LECTURA 5. REZISTENȚA LA BAZĂ
5.1. Conceptul de rezistență a solului
După cum se știe din cursul rezistenței materialelor la un anumit nivel de forțe interne în solide, se formează fracturi ireversibile sub formă de fisuri. separare și forfecare. după care întregul este împărțit în părți separate. Acest proces se numește distrugere fragilă. iar nivelul forțelor interne la momentul eșecului caracterizează rezistența materialului solid al corpului.
În unele materiale. care posedă proprietăți mari de plastic vâscoasă (gheața de bitum), care determină limitarea sarcinilor
dezvoltarea nelimitată a deformărilor eșantionului fără discontinuități vizibile. Acest fenomen se numește fluxul viscoplastic al materialului.
Prin urmare, în cazul general, conceptul de rezistență poate fi formulat în formă.
Proprietatea de rezistență a materialului pentru a rezista distrugerii sau dezvoltării unei deformări plastice semnificative.
Așa cum se aplică la sol, conceptul tradițional de rezistență este doar parțial adecvat. Au fost demonstrate numeroase studii privind natura distrugerii masei solului. atunci când
starea de limitare într-un mediu dispersat, apar regiuni de forfecare semnificative. ceea ce duce la pierderea stabilității bazei.
Figurile 5.1, 5.2 prezintă cele mai caracteristice cazuri de pierdere a stabilității unui masiv de sol.
Fig. 5.1. Schema de pierdere a stabilității fundației fundației solului
Fig. 5.2. Schema de stabilitate a pantei scatter
Și în orice caz, cu o pierdere de stabilitate, o parte se schimbă relativ la cealaltă.
În acest fel. la întemeierea fundațiilor la atingerea
Tensiunile maxime tangențiale apar în sarcina limită. formând o suprafață de alunecare continuă. În acel moment, baza este instabilă. însoțită de o retragere a fundației.
Dacă stabilitatea pantei este pierdută, se formează de asemenea o suprafață de alunecare, de-a lungul căreia o parte a solului se alunecă sau se prăbușește. ducând la consecințe grave de urgență.
conceptul de rezistență a solului, proprietățile sale de rezistență sunt direct legate de rezistența la forfecare a solului.
5.2. Forțe de rezistență la forfecare la sol interne
Dacă solul este fragmentat. mediu dispersat. Aceasta oferă rezistența la forțele de forfecare.
În secolul al XVIII-lea a fost prezentat omul de știință francez S. Coulomb. că rezistența mediului dispersat la forfecare este asigurată.
∙ frecarea dintre particulele de sol;
∙ legăturile structurale dintre particulele de sol;
Frecarea între particulele de sol depinde de o serie de factori
printre care se poate distinge. compoziția minerală și granulometrică a solului; umiditatea solului; rotunjirea boabelor de sol. De la cursul de fizica este de asemenea cunoscut. că forța de frecare dintre corpurile solide (în acest caz între particulele solului) depinde de magnitudinea forței normale care presează aceste corpuri împreună.
Legăturile structurale (cristalizarea și apa coloidală) depind de caracteristicile geomorfologice ale solului. din compoziție. prezența și grosimea filmului de apă legată. Legăturile structurale și forțele de angajare, în total, formează forțele de coeziune dintre particulele de sol. Ele joacă un rol imens în formarea proprietăților sale de rezistență.
Este fricțiunea și coeziunea dintre particulele de sol care permit mediul de dispersie fin împărțit să reziste efectelor încărcăturilor externe și. Prin urmare. Pentru a servi drept fundație fiabilă pentru clădiri și structuri.
Ei bine, atunci. Rezistența solului la forfecare se datorează apariției solului între particule.
∙ forțele de frecare (figura 5.3);
∙ și forțele de aderență (Figura 5.4.).
Fig. 5.3. Forțe de frecare între particule de sol
Fig. 5.4. Forțe coezive între particule de sol
Să aflăm. pe care depind forțele de frecare și aderență. ce
parametrii lor pot fi caracterizați cantitativ și modul în care acești parametri (caracteristici) pot fi determinați în condiții de laborator și de câmp.
5.3. Testarea la sol într-un tăietor cu un singur plan
5.3.1. Schema de testare a solului
Investigarea proprietăților de rezistență ale solului în condiții de laborator se realizează prin intermediul unui dispozitiv de forfecare. o diagramă schematică a căreia este prezentată în Fig.5.5
Fig .5.5. Schema schematică a dispozitivului de schimbare
Principalele detalii ale acestui dispozitiv sunt.
∙ partea mobilă (platformă);
∙ dispozitiv de încărcare pentru generarea presiunii de presare N;
∙ dispozitiv de încărcare pentru crearea unei forțe de forfecare G;
∙ indicatoare pentru mișcări verticale și de forfecare.
Testul de sol se efectuează la o sarcină constantă de N până atunci.
În timp ce o parte a solului nu se mișcă relativ la cealaltă distanță
mai mult de 5 mm. Se măsoară forța maximă Gmax. care a fost atins în timpul testelor.
Stresurile normale și tangențiale la momentul forfecării sunt determinate după cum urmează.
unde τ u este tensiunea maximă de forfecare la sol în momentul de față
Testele se repetă la diferite valori ale presiunii de compresie
5.3.2. Rezistența solului la forfecare pentru solurile legate și nelegate
În procesul de testare a solului, o curbă a τ u (σ) este reprezentată grafic în dispozitivul de forfecare. Fig. 5.6.
Figura 5.6. Dependența rezistenței limitative a solului la trecerea de la normal
presiune pentru solurile legate. - - valorile reale; τ u - apropierea
În general, dependența τ u (σ) este o linie practic dreaptă care iese din punctul cu un unghi φ pe axa absciselor. Cantitățile c și φ
sunt parametrii unei linii drepte și caracterizează forțele de aderență și frecare.
Parametrii c și φ reflectă pe deplin proprietățile de rezistență ale solului și se numesc caracteristicile de rezistență.
Ecuația unei linii drepte cu toleranță pentru caracteristicile de rezistență poate fi scrisă în următoarea formă.
t u = s × tg j + s
Fig. 5.7. Dependența τ u (σ) pentru solurile nelegate
Relația liniară dintre rezistența la sol a unei forfecări și stresul normal este numită legea Coulomb. Legea Coulomb poate fi formulată după cum urmează.
Rezistența finală a solului la forfecare este o funcție a primului grad al stresului normal.
5.4. Dilatarea solurilor și contracția
Solurile, ca și multe alte corpuri dispersate, au proprietatea de a schimba volumul V sub deformări ale modificării formei G.
Dacă volumul crește (+ V), atunci se cheamă acest fenomen
dilatare. dacă este scăzut (-V) - prin contracție
Acest fenomen poate fi observat atunci când se testează solul pentru forfecare într-un tăietor cu un singur plan. Când controlați
mișcările ștampilei superioare a instrumentului în nisipurile dense, mai întâi apare o mică condensare (contracție) urmată de o dilatare a solului. însoțită de o ștampilă crescută. În nisipurile libere sub forfecare se constată numai contracția (-S). la
valorile intermediare ale densității au loc ca o contracție și dilatare
Porozitatea critică (densitatea) este o astfel de porozitate a solului.
la care valoarea finală a porozității este egală cu valoarea inițială ca rezultat al tulpinilor de forfecare.
Cu forfecare ca urmare a fenomenului de dilatare.
∙ întărirea solurilor loose;
∙ solurile dense se înmoaie Dezvoltarea deformărilor dilatante este cauzată de dispersia
∙ deplasarea unei părți a solului în raport cu cealaltă are loc pe suprafața neuniformă a cerealelor formate de granule
• Cu cât dimensiunea particulei solului este mai mare. cu atât este mai mare dilatarea.
5.5. Condiția de limitare a echilibrului la un punct
Schema de forfecare cu un singur plan (forfecare pe un plan fix)
corespunde numai unor cazuri particulare de distrugere a fundației solului cu pierderea stabilității. În general, solul de fundație al structurilor se află în condiții de stres complex-stres. iar stabilitatea sa va depinde de toate componentele tensorului de stres.
Condiția pentru rezistența terenului sub o stare de stres complexă poate fi formulată folosind teoria bine cunoscută a puterii Mohr-Coulomb.
Să presupunem. că principalele tensiuni ss 1 acționează pe fața volumului elementar. În calitate de principal accentuează creșterea
o fractură a volumului elementar poate să apară la formarea unei suprafețe de forfecare la un unghi a. Trebuie să determinăm care va fi forța de forfecare (τ a) la acest sit și să o limităm la rezistența maximă a solului la schimbarea τ u. care este,
Din cursul de rezistență a materialelor este cunoscut. că principalele tensiuni s 1 s 2 sunt legate de tensiunile pe o suprafață arbitrară a prin expresii.
Fig. 5.8. Poziția punctelor de alunecare în starea limită
Pentru asta. Pentru a stabili relația dintre principalul
stresul și proprietățile de rezistență ale solului, folosim cercurile lui Mora. Figura 5.8. După cum se știe bine, cercul Mora este un grafic al relației dintre tensiunea normală și forța de forfecare a a τ a. Cercul Mora este construit din principalele tensiuni s 1, s 2 și permite
determinarea grafică a valorilor tensiunilor normale și tangențiale la orice unghi al pantei alunecării a.
În același grafic, construim o curbă pentru rezistența maximă a solului la schimbarea Coulomb. Văd. că în starea limită starea (5.6) este valabilă atunci. Când Coulombul drept devine tangent la cercul lui Mora.
Fig. 5.8. Pentru definirea condiției de limitare a echilibrului la un punct
În acest caz, puteți scrie.
Luați în considerare triunghiul O MC. Deoarece este dreptunghiulară. σ 1 - σ 2
Dacă solul nu are coeziune (în mod ideal soluri desprinse, c = 0)
expresia (5.9) ia forma.
Expresiile (5.9), (5.10) obținute sunt ecuațiile
echilibru la punctul masivului solului, respectiv pentru solul legat și, respectiv, în mod ideal pierdut.
Aceste ecuații ne permite să determinăm nivelul maxim posibil de condiții de stres a solului peste care se produce un volum elementar și suprafața de forfecare. Prin urmare. are loc "distrugerea" ei.
5.6. Metode de determinare a proprietăților de rezistență ale solului
5.6.1. Avantajele și dezavantajele laboratorului și ale câmpului
metode de studiere a proprietăților solurilor
Pentru a studia proprietățile de rezistență ale solului, s-au dezvoltat o serie de metode de laborator și de câmp. fiecare dintre ele având avantaje și dezavantaje proprii.
Cele mai fiabile metode. permițând obținerea proprietăților de rezistență ale solului neperturbat. Se iau în considerare metodele de investigare pe teren. În acest caz, solul este testat în locurile de apariție naturală în condiții naturale naturale. totuși
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: