости грунта.

α – может характеризовать сжимаемость.

Пример изменения угла наклона к.к. для мало и сильно сжимаемого грунтов.

Возьмем произвольную точку i на прямой, в пределах отрезка Р₁ – Р₂. Составим уравнение для этой точки, исходя из начального параметра е₀.

е_i = е₀ – р_i tgα – это основное уравнение, характеризующее компрессию в выбранном варианте.

Рассмотрим подробнее.

где m<_o – коэффициент сжимаемости грунта.

Для того чтобы получить m_o, необходимо выделить определенный интервал давлений.

• Р₁ – напряжение от собственного веса грунта
• Р – дополнительное давление от внешней нагрузки
• Р₂ – полное напряжение (Р₂ = Р₁ + Р)

Окончательно:

В соответствии с полученными значениями коэффициента относительной сжимаемости СП (СНиП) определяет 3 категории грунта:

• m_o < 0,005 – грунт мало сжимаемый.
• m_o = 0,005÷0,05 – грунт средне сжимаемый.
• m_o > 0,05 – грунт сильно сжимаемый.

1. При изысканиях отбирают пробы грунта, строят график к.к. и определяют m_o – это делают обычно инженеры-геологи, а строители оценивают свойства грунта по показателям, полученным от геологов.
2. Основной расчет оснований по II предельному состоянию – по деформациям. В формулу расчета осадки S=hm_vP входит величина коэффициента относительного сжатия грунта.

Таким образом, m_о является той характеристикой, которая, как правило, решает выбор основания: можно строить или нельзя (тогда возникает необходимость перехода на искусственное основание).

существует еще одна характеристика сжатия грунта: Е₀ – модуль общей деформации грунта.

Е₀ – характеризует упругие + остаточные деформации

(Эти деформации не разделяются, так как в большинстве случаев для здания это не имеет никакого значения.)

Модуль общей деформации может быть определен следующим выражением:

μ – коэффициент Пуассона (бокового расширения грунта).

25. Виды воды и грунте. Водоприницаемость грунтов. Свойства грунтов, выявляемые при взаимодействии с водой.

Водопроницаемостью грунта называют его способность пропускать через себя свободногравитационную воду под действием разности напоров. От водопроницаемости грунтов зависит ряд процессов, влияющих на устойчивость сооружений, в том числе:

-скорость уплотнения основания (грунтов);

-суффозия грунта — перемещение или вынос мелких частиц по порам, образованным более крупными частицами под воздействием фильтрационного потока;

-оползневые явления — перемещение грунтовых масс под действием силы тяжести или внешней нагрузки.

Движение воды в грунте происходит под действием возникающего в нем градиента напора.

Движение воды в песчаных и глинистых грунтах рассматривается как параллельно-струйное, т.е. имеет ламинарный характер движения, так как скорость фильтрации в таких грунтах невелика.

Вопрос

Методы определения коэффициента фильтрации

1. Полевой.

На местности бурят несколько колодцев. В один из них добавляют подкрашенную жидкость, в другом засекают ее время появления и замеряют уровень воды, откачивая жидкость.

Достоинства: Грунт в естественном состоянии.

2. Лабораторный.

В цилиндр с диаметром D помещают испытываемый образец. Сверху вниз пропускают воду. Уровни в пьезометрах поднимаются на определенную высоту. Замеряя разность уровней и деля на расстояние между пьезометрами получаем гидравлический уклон.

Расход замеряют объемным методом.

3. Аналитический.

Определяют коэффициент фильтрации с помощью формул через другие коэффициенты.

4. Табличный.

По соответствующим таблицам, справочникам для определенного вида грунта находят коэффициент фильтрации.