Разрушение грунта происходит за счет сдвига одной его части по другой. Сопротивление обусловлено трением перемещающихся частиц. Когда касательные напряжения во всех точках достигают предельного сопротивления сдвигу, наступает предельное равновесие или предельное напряжение состояния грунта.
Грунты в основании сооружений, а также при неодинаковых отметках их поверхности испытывают воздействие не только нормальных, но и касательных напряжений. Когда касательные напряжения по какой-либо поверхности в грунте достигают его предельного сопротивления, происходит сдвиг одной части массива грунта по другой.
Предельное сопротивление сдвигу при сыпучих грунтах
τ = σ · tg φ
tg φ – коэффициент внутреннего трения грунта, предельное трение грунт о грунт.
σ – угол внутреннего трения грунта.
Закон Кулона
“ Предельное сопротивление сыпучих грунтов сдвигу прямо пропорционально нормальному напряжению. ”
§ Предельное сопротивление сдвигу связных грунтов 
τ = σ · tg φ+ с
с и φ – параметры прямой
tg φ – коэффициент внутреннего трения грунта, предельное трение грунт о грунт.
σ – угол внутреннего трения грунта.
“ Предельное сопротивление связных грунтов сдвигу при завершенной их консолидации есть функция первой степени нормального напряжения. ”
§ Сопротивление сдвигу неконсолидированных грунтов
Эффективное напряжение в скелете σd всегда меньше полного напряжения σ. σd= σ- σw
σ – полное нормальное напряжение
σd – эффективное напряжение в скелете
σw – давление в поровой воде при неполной консолидации грунта, поровое давление
Предельное сопротивление сдвигу неконсолидированного грунта:
τ = (σ- σw) · tg φ+ с
Методы определения предельного сопротивления сдвигу:
Сдвиговой прибор в виде кольца, стабилометр, четырехлопастной срез.
8. Методы определения прочностных св-в грунтов.
Метод штампов. В нескальных грунтах на дне шурфов или в забое буровых скважин устанавливают штампы, на которые передаются статические нагрузки (ГОСТ 20276—85). Штамп в шурфе — это стальная или железобетонная плита. Форма штампа находится в зависимости от фундамента, который он моделирует, и может быть различной, но чаще всего плита круглая площадью 5000 см2. Для создания под штампом заданного напряжения применяют домкраты или платформы с грузом. Осадку штампов измеряют прогибомерами.
При проходке шурфа на отметке подошвы штампа и вне его отбирают образцы грунтов для параллельных лабораторных исследований. Нагружение штампа производят ступенями и выдерживают определенное время. Значение нагрузки устанавливается в зависимости от вида грунта и его состояния. В итоге работы строят графики:
• зависимости осадки штампа от давления;
• осадки штампа во времени по ступеням нагрузки. После этого по формуле вычисляют модуль деформации грунта Е, МПа.
Зондирование (или пенетрация) используется для изучения толщ пород до глубины 15—20 м. Сущность метода заключается в определении сопротивления проникновению в грунт металлического наконечника (зонда). Зондирование дает представление о плотности и прочности грунтов на определенной глубине и характеризует изменение в вертикальном разрезе.
Зондирование относится к экспресс-методам определения механических свойств фунтов и применяется в целях ускоренного получения результатов исследований. Этот метод используется при изучении песчаных, глинистых и органогенных фунтов, которые не содержат или мало содержат примесей щебня или гальки. По способу погружения наконечника различают зондирование динамическое и статическое. При статическом зондировании конус в фунт залавливается плавно, а при динамическом его забивают молотом.
Статическое зондирование позволяет:
• расчленить толщу фунта на отдельные слои;
• определить глубину залегания скальных и крупнообломочных фунтов;
• установить приблизительно плотность песков, консистенцию глинистых фунтов, определить модуль деформации;
• оценить качество искусственно уплотненных фунтов в насыпях и намывных образованиях;
• измерить мощность органогенных фунтов на болотах.
Динамическое зондирование дает возможность определять:
• мощность толщ современных (четвертичных) отложений;
• фаницы между слоями;
• степень уплотнения насыпных и намывных фунтов.
пенетрационно-каротажная станция.
Прочностные испытания грунтов. Оценка сопротивления фунтов сдвигу в полевых условиях выполняется как в скальных, так и в нескальных фунтах. Сопротивление фунтов сдвигу определяется предельными значениями напряжений, при которых начинается их разрушение.
В скальных грунтах опыты проводят в строительных котлованах, в которых оставляют целики в виде ненарушенного фунта столбчатого вида. К целикам прикладывают горизонтальное сдвигающее усилие. При этом для правильного определения внутреннего трения и удельного сцепления опыт проводят не менее чем на трех столбчатых целиках.