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. Метод двух кривых – один образец испытывается по методу одной кривой, второй до его нагрузки замочить до полного водонасыщения.

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 трехосное 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: 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.