Ποια όργανα χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών παραμόρφωσης των εδαφών. Κανονισμοί. Προσδιορισμός φέρουσας ικανότητας

Αντοχή εδάφουςονομάζεται η ικανότητά τους να αντιστέκονται στην καταστροφή. Στη γενική περίπτωση, η καταστροφή του εδάφους μπορεί να προκληθεί από δυνάμεις διαφορετικής φύσης (μηχανικές, θερμικές, ηλεκτρικές κ.λπ.), επομένως, οι αντίστοιχοι τύποι αντοχής του εδάφους διακρίνονται ανάλογα με τη φύση των καταστροφικών επιπτώσεων. Για γεωτεχνικούς σκοπούς, είναι πρώτα απ' όλα σημαντικό να γνωρίζουμε μηχανική δύναμηεδάφη, δηλαδή την ικανότητά τους να αντιστέκονται στην καταστροφή υπό την επίδραση μηχανικών καταπονήσεων. Εάν τα χαρακτηριστικά παραμόρφωσης των εδαφών προσδιορίζονται σε τάσεις που δεν οδηγούν σε καταστροφή (δηλ. υποκρίσιμες), τότε οι παράμετροι αντοχής των εδαφών αντιστοιχούν σε κρίσιμες καταστροφικές τάσεις και προσδιορίζονται σε τελικά φορτία που προκαλούν είτε διαχωρισμό του σώματος σε μέρη (π. ελαστικά εδάφη) ή μη αναστρέψιμη αλλαγή στο σχήμα των σωμάτων ως αποτέλεσμα της πλαστικής παραμόρφωσης ροής (για πλαστικά εδάφη).

Η φυσική φύση της αντοχής των εδαφών καθορίζεται από τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ των δομικών τους στοιχείων - κρυστάλλων, κόκκων, θραυσμάτων, συσσωματωμάτων, σωματιδίων, δηλαδή εξαρτάται από τον τύπο και τα χαρακτηριστικά των δομικών δεσμών. Όσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ των δομικών στοιχείων του εδάφους, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή του στο σύνολό του. Ως εκ τούτου, τα βραχώδη εδάφη, μεταξύ των οποίων κυριαρχούν οι ισχυροί χημικοί (κρυστάλλωση και τσιμεντοποίηση) δομικοί δεσμοί, έχουν μεγαλύτερη αντοχή από τα διεσπαρμένα εδάφη με ασθενείς φυσικούς και φυσικοχημικούς δομικούς δεσμούς.

Δεδομένου ότι διαφορετικές τάσεις (κανονικές, εφαπτομενικές, ογκομετρικές ή συνδυασμοί αυτών) μπορούν να δράσουν στο δείγμα εδάφους που δοκιμάστηκε, τότε ως μέτρο της δύναμής τουμπορεί να επιλεγεί ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙοι κρίσιμες τάσεις ή η αναλογία τους, είναι αυτά τα μέτρα παραμέτρους αντοχής.

Μέχρι τώρα, περισσότερα από δύο δωδεκάδεςσυνθήκες αντοχής που αναπτύχθηκαν για να περιγράψουν τη συμπεριφορά των αργιλικών και αμμωδών εδαφών. Σύμφωνα με την ταξινόμηση που προτείνεται από τον W.-F. Chen, όλες οι καταστάσεις καταπόνησης των εδαφών μπορούν να υποδιαιρεθούν σε μιας και δύο παραμέτρωνμοντέλα. Τα μοντέλα μιας παραμέτρου περιλαμβάνουν τις συνθήκες αντοχής Tresca, Mises, Lade, Duncan. Τα μοντέλα δύο παραμέτρων περιλαμβάνουν τις συνθήκες που προτείνονται από τους Mohr-Coulomb, Drucker-Prager, R. Lade, M.V. Malyshev και άλλοι Μετά τη δημοσίευση του W.-F. Chen έχουν περάσει πολλά χρόνια (1984), κατά τη διάρκεια των οποίων έχουν προταθεί συνθήκες αντοχής ή μοντέλα εδάφους, τα οποία μπορούν να ονομαστούν πολυπαραμετρική.Οι πιο περίπλοκες από αυτές περιλαμβάνουν έως και 6 ανεξάρτητες παραμέτρους που προσδιορίζονται από πολύ περίπλοκα και ακριβά πειράματα. Παρά την ποικιλία των συνθηκών αντοχής, μόνο λίγες από αυτές χρησιμοποιούνται στην πράξη. Αυτή είναι, πρώτα απ 'όλα, η συνθήκη αντοχής Mohr-Coulomb, το μοντέλο Cap και πολλαπλών επιφανειώνμοντέλα (Prevost, 1977, 1985· Dafalias, 1985). Οι δύο τελευταίες ομάδες μοντέλων εδάφους είναι πιο περίπλοκες και δεν επιτρέπουν τη λήψη λύσεων σε αναλυτική μορφή, επομένως χρησιμοποιούνται στη μη γραμμική μηχανική και στην αριθμητική επίλυση προβλημάτων.

Κατά την αξιολόγηση της αντοχής των εδαφών, το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο θεωρία οριακής κατάστασης,σύμφωνα με την οποία καθορίζονται ορισμένες παράμετροι κρίσιμων (περιοριστικών) τιμών τάσεων που μπορεί να αντέξει ένα δείγμα εδάφους χωρίς καταστροφή. Τα όρια αντοχής ονομάζονται τέτοια όρια, όταν ξεπεραστούν, συμβαίνει η καταστροφή του εδάφους και δεν αντιλαμβάνεται τις δυνάμεις που εφαρμόζονται σε αυτό. Οι κρίσιμες τιμές των παραμέτρων αντιστοιχούν σε ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙκατάσταση καταπόνησης του εδάφους, στο οποίο μπορεί να βρίσκεται και που μπορεί να χαρακτηριστεί από τις τιμές των κύριων τάσεων σ1, σ2 και σ3, και σ1, σ2 και σ3ως τέτοιες καταστάσεις θεωρούνται συχνότερα (Εικ. 8.27):

• επίπεδη διάτμηση ( σ1> 0, r > 0, Εικ. 8.27 αλλά);
• μονοαξονική τάση σ1 0, σ2= σ3= 0, εικ. 8.27 σι);
• μονοαξονική συμπίεση (όταν σ1 > 0, σ2 = σ3= 0, εικ. 8.27 σε)
• τριαξονική συμπίεση (σ2 = σ3 ≠ σ1> 0, εικ. 8.27 (δ, δ, μι).

Ρύζι. 8.27. Σχέδια πειραμάτων: σε διάτμηση (α): σε μονοαξονική τάση (b); για μονοαξονική συμπίεση (γ): για τριαξονική συμπίεση: για τον προσδιορισμό της μη στραγγιζόμενης αντοχής των εδαφών (δ): την στραγγιζόμενη αντοχή αμμωδών εδαφών (ε) και αργιλώδους (στ)

Χαρακτηριστικά αντοχής διεσπαρμένων εδαφών (γωνία εσωτερικής τριβής <р και ειδική συνοχή γ) μπορεί να ληφθεί με δοκιμή εδαφών με εργαστηριακές μεθόδους: διάτμηση ή τριαξονική συμπίεση, τάση, αλλά η γωνία ανάπαυσης, εσοχή σφραγίδας με σφαιρική ή κωνική επιφάνεια και στο χωράφι - δοκιμές για κοπή εδάφους κολώνες σε λάκκους ή λάκκους. Οι παράμετροι των ιδιοτήτων αντοχής και οι εργαστηριακές μέθοδοι για τον προσδιορισμό τους, που ρυθμίζονται από τα ισχύοντα κανονιστικά έγγραφα, δίνονται στον Πίνακα. 8.30.

Για κορεσμένα σε νερό αργιλώδη εδάφη με δείκτη ροής //,> 0,5, οργανικά ορυκτά και οργανικά εδάφη, για τα οποία είναι δύσκολη η προετοιμασία πυλώνων για δοκιμές πεδίου ή δειγματοληψία για εργαστηριακές δοκιμές, χαρακτηριστικά αντοχής (σn) για τον υπολογισμό των βάσεων από αυτά Τα εδάφη σε μη σταθεροποιημένη κατάσταση μπορούν να προσδιοριστούν με τη μέθοδο πεδίου της περιστροφικής διάτμησης σε φρεάτια ή ορεινό όγκο.

Αξίες (ρύζιΤα επίπεδα ευθύνης άμμου και αργιλώδους εδάφους για τις κατασκευές ΙΙ και ΙΙΙ μπορούν να καθοριστούν με μεθόδους πεδίου μεταφορικής και δακτυλιοειδούς κοπής σε φρεάτια. Παράλληλα, για δομές του 11ου επιπέδου ευθύνης, οι λαμβανόμενες τιμές <р και γ θα πρέπει να προσδιορίζονται βάσει της σύγκρισής τους με τα αποτελέσματα παράλληλων δοκιμών του ίδιου εδάφους με εργαστηριακές μεθόδους διάτμησης ή τριαξονικής συμπίεσης και επιτόπου - δοκιμές για διάτμηση υποστυλωμάτων εδάφους σε κοιλώματα ή κοιλώματα.

Αξίες (ΡΚαι απόμπορεί να προσδιοριστεί η άμμος και τα αργιλώδη εδάφη μέθοδος στατικής ηχογράφησης. και άμμος (εκτός από ιλύ που είναι κορεσμένο με νερό) - μέθοδος δυναμικής ηχογράφησης.Για δομές των επιπέδων ευθύνης I και II, οι τιμές που προκύπτουν από τον ήχο (ρύζιθα πρέπει να βελτιωθούν με βάση τη σύγκρισή τους με τα αποτελέσματα παράλληλων δοκιμών του ίδιου εδάφους με εργαστηριακές μεθόδους διάτμησης ή τριαξονικής συμπίεσης και στο πεδίο - δοκιμές για διάτμηση υποστυλωμάτων εδάφους σε κοιλώματα ή κοιλώματα. Σε άλλες περιπτώσεις, επιτρέπεται ο προσδιορισμός των τιμών (ρύζιμόνο σύμφωνα με ηχητικά δεδομένα [114].

Δοκιμή περιστροφικής διάτμησης πτερωτήςθα πρέπει να πραγματοποιηθεί για να αξιολογηθούν οι μέγιστες τιμές διατμητικής αντίστασης με καιοργανικά ορυκτά και οργανικά εδάφη και αργιλώδη εδάφη μαλακής πλαστικής ρευστή σύστασης σε μη στραγγιζόμενες συνθήκες. Η μεθοδολογία δοκιμών και η ερμηνεία των αποτελεσμάτων που λαμβάνονται θα πρέπει να διεξάγονται σύμφωνα με το GOST 20276-99 (ή το ASTM D2573, NEN 5106 κατά τη διεξαγωγή ερευνών από κοινού με ξένους επενδυτές ή σύμφωνα με τους όρους εντολής τους).

Ο προσδιορισμός των χαρακτηριστικών αντοχής των εδαφών σε εργαστηριακές συνθήκες θα πρέπει να πραγματοποιείται με τη μέθοδο τριαξονικής συμπίεσης (GOST 12248) και τα αποτελέσματά τους θα πρέπει να χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση των δεδομένων δοκιμής για μια κοπή ενός επιπέδου. Άλλοι τύποι καταστάσεων τάσης μπορούν να εφαρμοστούν σε συσκευές άμεσης και δακτυλιοειδούς διάτμησης (Εικ. 8.28, i), σε εγκαταστάσεις με παραμόρφωση δείγματος (Εικ. 8.28, β), χρησιμοποιώντας εργαστηριακές διατμητικές πτερωτές (Εικ. 8.28, σε)και κατά τη δοκιμή συμπαγών και κοίλων κυλινδρικών δειγμάτων για στρέψη (Εικ. 8.28, d, μι).Τα δείγματα εδάφους μπορούν να έχουν τη μορφή: κύβου, παραλληλεπίπεδου, συμπαγούς ή κοίλου κυλίνδρου, συμπαγούς ή κοίλου πηνίου.

Πίνακας 8.30

Μέθοδοι προσδιορισμού των χαρακτηριστικών αντοχής μη παγωμένων εδαφών

Το τέλος του τραπεζιού. 8.30

Ρύζι. 8.28. Σχέδια και φωτογραφίες συσκευών:

α - δακτυλιοειδής διάτμηση: β - άμεση διάτμηση με παραμόρφωση δείγματος. γ - εργαστηριακή έκδοση του ελεγκτή της πτερωτής και της πτερωτής πεδίου. d, e - σχήματα για τη δοκιμή στερεών και κοίλων κυλινδρικών δειγμάτων για στρέψη (81. 92]

Οι συσκευές διάτμησης δακτυλίου χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της αντοχής των εδαφών τόσο σε μικρές όσο και σε μεγάλες διατμητικές παραμορφώσεις (εκατοντάδες τοις εκατό). Τα περισσότερα εδάφη παρουσιάζουν μείωση της αντοχής τους με την αύξηση της διατμητικής καταπόνησης μετά την επίτευξη της κατάστασης αιχμής. Αυτή η διαδικασία μπορεί να στερεωθεί στη συσκευή διάτμησης δακτυλίου, καθώς και χρησιμοποιώντας τη συσκευή άμεσης κοπής. υπό κινηματική φόρτιση του δείγματος.Στη διάταξη διάτμησης δακτυλίου (Εικ. 8.29), εκτός από τις τιμές της μέγιστης και οριακής γωνίας εσωτερικής τριβής, μετράται η παράμετρος υπολειπόμενη αντοχή (r g,χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ευστάθειας πρανών, πρανών κοιλωμάτων, τοίχων αντιστήριξης και στη μοντελοποίηση διεργασιών κατολίσθησης ή κίνησης του εδάφους στη ζώνη του ρήγματος κατά μήκος ενός ήδη σχηματισμένου επιπέδου ολίσθησης. Το κύριο πλεονέκτημα της δοκιμής δακτυλιοειδούς διάτμησης έγκειται στη διατμητική παραμόρφωση με σταθερή επιφάνεια δείγματος σε όλο το πείραμα, καθώς και στην ικανότητα εκτέλεσης δοκιμών εδάφους με διατμητική παραμόρφωση μεγαλύτερη από 10 ... 30%, κάτι που δεν είναι δυνατό με συσκευές άμεσης διάτμησης ή απλές συσκευές διάτμησης. Επιπλέον, υπό τις συνθήκες της δακτυλιοειδούς κοπής, ο προσανατολισμός των σωματιδίων στην κατάσταση μετά την κορυφή δεν αλλάζει, η οποία χαρακτηρίζεται από σχεδόν μηδενική συνοχή και ελάχιστη τριβή.

Κατά τη δοκιμή σε συσκευή διάτμησης δακτυλίου, το έδαφος είναι σε δύο δακτυλίους (άνω ή κάτω), ο ένας από τους οποίους περιστρέφεται και ο άλλος (άνω ή κάτω) βρίσκεται ακίνητος. Το πείραμα πραγματοποιείται σε σταθερή κανονική πίεση, η οποία καθορίζεται από την εξάρτηση:

όπου R- φορτίο από το βάρος των εμπορευμάτων, της σφραγίδας και της ράβδου. σολ 0 και ζ,- αντίστοιχα, η εσωτερική και η εξωτερική ακτίνα της δακτυλιοειδούς σφραγίδας.

Η διατμητική τάση υπολογίζεται από το μέγεθος της ροπής Μ

Ρύζι. 8.29. Διατμητικές διατάξεις που καθορίζουν τις άμεσες και τις παραμένουσες τάσεις: α - πειραματικά σχήματα με συσκευές δακτυλίου. o - σχέδιο της συσκευής δακτυλίου. c - φωτογραφία ενός ring shifter (κατασκευασμένο από την Wykeham Farrance)

Η μέθοδος διάτμησης δακτυλίου καθιστά δυνατή την αναδημιουργία συνθηκών παρόμοιες με τις φυσικές συνθήκες στο εργαστήριο και τη λήψη πολύ ακριβών τιμών υπολειμματικής αντίστασης, οι οποίες εξαρτώνται όχι μόνο από την κανονική πίεση στο επίπεδο διάτμησης, αλλά και από τον ρυθμό διάτμησης. Συνήθως, όταν οι κλίσεις μετατοπίζονται, η ταχύτητα κίνησης των εδαφικών μαζών παρατηρείται από 5 cm/έτος έως 50 cm/ημέρα.

Απλές συσκευές διάτμησης με παραμόρφωση δείγματος (Εικ. 8.28, σι)επιτρέπουν την προσομοίωση διαφόρων συνθηκών διατμητικών φορτίων. Τα αποτελέσματα χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της σταθερότητας των υποβρύχιων πλαγιών των ηπειρωτικών υφαλοκρηπίδων, που χαρακτηρίζονται από μια πολυεπίπεδη εμφάνιση αργιλωδών εδαφών. κατά την πρόβλεψη της συμπεριφοράς των εδαφών κάτω από τη θεμελίωση υπεράκτιων πλατφορμών ή κοντά στην πλευρική επιφάνεια πασσάλων. Η μονάδα έχει σχεδιαστεί για συμπίεση του δείγματος αποστράγγισης και στη συνέχεια διάτμηση. Η διατμητική παραμόρφωση προκαλείται από μια οριζόντια μετατόπιση του κάτω μέρους του δείγματος σε σχέση με το πάνω, οι δακτύλιοι ολισθαίνουν ο ένας πάνω στον άλλο και η διάμετρος του δείγματος παραμένει σταθερή, επομένως τυχόν αλλαγές στον όγκο είναι αποτέλεσμα της κάθετης κίνησης του άνω μέρους σφιγκτήρας. Κατά τη φάση διάτμησης της δοκιμής, το κατακόρυφο ύψος του δείγματος διατηρείται σταθερό από μια κατακόρυφη κίνηση που συνδέεται με ανάδραση στον αισθητήρα ανάμειξης. Τα δείγματα εδάφους μπορούν να έχουν τη μορφή κυλίνδρου, ορθογωνίου ή κύβου.

Το πλεονέκτημα αυτής της συσκευής είναι ότι εάν, υπό προϋποθέσεις ευθεία κοπήη καταστροφή του δείγματος εδάφους συμβαίνει κατά μήκος ενός προκαθορισμένου οριζόντιου επιπέδου, στη συνέχεια υπό συνθήκες απλή μετατόπισηΗ αστοχία θα προχωρήσει κατά μήκος μιας σειράς οριζόντιων (ή κατακόρυφων) επιπέδων διάτμησης στις πιο αδύναμες περιοχές του εδάφους με τη μικρότερη αντίσταση. Σε αντίθεση με τη δοκιμή άμεσης διάτμησης (όπου είναι πρακτικά αδύνατο να αντέξει κανείς τις μη στραγγιζόμενες συνθήκες), η δοκιμή άμεσης διάτμησης έχει δείγμα με επένδυση από καουτσούκ, επιτρέποντας τη διενέργεια δοκιμών αποστράγγισης και χωρίς στράγγιση διατηρώντας παράλληλα τον όγκο του εδάφους, καθώς και μετρήσεις πίεσης πόρων. Δοκιμές κάτω από απλές συνθήκες διάτμησης καθιστούν δυνατό τον προσδιορισμό όχι μόνο των παραμέτρων αντοχής, αλλά και του συντελεστή διάτμησης ΣΟΛ.

Οι δοκιμές για άμεση μονοεπίπεδη ή δακτυλιοειδή διάτμηση πραγματοποιούνται κυρίως για τέτοιες συνθήκες σταθερότητας του εδάφους, όταν υπάρχουν εμφανή επίπεδα θραύσης ή όταν τα χαρακτηριστικά αντοχής προσδιορίζονται στην επιφάνεια επαφής ρίζας-θεμελίωσης. Τα αποτελέσματα αυτών των δοκιμών συμφωνούν καλά. Οι τάσεις υπό συνθήκες περιφερειακής διάτμησης είναι πιο ομοιόμορφες και είναι ευκολότερο να επιτευχθούν μεγάλες διατμητικές παραμορφώσεις και να προσδιοριστεί η υπολειπόμενη αντοχή του εδάφους σε αυτή τη δοκιμή παρά σε έναν ελεγκτή άμεσης διάτμησης. Η προετοιμασία του δείγματος για δοκιμή υπό συνθήκες άμεσης διάτμησης είναι λιγότερο εντατική σε σύγκριση με τη διάτμηση δακτυλίου.

Η σύγκριση των αποτελεσμάτων της δοκιμής σε συνθήκες απλής διάτμησης με τα αποτελέσματα της δοκιμής σε τριαξονική συμπίεση ή άμεση διάτμηση δείχνει ότι σε συνθήκες απλής διάτμησης, η μέγιστη αντοχή είναι χαμηλότερη και η διαφορά στις τιμές υπολειμματικής αντοχής είναι λιγότερο σημαντική. Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις διαφορές, συνιστάται η λήψη τιμών μέγιστης διατμητικής αντοχής με συντελεστές μείωσης 0,77-0,85.

Για μελέτες πεδίου της αντοχής αδύναμων εδαφών (τύρφη, λάσπη, ρευστά και ρευστοπλαστικά αργιλικά εδάφη), χρησιμοποιείται μετρητής διάτμησης πτερωτής. Μια παρόμοια μίνι συσκευή χρησιμοποιείται στο εργαστήριο. Η πτερωτή αποτελείται από δύο όμοιες ορθογώνιες κάθετες πλάκες τοποθετημένες σε κατακόρυφο άξονα (Εικ. 8.28, σε), στην οποία εφαρμόζεται η ροπή και μετράται η οριακή τιμή της, χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό αντίσταση σε μη στραγγιζόμενη διάτμηση με και.

Σε εγκαταστάσεις που λειτουργούν σύμφωνα με τα σχήματα διάτμησης στρέψης (Εικ. 8.28, δ) και στρέψης κοίλου κυλίνδρου (Εικ. 8.28,<)), образцы фиксируются в основании, и вращение производится вокруг вертикальной оси в верхней части образца. Изначально для этих схем испытаний применялись стабилометры кручения, в 1957 г. W. Kirpatric предложил использовать полые цилиндры грунта, что позволило приводить во вращение верхний нагрузочный штамп, а также создавать давление внутри и с внешней стороны образца. За рубежом приборы для испытаний получили название НСА (Hollow Cylinder Apparatys). При испытании полых цилиндрических образцов (рис. 8.30, σε)Η πραγματική τριαξονική συμπίεση μοντελοποιείται με περιστροφή των κατευθύνσεων των κύριων αξόνων τάσης (Εικ. 8.30, αλλά).Ως αποτέλεσμα, δημιουργείται ένα ευρύ φάσμα πιθανών παραλλαγών μιας σύνθετης κατάστασης καταπόνησης σε ένα δείγμα εδάφους, το οποίο είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα ανισότροπα εδάφη: μπορεί κανείς να αλλάξει την κατακόρυφη (

Ρύζι. 8.30. Δοκιμές κοίλων κυλινδρικών δειγμάτων: α - μέγιστες και ελάχιστες τάσεις στα εδάφη θεμελίωσης: b - Συσκευή HSA (κατασκευαστής Wykeham Farrance). σε συσκευές προετοιμασίας δειγμάτων. d - δείγμα εδάφους πριν από την εγκατάσταση στον τριαξονικό θάλαμο

Όπως έχει ήδη σημειωθεί, κατά τη δοκιμή εδαφών, είναι απαραίτητο να επιλέγονται οι συνθήκες που αντιστοιχούν πλήρως στις πραγματικές συνθήκες εργασίας του εδάφους στη βάση της μελλοντικής δομής. Οι κύριοι εξωτερικοί παράγοντες που επηρεάζουν την αντοχή των εδαφών περιλαμβάνουν: τον τύπο της κατάστασης καταπόνησης, τις συνθήκες δοκιμής (κλειστό ή ανοιχτό σύστημα, επίδραση πίεσης πόρων κ.λπ.), ρυθμός φόρτωσης, σχέδιο φόρτωσης του δείγματος (στατικό ή δυναμικό) κ.λπ.

Επιρροή του τύπου της κατάστασης στρες υπό συνθήκες καθαρής διάτμησης, μονοαξονικής τάσης και συμπίεσης και τριαξονικής συμπίεσης(σχήματα πειραμάτων φαίνονται στο Σχ. 8.27) για αντοχή του εδάφουςμπορεί να αναλυθεί χρησιμοποιώντας τους κύκλους Mohr του διαβατηρίου αντοχής εδάφους (Εικ. 8.31). Διαβατήριο αντοχής εδάφουςείναι μια καμπύλη που περιβάλλει τους κύκλους τάσης Mohr στις συντεταγμένες κανονικών και διατμητικές τάσεις. Ο οριακός κύκλος του Mohrαντιστοιχεί στην τελική κατάσταση καταπόνησης που επιτυγχάνεται

για μια δεδομένη αναλογία των μεγαλύτερων και των μικρότερων κύριων κανονικών τάσεων, και έχει ακτίνα R=/2 με κεντρικές συντεταγμένες ( / 2; 0). Για την κατασκευή ενός διαβατηρίου αντοχής σύμφωνα με τον προσδιορισμό της τελικής αντοχής σε συμπίεση όγκου, μονοαξονική συμπίεση και τάσηαπό το σύνολο των ζευγαρωμένων τιμών o c v= ffmax και ω = <7 П ип (полученных при объемном сжатии не менее чем при трех различных значениях бокового давления <7з) в координатах строят полуокружности радиусами /2 с координатами центров / 2; 0) К семейству полуокружностей добавляют полуокружности радиусами (т р /2и<т с /2с координатами центров (-я р / 2; 0) и (я с / 2; 0), где <т р - предел прочности при одноосном растяжении; я с - предел прочности при одноосном сжатии.

Ρύζι. 8.31. Πιστοποιητικό αντοχής σύμφωνα με τον προσδιορισμό της τελικής αντοχής σε συμπίεση όγκου, μονοαξονική συμπίεση και τάση

Από τα διαγράμματα (Εικ. 8.31) προκύπτει ότι το ίδιο έδαφος, ανάλογα με τον τύπο της κατάστασης καταπόνησης, θα έχει διαφορετικές τιμές​​των παραμέτρων τελικής αντοχής, η μικρότερη τιμή είναι χαρακτηριστική για συνθήκες απλής μονοαξονικής τάσης (ρήξη ), το μεγαλύτερο - για συνθήκες ογκομετρικής συμπίεσης.

Τα χαρακτηριστικά αντοχής του εδάφους εξαρτώνται από ταχύτητα φόρτωσης δείγματος , παράμετροι αντίστασης βραχωδών και συνεκτικών εδαφών στη διάτμηση (γωνία εσωτερικής τριβής (Ρκαι η πρόσφυση γ) διαφέρουν για το ίδιο έδαφος που δοκιμάστηκε σε συνθήκες γρήγορης ή αργής διάτμησης. Με τη μείωση του ρυθμού φόρτισης (αύξηση της διάρκειας της δοκιμής), η τιμή της ειδικής πρόσφυσης μειώνεται φυσικά και η γωνία εσωτερικής τριβής αυξάνεται. Προκειμένου να προσδιοριστεί το είδος της κατάστασης τάσης στην οποία οι διατμητικές τάσεις φθάνουν στην τελική αντοχή, όροι όπως π.χ βραχυπρόθεσμη και μακροπρόθεσμη σταθερότητα.

Βραχυπρόθεσμη σταθερότητα προϋποθέτει την εμφάνιση ορισμένων συνθηκών σε μια σειρά από αδύναμα κορεσμένα σε νερό αργιλώδη εδάφη με χαμηλή διαπερατότητα, τόσο κατά την κατασκευή όσο και κατά τη λειτουργία της εγκατάστασης. Αυτές οι συνθήκες περιλαμβάνουν γρήγορη φόρτωση βάσης, έλλειψη αποστράγγισης και υπερβολική πίεση πόρων. Στην περίπτωση αυτή, η αντοχή των αργιλωδών εδαφών εκτιμάται ως συνθήκες φόρτωσης χωρίς αποστράγγιση.

Μακροπρόθεσμη σταθερότητα αξιολογείται ως προς τη δυνατότητα αποστράγγισης και μερικής (ή πλήρους) ενοποίησης του εδάφους με τη διάχυση της πίεσης των πόρων και τη σταθεροποίηση των παραμορφώσεων. Αυτές οι συνθήκες εμφανίζονται αμέσως κατά την κατασκευή σε χονδρόκοκκα και αμμώδη εδάφη· σε αργιλώδη εδάφη, η σταθεροποίηση της παραμόρφωσης διαρκεί περισσότερο. Όταν συμβαίνουν αυτές οι συνθήκες, η αντοχή του εδάφους υπολογίζεται σε στραγγισμένες συνθήκες φόρτωσης.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί τόσο η βραχυπρόθεσμη όσο και η μακροπρόθεσμη σταθερότητα της βάσης. Για παράδειγμα, κατά την κατασκευή ενός αναχώματος σε κορεσμένα με νερό εδάφη της βάσης, η αποστράγγιση θα απουσιάζει πρακτικά και μετά την ανέγερσή του, η αντοχή θα αλλάξει κατά την αποστράγγιση και τη σταθεροποίηση. Στην πρώτη περίπτωση, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθούν δοκιμές χωρίς ενοποίηση-αποστράγγιση, στη δεύτερη - ενοποιημένη-αποστραγγιζόμενη ή ενοποιημένη-αποστραγγισμένη.

Οι συνθήκες δοκιμής που επηρεάζουν την αντοχή των εδαφών περιλαμβάνουν κυρίως κλειστά ή ανοιχτά (χωρίς αποστράγγιση ή αποστράγγιση) κυκλώματα δοκιμής.

Επιλογές στραγγισμένης αντοχής προσδιορίζεται σε ρυθμίσεις άμεσης κοπής και τριαξονικής συμπίεσης (δοκιμές ενοποιημένης αποστράγγισης).Κατά τον προσδιορισμό της αντοχής σε ανοιχτό σύστημαΤο νερό μπορεί να αποσπαστεί από το έδαφος όταν φορτωθεί. Λόγω αυτού, το φορτίο που προκύπτει κατά τη μεταφορά στο έδαφος (σχετικά με)πίεση πόρων (Και)σταδιακά διαλύεται και μπορεί να πέσει στο μηδέν υπό αργή φόρτωση. Σε ατελώς κορεσμένα εδάφη δεν λαμβάνεται υπόψη η πίεση των πόρων. Υπό στραγγισμένη φόρτωσηΗ αντοχή των εδαφών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το εάν το έδαφος υφίσταται συμπίεση ή διαστολή από εξωτερικό φορτίο. Εάν το έδαφος διαστέλλεται (για παράδειγμα, η περιοχή μπροστά από τον τοίχο αντιστήριξης) ή συστέλλεται (πίσω από τον τοίχο αντιστήριξης), τότε η αντοχή του εδάφους θα είναι διαφορετική. Η αντοχή των εδαφών σε διαστολή είναι μικρότερη από την αντοχή στη συμπίεση.

Μη αποστραγγιζόμενες παράμετροι δύναμη με καιπου προέκυψε από τα αποτελέσματα μη ενοποιημένων δοκιμών σε εγκαταστάσεις άμεσης κοπής και τριαξονικής συμπίεσης,που αντανακλούν τη συμπεριφορά αργιλώδους εδάφους με χαμηλή διαπερατότητα σε οποιαδήποτε ταχύτητα φόρτωσης, ακόμη και πολύ αργή. Η μεγάλη ταχύτητα κατασκευής της κατασκευής και η έλλειψη δυνατότητας αποστράγγισης δεν επιτρέπουν στο έδαφος να εδραιωθεί και επηρεάζουν την αντοχή του. Κατά τον προσδιορισμό της αντοχής των κορεσμένων σε νερό εδαφών σε κλειστό σύστηματο έδαφος είναι απομονωμένο από το εξωτερικό περιβάλλον, δεν μπορεί να απορροφήσει ή να απελευθερώσει νερό όταν φορτωθεί, η περιεκτικότητά του σε υγρασία παραμένει σταθερή. Πίεση πόρων (ή ουδέτερη) που προκύπτει από τη φόρτωση του δείγματος (Και)αυξάνεται ανάλογα με το φορτίο που εφαρμόζεται (σχετικά με)μέχρι τη στιγμή της καταστροφής του δείγματος ή παραμένει σταθερό σε δεδομένη σταθερή τάση σχετικά με.

Αντοχή στη διάτμηση με sσε κορεσμένα με νερό οργανο-ορυκτά και οργανικά εδάφη επιτρέπεται να ταυτίζεται με την τιμή της ειδικής πρόσφυσης από(σύμφωνα με τη μέθοδο (Ρ= 0), γεγονός που καθιστά δυνατό τον υπολογισμό της φέρουσας ικανότητας και της ευστάθειας των θεμελίων και των πλαγιών σύμφωνα με τα διαθέσιμα σχέδια σχεδιασμού χρησιμοποιώντας τυπικά προγράμματα. Οι επιτόπιες μελέτες οργανικών ορυκτών και οργανικών εδαφών με χρήση πτερωτής τεσσάρων λεπίδων σε ορισμένες περιπτώσεις είναι ο μόνος δυνατός τρόπος προσδιορισμού των μηχανικών τους ιδιοτήτων. Η μη στραγγιζόμενη αντοχή χρησιμοποιείται ως παράγοντας ταξινόμησης, για παράδειγμα, στο πρότυπο BS του ΗΒ. Στον πίνακα. Το 8.31 δείχνει την ταξινόμηση των εδαφών σύμφωνα με την αντοχή στην αστράγγιση.

Παρουσία ή απουσία πίεσης στο λαγούμι στα εδάφη έχει μεγάλη σημασία για τη μελέτη της αντοχής τους. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα αποτελέσματα των δοκιμών υποβάλλονται σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας τη συνθήκη αντοχής Coulomb ή Mohr-Coulomb. Η αντοχή του εδάφους σύμφωνα με τον Coulomb εξαρτάται από την κανονική πίεση, η οποία μπορεί να εκφραστεί ως συνολικές και αποτελεσματικές τάσεις. Κατά τον προσδιορισμό των παραμέτρων αντοχής σε πλήρεις τάσεις, η πίεση των πόρων δεν λαμβάνεται υπόψη, υποθέτοντας ότι διαχέεται υπό συνθήκες πλήρους αποστράγγισης, επομένως, οι δοκιμές στο στάδιο διάτμησης πραγματοποιούνται σύμφωνα με ένα ανοιχτό σχήμα, επιτρέποντας την αποστράγγιση και φόρτιση του δείγμα σε βήματα με συγκράτηση μέχρι να σταθεροποιηθεί πλήρως η διατμητική παραμόρφωση. Εάν μετρηθεί η πίεση πόρων, η οποία είναι δυνατή μόνο όταν τα δείγματα είναι πλήρως κορεσμένα με νερό και δεν υπάρχει αποστράγγιση, τότε κατά τη διεξαγωγή πειραμάτων σύμφωνα με το σχήμα της διάτμησης μη ενοποιημένης-αστραγγιζόμενης ή ενοποιημένης-αστραγγιζόμενης διάτμησης, είναι δυνατόν να προσδιοριστεί οι παράμετροι αντοχής σε αποτελεσματικές τάσεις. Όσο μεγαλύτερη είναι η πίεση των πόρων Και,το μικρότερο μέρος της εξωτερικής πίεσης μεταφέρεται στον σκελετό του εδάφους. Για να ληφθεί υπόψη η επίδραση της πίεσης των πόρων, σύμφωνα με τον K. Terzaghi, εισάγεται η ενεργός πίεση, τότε η εξίσωση Coulomb, λαμβάνοντας υπόψη την πίεση του λαγούμου, παίρνει τη μορφή:

όπου σχετικά με"- αποτελεσματική πίεση. Και- πίεση πόρων. γ" - ειδική συνοχή (όσον αφορά τις αποτελεσματικές τάσεις).

Πίνακας 8.31

Διατμητική αντοχή εδαφών σε μη στραγγιζόμενες δοκιμές

Ποικιλία εδάφους	Αντοχή σε μη στραγγιζόμενη διάτμηση cn. kPa
Εξαιρετικά χαμηλή αντοχή
Πολύ χαμηλή αντοχή	10 < с„ < 20
χαμηλή αντοχή	20 < με και < 40
Μέτρια αντοχή	40 < με και < 75
υψηλή αντοχή	75 < με και < 150
Πολύ υψηλή αντοχή	150 < с„ < 300
Εξαιρετικά υψηλή αντοχή	με και > 300

Έτσι, εάν στους υπολογισμούς της ευστάθειας των πρανών ή της φέρουσας ικανότητας των θεμελίων λαμβάνεται υπόψη η πίεση στο λαγούμι, τότε οι παράμετροι αντοχής λαμβάνονται σε πραγματικές τάσεις. εάν δεν ληφθεί υπόψη η πίεση των πόρων, τότε πλήρως.

Η φύση της φόρτωσης,που επηρεάζει και τις παραμέτρους αντοχής των εδαφών, εκδηλώνεται με διαφορετικούς τρόπους μεταφοράς εξωτερικών τάσεων στο έδαφος. Μπορούν να είναι στατικά (υπό τη δράση σταθερών ή αργά μεταβαλλόμενων φορτίων) ή δυναμικά (υπό τη δράση μεταβλητών, κυκλικών, περιοδικών, παλμικών φορτίων κ.λπ.). Τα χαρακτηριστικά και τα πρότυπα καταστροφής του ίδιου εδάφους υπό στατικές ή δυναμικές συνθήκες είναι διαφορετικά, επομένως, υπό δυναμικές επιρροές, η αντοχή των εδαφών μελετάται με ειδικούς τρόπους.

SP 22.13330.2011
Ενημερωμένη έκδοση του SNiP 2.02.04-88
συγγραφέας NIIOSP με το όνομα N.M. Gersevanov

Κεφάλαιο 5.3. Π.:

1. Οι κύριες παράμετροι των μηχανικών ιδιοτήτων των εδαφών που καθορίζουν τη φέρουσα ικανότητα των θεμελίων και την παραμόρφωσή τους είναι η αντοχή και τα χαρακτηριστικά παραμόρφωσης των εδαφών (γωνία εσωτερικής τριβής φ, ειδική πρόσφυση ντο, απόλυτη αντοχή για μονοαξονική συμπίεση βραχωδών εδαφών Rc, συντελεστής παραμόρφωσης μικαι συντελεστής εγκάρσιας παραμόρφωσης υ εδαφών). Επιτρέπεται η χρήση άλλων παραμέτρων που χαρακτηρίζουν την αλληλεπίδραση των θεμελίων με το έδαφος βάσης και καθορίζονται εμπειρικά (ειδικές ανυψωτικές δυνάμεις κατά την κατάψυξη, συντελεστές ακαμψίας βάσης κ.λπ.).
   ΣΗΜΕΙΩΣΗ Περαιτέρω, εκτός εάν αναφέρεται διαφορετικά, ο όρος "χαρακτηριστικά του εδάφους" σημαίνει όχι μόνο τα μηχανικά, αλλά και τα φυσικά χαρακτηριστικά των εδαφών, καθώς και τις παραμέτρους που αναφέρονται στην παρούσα ενότητα.

ΠΣ 50-101-2004 «Σχεδιασμός και διάταξη θεμελίων
και θεμέλια κτιρίων και κατασκευών»
συγγραφέας NIIOSP τους. N.M. Gersevanova, Κρατική Ενιαία Επιχείρηση Mosgiproniselstroy

ρήτρα 5.1.8
Τα φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά των εδαφών περιλαμβάνουν:

• - πυκνότητα εδάφους και τα σωματίδια του και υγρασία (GOST 5180 και GOST 30416).
• - συντελεστής πορώδους.
• - κατανομή μεγέθους σωματιδίων για χοντρά εδάφη και άμμο (GOST 12536).
• - υγρασία στα όρια πλαστικότητας και ρευστότητας, αριθμός πλαστικότητας και δείκτης ρευστότητας για αργιλώδη εδάφη (GOST 5180).
• - γωνία εσωτερικής τριβής, ειδική συνοχή και συντελεστής παραμόρφωσης εδάφους (GOST 12248, GOST 20276, GOST 30416 και GOST 30672).
  

  Δείτε τις ρυθμιστικές τιμές αυτών των χαρακτηριστικών - Παράρτημα A SP 22.13330.2016

• - αντοχή σε εφελκυσμό σε μονοαξονική συμπίεση, δείκτες μαλάκυνσης και διαλυτότητας για βραχώδη εδάφη (GOST 12248).

Για συγκεκριμένα εδάφη, τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού των οποίων καθορίζονται στην ενότητα 6, και κατά το σχεδιασμό υπόγειων κατασκευών (ενότητα 9), τα χαρακτηριστικά που καθορίζονται σε αυτά τα τμήματα πρέπει να καθοριστούν επιπλέον. Σύμφωνα με μια ειδική εργασία, μπορούν να προσδιοριστούν επιπλέον και άλλα χαρακτηριστικά των εδαφών που είναι απαραίτητα για υπολογισμούς (για παράδειγμα, ρεολογικά).
Τα φυσικά χαρακτηριστικά των εδαφών περιλαμβάνουν:
Για συγκεκριμένα εδάφη, τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά των θεμελίων των οποίων ορίζονται στην Ενότητα 6 του SP 22.13330.2011 και κατά το σχεδιασμό των θεμελίων των υπόγειων τμημάτων κατασκευών (βλ. Ενότητα 9), τα χαρακτηριστικά που καθορίζονται σε αυτά τα τμήματα πρέπει να είναι επιπρόσθετα προσδιορίζεται.
Τα εδάφη με συγκεκριμένες δυσμενείς ιδιότητες περιλαμβάνουν:

καθιζάνοντα εδάφη
Διόγκωση εδαφών
Αλατούχα εδάφη
Οργανικά ορυκτά και οργανικά εδάφη
Eluvial εδάφη
Ογκώδη εδάφη
Προσχωσιγενή εδάφη
Εδάφη που βαραίνουν
Σταθερά εδάφη

Για τον ορισμό των ιδιοτήτων των υψηλών εδαφών, ανατρέξτε στη σελίδα του ιστότοπου "Χαρακτηριστικά σχεδίασης εδαφών ανεφοδιασμού"

Κατά τον προσδιορισμό της αντοχής του εδάφους σχεδιασμού Rβάσεις ξύλινων κατοικιών που ανήκουν στην 3η κατηγορία μειωμένης ευθύνης, σύμφωνα με τιμές πίνακα R0(Β.1-Β.10 του Παραρτήματος Β) δεν απαιτείται ο προσδιορισμός φυσικών και μηχανικών χαρακτηριστικών όπως:

Γωνία εσωτερικής τριβής, ειδική πρόσφυση, συντελεστής παραμόρφωσης και συντελεστής εγκάρσιας παραμόρφωσης εδαφών (GOST 12248, GOST 20276, GOST 30416 και GOST 30672).

Δείτε ένα παράδειγμα προσδιορισμού των ιδιοτήτων των εδαφών για την αντικατάσταση θεμελίωσης στη σελίδα του ιστότοπου: "Παράδειγμα υπολογισμού της θεμελίωσης ενός ξύλινου σπιτιού"

Ορισμοί

Παράρτημα Α. σελ.:

1. Συντελεστής πορώδους eκαθορίζεται από τον τύπο (Βλ. A.6 GOST 25100-2011)

   e = (ρ s - ρ d)/ρ d , (A.5)

   ρ s - πυκνότητα σωματιδίων (σκελετός) εδάφους, μάζα ανά μονάδα όγκου στερεών (σκελετών) σωματιδίων εδάφους g/cm3.
   ρ d είναι η πυκνότητα του ξηρού εδάφους, ο λόγος της μάζας του εδάφους μείον τη μάζα του νερού και του πάγου στους πόρους του προς τον αρχικό του όγκο, g/cm3, που προσδιορίζεται από τον τύπο

1. Πυκνότητα ξηρού εδάφους (σκελετός) ρ dκαθορίζεται από τον τύπο (βλ. A.16 GOST 25100.2011)

   ρ d = ρ/(1+ w), (Α.8)

   όπου ρ είναι η πυκνότητα του εδάφους, g / cm 3 (βλ. GOST 5180).
   w- φυσική υγρασία του εδάφους, %
   

1. Δείκτης ροής I L- ο λόγος της διαφοράς υγρασίας που αντιστοιχεί σε δύο καταστάσεις του εδάφους: φυσική W και στο όριο κύλισης Wp, προς τον αριθμό πλαστικότητας Ip
   A.18 GOST 25100-2011, Δείκτης ροής Ι Λ d.u., είναι ένας δείκτης της κατάστασης (συνέπειας) των αργιλωδών εδαφών. καθορίζεται από τον τύπο

   I L = (w - w p)/I p , (A.9)

   όπου w είναι η φυσική περιεκτικότητα σε υγρασία του εδάφους, % (βλ. GOST-5180-84).
   w p - υγρασία στο όριο της κύλισης,% (βλ. GOST 5180).
   I p - αριθμός πλαστικότητας,%, (βλ. A.31 GOST 25100-2011)

1. Αριθμός πλαστικότητας I σελ(Βλ. A.31 GOST 25100-2011), %; καθορίζεται από τον τύπο

   I p = w L - w p , (A.17)

   όπου w L είναι η περιεκτικότητα σε υγρασία στο σημείο διαρροής, % (βλ. 4 GOST 5180).
   w p - υγρασία στο όριο κύλισης,% (βλ. 5 GOST 5180)

Συμπιεστό- την ικανότητα του εδάφους να μειώνεται σε όγκο υπό την επίδραση εξωτερικής δύναμης, που χαρακτηρίζεται από τον συντελεστή συμπιεστότητας m0(η εφαπτομένη της κλίσης της καμπύλης συμπίεσης), που προσδιορίζεται από τον τύπο (Βλ. 5.4 GOST 12248-2010)

m 0 = (e i - e i+1)/ (p i+1 - p i) 5,32

e i και e i+1 - συντελεστές πορώδους που αντιστοιχούν σε πιέσεις p i και p i+1 .

Κεφάλαιο 5.1.6. Π.:

1. Με βάση τις τιμές της οριζόντιας διάτμησης και των κανονικών φορτίων που μετρήθηκαν κατά τη δοκιμή, οι διατμητικές και κανονικές τάσεις τ και σ, MPa, υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τους τύπους:

   τ = 10Q / A; (5.3)
   σ=10F/A; (5.4)



2. Ειδική πρόσφυση ντοΚαι γωνία εσωτερικής τριβής φ το έδαφος ορίζονται ως γραμμικές παράμετροι εξάρτησης

   τ = σταν(φ) + c (5,5)

   Τα τ και φ προσδιορίζονται από τους τύπους (5.3) και (5.4) = Q/A, (5.1) είναι διατμητικές τάσεις και
   = F/A, (5.2) - κανονικές τάσεις
   Q και F - εφαπτομενική και κανονική δύναμη στο επίπεδο διάτμησης, αντίστοιχα, kN
   A - περιοχή κοπής, cm2

Συντελεστής παραμόρφωσης σύμφωνα με δοκιμές συμπίεσης E k- συντελεστής αναλογικότητα μεταξύ της πίεσης και της σχετικής γραμμικής ολικής παραμόρφωσης του εδάφους που προκύπτει από αυτήν την πίεση, που χαρακτηρίζει τις υπολειμματικές και ελαστικές παραμορφώσεις άμμου λεπτής και ιλύος, αργιλώδους εδάφους, οργανο-ορυκτών και οργανικών εδαφών, (Βλ. 5.4 GOST 12248-2010)

Πηγή: GOST 12248-2010 πυκνότητα εδάφους ρ - ο λόγος της μάζας του εδάφους, συμπεριλαμβανομένης της μάζας του νερού στους πόρους του, προς τον όγκο που καταλαμβάνει αυτό το έδαφος (g / cm 3 t / m 3)
πυκνότητα ξηρού εδάφους ρδ - η αναλογία της μάζας του ξηρού εδάφους (εξαιρουμένης της μάζας του νερού στους πόρους του) προς τον όγκο που καταλαμβάνει αυτό το έδαφος (g / cm 3 t / m 3)
πυκνότητα σωματιδίων εδάφους ρ s είναι η αναλογία της μάζας του ξηρού εδάφους (εξαιρουμένης της μάζας του νερού στους πόρους του) προς τον όγκο του στερεού μέρους αυτού του εδάφους (g / cm 3 t / m 3). Πλήρης ικανότητα υγρασίας Wo - η μέγιστη δυνατή περιεκτικότητα στο έδαφος όλων των πιθανών τύπων νερού όταν οι πόροι του είναι πλήρως γεμάτοι.

w sat = ν.ρ w/pd

όπου: n – πορώδες, f.u.,
ρ wείναι η πυκνότητα του νερού, g/cm3,
ρ d - πυκνότητα ξηρού εδάφους.

Στον πίνακα. 9 δείχνει τις κατά προσέγγιση τιμές της πυκνότητας των σωματιδίων του εδάφους ρ s που δεν περιέχουν υδατοδιαλυτά άλατα και οργανικές ουσίες

Μηχανικές ιδιότητες εδαφών- αυτή είναι η ικανότητά τους να αντιστέκονται στις αλλαγές όγκου και σχήματος ως αποτέλεσμα δύναμης και φυσικών επιρροών.

παραμόρφωση- χωρητικότητα εδάφους δύναμη– χωρητικότητα εδάφους

αντισταθείτε στην ανάπτυξη παραμορφώσεων. αντισταθείτε στην καταστροφή.

Οι μηχανικές ιδιότητες επηρεάζονται από τη φύση των δομικών δεσμών των σωματιδίων, την κοκκομετρική και μεταλλική σύνθεση και την υγρασία του εδάφους. Οι κύριες μηχανικές ιδιότητες των εδαφών είναι: συμπιεστό; αντίσταση διάτμησης; υδατοπερατότητα.

Συμπιεστό.

Η ικανότητα του εδάφους να μειώνεται σε όγκο υπό την επίδραση συμπιεστικών φορτίων ονομάζεται συμπιεστότητα, καθίζηση ή παραμόρφωση. Σύμφωνα με τη φυσική δομή, το έδαφος αποτελείται από μεμονωμένα σωματίδια διαφόρων μεγεθών και ορυκτών σύστασης (σκελετός εδάφους) και πόρους γεμάτους με υγρό (νερό) και αέριο (αέρας). Όταν συμβαίνουν συμπιεστικές τάσεις, η αλλαγή στους όγκους συμβαίνει λόγω της μείωσης των όγκων των πόρων που βρίσκονται μέσα στο έδαφος γεμάτο με νερό. Έτσι, η συμπιεστότητα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, οι κυριότεροι από τους οποίους είναι η φυσική σύνθεση, ο τύπος των δομικών δεσμών των σωματιδίων και το μέγεθος του φορτίου.

Ανάλογα με τη φύση της συρρίκνωσης, διακρίνονται οι ελαστικές και οι πλαστικές παραμορφώσεις. Οι ελαστικές παραμορφώσεις συμβαίνουν ως αποτέλεσμα φορτίων που δεν υπερβαίνουν τη δομική αντοχή των εδαφών, δηλ. δεν καταστρέφουν τους δομικούς δεσμούς μεταξύ των σωματιδίων και χαρακτηρίζονται από την ικανότητα του εδάφους να επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση μετά την αφαίρεση των φορτίων. Οι πλαστικές παραμορφώσεις καταστρέφουν τον σκελετό του εδάφους, σπάζοντας δεσμούς και μετακινώντας σωματίδια μεταξύ τους. Ταυτόχρονα, οι ογκομετρικές πλαστικές παραμορφώσεις συμπυκνώνουν το έδαφος λόγω αλλαγής του όγκου των εσωτερικών πόρων και οι διατμητικές πλαστικές παραμορφώσεις - λόγω αλλαγής στο αρχικό του σχήμα και μέχρι την καταστροφή. Κατά τον υπολογισμό της συμπιεστότητας του εδάφους, τα κύρια χαρακτηριστικά παραμόρφωσης προσδιορίζονται σε εργαστηριακές συνθήκες σύμφωνα με τον σχετικό συντελεστή συμπιεστότητας, τον συντελεστή πλευρικής πίεσης και τον συντελεστή εγκάρσιας διαστολής.

Αντοχή στη διάτμηση

Η τελική αντίσταση διάτμησης είναι η ικανότητα του εδάφους να αντιστέκεται στην κίνηση τμημάτων του εδάφους σε σχέση μεταξύ τους υπό την επίδραση εφαπτομενικών και άμεσων τάσεων. Αυτός ο δείκτης χαρακτηρίζεται από τις ιδιότητες αντοχής των εδαφών και χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς των θεμελίων κτιρίων και κατασκευών. Η ικανότητα ενός εδάφους να αντέχει φορτία χωρίς να καταρρέει ονομάζεται αντοχή. Σε αμμώδη και χονδρόκοκκα μη συνεκτικά εδάφη, η αντίσταση επιτυγχάνεται κυρίως λόγω της δύναμης τριβής μεμονωμένων σωματιδίων· τέτοια εδάφη ονομάζονται χαλαρά. Τα αργιλώδη εδάφη έχουν μεγαλύτερη αντοχή στη διάτμηση, tk. μαζί με τη δύναμη τριβής, η διάτμηση αντιστέκεται από δυνάμεις συνοχής. Στην κατασκευή, αυτός ο δείκτης είναι σημαντικός για τον υπολογισμό των θεμελίων και την κατασκευή χωματουργικών εργασιών με κλίσεις.

Η διατμητική αντοχή των αργιλωδών εδαφών t καθορίζεται από την εξίσωση Coulomb:

Για αμμώδη εδάφη, λόγω της έλλειψης συνεκτικών δυνάμεων, η διατμητική αντίσταση παίρνει τη μορφή:

Υδατοπερατότητα

Η υδατοπερατότητα χαρακτηρίζεται από την ικανότητα του εδάφους να διέρχεται νερό από τον εαυτό του υπό την επίδραση μιας διαφοράς πίεσης και καθορίζεται από τη φυσική δομή και σύνθεση του εδάφους. Ceteris paribus, με φυσική δομή με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε πόρους, και με επικράτηση σωματιδίων αργίλου στη σύνθεση, η υδατοπερατότητα θα είναι μικρότερη από αυτή των πορωδών και αμμωδών εδαφών, αντίστοιχα. Αυτός ο δείκτης δεν πρέπει να υποτιμάται, γιατί στις κατασκευές, επηρεάζει τη σταθερότητα των χωματουργικών εργασιών και καθορίζει το ρυθμό συμπίεσης των εδαφών θεμελίωσης.

Τα κύρια χαρακτηριστικά της συμπιεστότητας των εδαφών είναι ο συντελεστής ολικής παραμόρφωσης Ε ή συντελεστής σχετικής συμπιεστότητας, ο συντελεστής εγκάρσιας διαστολής (λόγος Poisson) και ο συντελεστής πλευρικής πίεσης.

1. Σχετικός συντελεστής συμπιεστότητας. Κατά τον υπολογισμό του ιζήματος χρησιμοποιείται συχνά σχετικός συντελεστής συμπιεστότητας, το οποίο καθορίζεται από τον τύπο:

Εκφράζουμε την έκφραση από τους τύπους και . Εξισώνουμε τα σωστά μέρη αυτών των εκφράσεων, τα λύνουμε σε σχέση με mv , παίρνουμε:

Ή mv *p i =s i /h

Οτι. ο συντελεστής σχετικής συμπιεστότητας είναι ίσος με το σχετικό βύθισμα s i/η ανά μονάδα αποτελεσματικής πίεσης.

2. Συντελεστής ολικής παραμόρφωσης μι είναι ο συντελεστής αναλογικότητας μεταξύ τάσεων και σχετικών παραμορφώσεων. Καθορίζεται στις συνθήκες πεδίου και εργαστηρίου. Η πιο κοινή μέθοδος είναι η διεξαγωγή δοκιμών συμπίεσης με την επακόλουθη επεξεργασία τους. Στην περίπτωση αυτή, ο συνολικός συντελεστής παραμόρφωσης θα είναι ίσος με:

;

όπου β - συντελεστής που λαμβάνει υπόψη την αδυναμία πλευρικής διαστολής του εδάφους (για αμμουδιές και αμμοπηλώδεις β = 0,76, πηλός β = 0,63, πηλός β = 0,42.

Κατά τη δοκιμή εδάφους με διάμετρο ρε σφραγίδα σύμφωνα με τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών, μι προσδιορίζεται με υπολογισμό από τον τύπο

E \u003d (1-ν 2) * w * d * ∆p / ∆S

3. Συντελεστής πλευρικής πίεσης ξ θεωρείται ως ο λόγος της αύξησης της πλευρικής πίεσης (ή ) προς την αύξηση της πραγματικής κατακόρυφης πίεσης με την υποχρεωτική απουσία πλευρικών παραμορφώσεων:

Σύμφωνα με πειραματικά δεδομένα, οι τιμές των συντελεστών πλευρικής πίεσης ποικίλλουν εντός των εξής ορίων: για αμμώδη εδάφη ξ = 0,25-0,37, πηλ ξ = 0,11-0,82. αξία ξ καθορίζεται σε συσκευές τριαξονικής συμπίεσης.

4. Εγκάρσιος συντελεστής διαστολής ν έδαφος (λόγος Poisson) είναι ίσος με τον λόγο των σχετικών οριζόντιων παραμορφώσεων του δείγματος ε x σε σχετική κατακόρυφη εz , δηλ.

Η αντίσταση του εδάφους στη διάτμηση χαρακτηρίζεται από εφαπτομενικές τάσεις στην οριακή κατάσταση, όταν συμβαίνει καταστροφή του εδάφους. Η αναλογία μεταξύ των περιοριστικών εφαπτομένων τ και των τάσεων που είναι κάθετες προς τις περιοχές διάτμησης σ εκφράζεται από τη συνθήκη αντοχής Mohr-Coulomb

Tsytovich I.A. Εδαφομηχανική

τ = σtg φ + γ,

όπου φ είναι η γωνία εσωτερικής τριβής. από— ειδική πρόσφυση.

Χαρακτηριστικά αντοχής φ και απόπροσδιορίζονται σε εργαστηριακές και επιτόπιες συνθήκες. Για προκαταρκτικούς, καθώς και τελικούς υπολογισμούς των θεμελίων κτιρίων και κατασκευών των τάξεων ΙΙ και ΙΙΙ, επιτρέπεται η λήψη των τιμών φ και απόσύμφωνα με τον πίνακα 1.17 και 1.18.

ΠΙΝΑΚΑΣ 1.17. ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΕΣ ΤΙΜΕΣ ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΟΥ ΣΥΜΠΛΕΚΤΗ ντο, kPa, ΚΑΙ ΓΩΝΙΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΤΡΙΒΗΣ φ , deg, ΑΜΜΩΤΑ ΕΔΑΦΑ

Αμμος	Χαρακτηριστικό γνώρισμα	Αξίες από μι
		0,45	0,55	0,65	0,75
Χαλικό και μεγάλο	από φ	2 43	1 40	0 38	- -
μεσαίο μέγεθος	από φ	3 40	2 38	1 35	- -
Μικρό	από φ	6 38	4 36	2 32	0 28
σκονισμένος	από φ	8 36	6 34	4 30	2 26

Σημείωση. Οι τιμές που δίνονται στον πίνακα αναφέρονται σε χαλαζιακή άμμο (βλ. πίνακα 1.12).

ΠΙΝΑΚΑΣ 1.18. ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΕΣ ΤΙΜΕΣ ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΟΥ ΣΥΜΠΛΕΚΤΗ ντο, kPa, ΚΑΙ ΓΩΝΙΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΤΡΙΒΗΣ φ , deg

Εναυσμα	Ποσοστό απόδοσης	Χαρακτηριστικό γνώρισμα	Αξίες απόκαι φ στον συντελεστή πορώδους μι
			0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
αμμοπηλός	0 < Ι Λ ≤ 0,25	από φ	21 30	17 29	15 27	13 24	- -	- -	- -
	0,25 < Ι Λ ≤ 0,75	από φ	19 28	15 26	13 24	11 21	9 18	- -	- -
Παχύ χώμα	0 < Ι Λ ≤ 0,25	από φ	47 26	37 25	31 24	25 23	22 22	19 20	- -
	0,25 < Ι Λ ≤ 0,5	από φ	39 24	34 23	28 22	23 21	18 19	15 17	- -
	0,5 < Ι Λ ≤ 0,75	από φ	- -	- -	25 19	20 18	16 16	14 14	12 12
Πηλός	0 < Ι Λ ≤ 0,25	από φ	- -	81 21	68 20	54 19	47 18	41 16	36 14
	0,25 < Ι Λ ≤ 0,5	από φ	- -	- -	57 18	50 17	43 16	37 14	32 11
	0,5 < Ι Λ ≤ 0,75	από φ	- -	- -	45 15	41 14	36 12	33 10	29 7

Σημείωση. Αξίες απόκαι φ δεν ισχύουν για εδάφη loess.

1.5.1. Προσδιορισμός χαρακτηριστικών αντοχής σε εργαστηριακές συνθήκες

Στην πρακτική της έρευνας εδάφους, χρησιμοποιείται η μέθοδος κοπής του εδάφους κατά μήκος ενός σταθερού επιπέδου σε συσκευές κοπής ενός επιπέδου. Για να πάρετε φ και απόείναι απαραίτητο να κοπούν τουλάχιστον τρία δείγματα εδάφους σε διαφορετικές τιμές του κατακόρυφου φορτίου. Σύμφωνα με τις τιμές της διατμητικής αντίστασης τ που ελήφθησαν στα πειράματα, ένα γράφημα της γραμμικής εξάρτησης τ = φά(σ) και να βρείτε τη γωνία εσωτερικής τριβής φ και ειδική συνοχή από(Εικ. 1.5).

Ρύζι. 1.5. Εξάρτηση της διατμητικής αντίστασης του εδάφους τ από την κανονική τάση σ

Υπάρχουν δύο βασικά πειραματικά σχήματα: μια αργή κοπή ενός δείγματος εδάφους προ-συμπυκνωμένου σε πλήρη στερεοποίηση (δοκιμή ενοποιημένης αποστράγγισης) και μια γρήγορη κοπή χωρίς προ-συμπύκνωση (δοκιμή μη ενοποιημένης-αστραγγισμένης).

Τιμές φ και από, που λαμβάνονται με τη μέθοδο της αργής ενοποιημένης διάτμησης, χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της αντίστασης σχεδιασμού του εδάφους, καθώς και για την εκτίμηση της φέρουσας ικανότητας της βάσης, η οποία βρίσκεται σε σταθεροποιημένη κατάσταση (όλες οι τάσεις από το εξωτερικό φορτίο γίνονται αντιληπτές από το σκελετός εδάφους). Τιμές φ και από, που λαμβάνονται με τη μέθοδο της γρήγορης μη στερεοποιημένης κοπής, χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της φέρουσας ικανότητας αργά συμπιεσμένων κορεσμένων με νερό αργιλών και αργίλων, ιλύων, σαπροπελιών, τυρφώνων εδαφών και τύρφης. Σε τέτοια εδάφη μπορεί να εμφανιστεί μια μη σταθεροποιημένη κατάσταση (παρουσία υπερβολικής πίεσης στο νερό των πόρων) λόγω της αργής εδραίωσής τους ή της γρήγορης μεταφοράς του φορτίου από την κατασκευή (σιλό, δεξαμενές, αποθήκες πρώτων υλών κ.λπ.).

Μέθοδος προσδιορισμού των χαρακτηριστικών αντοχής φ και απόυπό συνθήκες τριαξονικής συμπίεσης, αντιστοιχεί σε μεγαλύτερο βαθμό στην κατάσταση τάσης του εδάφους στη βάση της κατασκευής. Η δοκιμή πραγματοποιείται σε ένα όργανο στο οποίο το δείγμα εδάφους υπόκειται σε πλήρη υδροστατική πίεση και πρόσθετη κατακόρυφη (αξονική) πίεση. Για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών αντοχής των εδαφών, διεξάγεται μια σειρά δοκιμών σε διάφορες αναλογίες πίεσης, οδηγώντας το δείγμα σε αστοχία, ως αποτέλεσμα κάθε πειράματος, οι τιμές του μεγαλύτερου σ 1 και του μικρότερου σ 3 του λαμβάνονται οι κύριες κανονικές τάσεις τη στιγμή της καταστροφής. Γραφικά, η σχέση μεταξύ των κύριων εφαπτομενικών και κανονικών τάσεων αναπαρίσταται χρησιμοποιώντας τους κύκλους του Mohr, καθένας από τους οποίους βασίζεται στη διαφορά των τάσεων σ 1 και σ 3 (Εικ. 1.6).

Ρύζι. 1.6.

Η κοινή εφαπτομένη σε αυτούς τους κύκλους ικανοποιεί τη συνθήκη αντοχής (1,5) και μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε τα χαρακτηριστικά φ και από .

Στις συσκευές τριαξονικής συμπίεσης πραγματοποιούνται οι ακόλουθες δοκιμές:

• - χωρίς στράγγιση - δεν υπάρχει αποστράγγιση νερού από το δείγμα εδάφους κατά τη διάρκεια ολόκληρου του πειράματος.
• - ενοποιημένο-αποστραγγισμένο - παρέχεται αποστράγγιση κατά την εφαρμογή υδροστατικής πίεσης και το δείγμα συμπιέζεται πλήρως, δεν υπάρχει αποστράγγιση κατά την εφαρμογή αξονικών φορτίων.
• - στραγγισμένο - παρέχεται αποστράγγιση καθ' όλη τη διάρκεια της δοκιμής.

Πραγματοποιούνται δοκιμές μη στραγγιζόμενων εδαφών κορεσμένων με νερό για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών αντοχής, εκφραζόμενες σε συνολικές (συνολικές) τάσεις. Πραγματοποιούνται δοκιμές αποστράγγισης για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών αντοχής, που εκφράζονται ως αποτελεσματικές τάσεις. Σε αυτή την περίπτωση, κατά τη διάρκεια του πειράματος, θα πρέπει να επιτευχθεί μια πλήρως ενοποιημένη κατάσταση του εδάφους. Τα χαρακτηριστικά αντοχής των εδαφών, εκφρασμένα ως αποτελεσματικές τάσεις, μπορούν επίσης να προσδιοριστούν για δείγματα εδάφους που δοκιμάστηκαν σε ατελώς ενοποιημένη κατάσταση, υπό την προϋπόθεση ότι η πίεση στο νερό των πόρων μετράται κατά τη διάρκεια του πειράματος.

Ένα ποσοτικό χαρακτηριστικό της αντοχής των βραχωδών εδαφών είναι η μονοαξονική θλιπτική αντοχή Rc, προσδιορίζεται με σύνθλιψη του δείγματος εδάφους και υπολογίζεται με τον τύπο

R με = Π/φά,

όπου Rείναι το φορτίο τη στιγμή της καταστροφής του δείγματος εδάφους. φάείναι η περιοχή διατομής του δείγματος εδάφους.

1.5.2. Προσδιορισμός χαρακτηριστικών αντοχής στο χωράφι

Η δοκιμή διάτμησης πεδίου σε ένα δεδομένο επίπεδο μιας κολόνας εδάφους που περικλείεται σε ένα δακτυλιοειδές συνδετήρα είναι παρόμοια με μια εργαστηριακή δοκιμή διάτμησης σε συσκευές διάτμησης ενός επιπέδου. Οι δοκιμές πραγματοποιούνται σε λάκκους, λάκκους, drifts κ.λπ. Για να λάβετε τα χαρακτηριστικά φ και απόπροσδιορίστε τη διατμητική αντίσταση τουλάχιστον τριών πυλώνων σε διαφορετικά κατακόρυφα φορτία. Τα σχήματα δοκιμών είναι τα ίδια όπως στο εργαστήριο. Τιμές φ και απόβρίσκονται με βάση την κατασκευή της εξάρτησης (1.5), όπως φαίνεται στο Σχ. 1.5.

Προσδιορισμός πεδίου χαρακτηριστικών φ και απόστα τοιχώματα μιας γεώτρησης πραγματοποιείται με τις μεθόδους μιας δακτυλιοειδούς και μεταφραστικής κοπής. Τα σχήματα δοκιμών φαίνονται στο σχ. 1.7. Αυτές οι μέθοδοι χρησιμοποιούνται για τη δοκιμή εδαφών σε βάθη έως 10 m (δακτυλιοειδής κοπή) και έως 20 m (προοδευτική κοπή). Η μέθοδος δακτυλιοειδούς κοπής χρησιμοποιεί μια μήτρα διαστολής με διαμήκεις λεπίδες, ενώ η μέθοδος μεταφορικής κοπής χρησιμοποιεί εγκάρσιες λεπίδες. Με τη βοήθεια ενός αποστάτη, οι λεπίδες πιέζονται στα τοιχώματα του φρεατίου και δημιουργείται κανονική πίεση στα τοιχώματα. Στη μέθοδο της δακτυλιοειδούς διάτμησης, το έδαφος διατμείται λόγω της εφαρμογής ροπής και στη μέθοδο της διατμητικής διάτμησης ασκείται δύναμη έλξης. Για να πάρετε φ και απόείναι απαραίτητο να πραγματοποιηθούν τουλάχιστον τρεις τομές σε διαφορετικές κανονικές πιέσεις στα τοιχώματα της γεώτρησης και να γραφεί η εξάρτηση τ = φά(σ) (βλ. Εικ. 1.5).

Ρύζι. 1.7.

αλλά- δαχτυλίδι σι- προοδευτική σε- περιστροφική πτερωτή: 1 - λεπίδες. 2 - σφραγίδες διαχωρισμού. 3 - πηγάδια? 4 - ράβδοι? 5 - συσκευές δημιουργίας και μέτρησης δύναμης

Η μέθοδος περιστροφικής διάτμησης χρησιμοποιώντας πτερωτή που πιέζεται στη μάζα του εδάφους ή στον πυθμένα μιας γεώτρησης (βλ. Εικ. 1.7) σας επιτρέπει να προσδιορίσετε την αντίσταση διάτμησης τ, επομένως συνιστάται η χρήση της για αδύναμα αργιλώδη εδάφη, λάσπες, σαπρόπελες, τυρφώδη εδάφη και τύρφη, αφού για αυτά η γωνία εσωτερικής τριβής είναι πρακτικά ίση με μηδέν και μπορούμε να πάρουμε από= τ . Οι δοκιμές φτερωτής πραγματοποιούνται σε βάθη έως 20 m.

Για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών αντοχής στο χωράφι, χρησιμοποιούνται μέθοδοι διόγκωσης και κατάρρευσης του εδάφους στις εργασίες ορυχείων. Τιμές φ και απόυπολογίζεται από τις συνθήκες περιοριστικής ισορροπίας του διογκούμενου και καταρρέοντος εδαφικού όγκου.

Η γωνία εσωτερικής τριβής των αμμωδών εδαφών μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας στατική και δυναμική ηχογράφηση. Σύμφωνα με στατικά δεδομένα ηχογράφησης, η γωνία φ έχει τις ακόλουθες τιμές:

q γ, MPa	1	2	4	7	12	20	30
φ , deg	26	28	30	32	34	36	38

Οι τιμές του φ σύμφωνα με τα δυναμικά δεδομένα ήχου δίνονται στον Πίνακα. 1.19. Για κατασκευές κατηγορίας Ι και ΙΙ, είναι υποχρεωτική η σύγκριση των ηχητικών δεδομένων με τα αποτελέσματα των δοκιμών διάτμησης των ίδιων εδαφών. Για κτίρια κατηγορίας ΙΙΙ, επιτρέπεται ο προσδιορισμός του φ μόνο από τα αποτελέσματα ηχογράφησης.

ΠΙΝΑΚΑΣ 1.19. ΤΙΜΕΣ ΓΩΝΙΩΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΤΡΙΒΗΣ φ ΑΜΜΟΕΔΑΦΩΝ ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΗΧΟΥ