Определение просадочности.

Просадочность – способность лессовых и других пылеватых грунтов к дополнительным деформациям уменьшения объема при увлажнении. Различают просадки лессовых грунтов при природном давлении и дополнительном давлении. Показателями просадочности служат – относительная просадочность – ε_sl = Δh_sl/h₀, где Δh_sl – просадка грунта обжатого давлением равным вертикальному давлению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки и собственного веса грунта при замачивании, h₀ – высота образца с природной влажностью при природном давлении. Если величина ε_sl ≥ 0,01, то такие грунты относятся к просадочным; начальное давление просадочности – минимальное давление при котором величина относительной просадочности равна 0,01, при полном водонасыщении; начальная влажность просадки – та минимальная влажность при которой под действующим давлением наблюдается относительная просадочность равная 0,01. Эта величина переменная с ростом давления она уменьшается. Просадочные свойства в лабораторных условиях оценивают двумя методами – одной и двух кривых. Метод одной кривой дает наилучшие результаты при испытании просадочных свойств средних и тяжелых суглинков, метод двух кривых – для лессов имеющих супесчанистый и легкосуглинистый состав. Метод одной кривой позволяет определить относительную просадочность грунта при одной заданной величине давления, далее по ГОСТ или Дмитриеву. Метод двух кривых – один образец испытывается по методу одной кривой, второй до его нагрузки замочить до полного водонасыщения – далее ГОСТ или Дмитриеву.

Прочностные свойства грунтов. Под прочностью грунтов понимается их способность сопротивляться разрушению под влиянием механических напряжений, т.е. параметры прочности соответствуют критическим разрушающим напряжениям и определяются при предельных нагрузках вызывающих либо разделение тела на части (для упругих грунтов), либо необратимое изменение формы тела в результате деформаций пластического течения (для пластичных грунтов). физическая природа прочности грунтов определяется силами взаимодействия между их структурными элементами и зависит от типа и особенностей структурных связей. Чем больше силы взаимодействия между структурными элементами грунта, тем выше его прочность в целом, поэтому скальные грунты с кристаллизационными и цементационными связями имеют большую прочность чем дисперсные грунты с физическими и водно-коллоидными связями. Разрушение грунта стадийный процесс протекающий во времени, первая стадия – стадия упругих и пластичных деформаций, вторая – увеличение концентраций дефектов, третья – необратимое разрушение грунтов. При оценке прочности определяют параметры критических – предельных – напряжений которые может выдержать образец грунта без разрушения. В зависимости от передаваемой нагрузки различают следующие типы напряженного состояния грунта: одноосное сжатие, одноосное растяжение, плоскостной сдвиг и трежосное сжатие.

При одноосном сжатии прочность грунта оценивается величиной временного сопротивления сжатию (R_сж), определяемого из соотношения R_сж= P_сж/S, где P_сж – предельная (минимальная разрушающая) нагрузка одноосного сжатия на образец, S – площадь поперечного сечения образца. Величина P_сж измеряется в Па. При одноосном растяжении прочность грунта оценивается величиной временного сопротивления растяжению (R_р), определяемого по формуле R_р= Р_р/ S, где Р_р - предельная (минимальная разрушающая) нагрузка одноосного сжатия на образец, S – площадь поперечного сечения образца. Величина P_р измеряется в Па. Для одного и того же грунта прочность на сжатие всегда больше прочности на растяжение.

При сдвиге (одноплоскостном срезе) прочность грунта зависит от соотношения величин нормального сжимающего (σ) и касательного сдвигающего (τ) напряжений действующих на один образец, чем больше вертикальная сжимающая нагрузка, тем большее сдвигающее напряжение надо приложить к образцу для его среза. Взаимосвязь между предельными касательными и нормальными напряжениями описывается уравнением предельного равновесия Кулона τ = σtgφ+c, где φ – угол внутреннего трения, tgφ – коэффициент внутреннего трения, с – сцепление. Для сыпучих грунтов не обладающих сцеплением закон Кулона τ = σtgφ.

При трехосном сжатии прочность грунта зависит от соотношений главных нормальных напряжений. Для главных напряжений условие Кулона – Мора имеет вид , где Н = с/tgφ – сопротивление всестороннему растяжению. Параметры с и φ – важнейшие характеристики грунта и используются при расчетах устойчивости оснований, при оценке устойчивости откосов, расчете давления на подпорные стенки и др.

Определение прочности грунта при одноосном сжатии.

Статическое одноосное сжатие наиболее часто используется при изучении скальных грунтов и глинистых грунтов твердой и тугопластичной консистенции. Метод основан на разрушении образца грунта внешними фиксированными нагрузками и параллельном измерении возникающих деформаций. Величина сопротивления одноосному сжатию дисперсных грунтов зависит от минерального состава, структурно-текстурных особенностей, влажности и консистенции, состава и концентрации поровой жидкости. Наибольшей прочностью обладают глинистые грунты в твердой консистенции, для которых характерен хрупкий тип разрушения, а наименьшей – глинистые грунты в текучей консистенции, для которых характерен вязкопластичный тип разрушения. Характер деформирования и разрушения при одноосном сжатии в зависимости от структурно-текстурных особенностей и типа структурных связей грунтов может быть хрупким, хрупкопластичным и пластичным. По результатам испытаний на одноосное сжатие определяют (ГОСТ 12248-96 и 26447-85): 1. предел прочности R_сж= Р_сж/S, где Р_сж – предельная (минимальная разрушающая) нагрузка одноосного сжатия на образец, S – площадь поперечного сечения образца. 2. модуль упругости Е = σ_е/(ε^”-ε^’), где σ_е – напряжение при котором начинается разрушение образца, ε^”, ε^’ – относительная деформация соответственно в конце и в начале нагрузки. 3. модуль общей деформации Е₀=(σ_к-ε_н)/(ε_к-ε_н), где σ_н и σ_к – напряжения соответственно в начале и конце выбранного участка кривой с монотонным возрастанием напряжений, ε_к и ε_н – относительные продольные деформации в конце и начале того же участка соответственно. Далее по ГОСТ и Дмитриеву.