Водопроницаемость грунтов.

В приборах трехосного сжатия

 

Испытание грунта в приборе 3 ^х осного сжатия ближе отвечает его работе в природных условиях и даёт наиболее надёжные результаты в определении его прочностных и деформационных свойств.

3 ^х осному напряженному состоянию грунт подвергается в стабилометре.

N   P1 H2O P2 a

В приборе грунт находится в условиях объёмного напряженного состояния. Р1 Р1 Р Р Р2 Р2 Р Р Р1

 

 

 

Общий вид стабилометра

Напряженное состояние в данной точке весьма наглядно отображается при помощи эллипса напряжений, построенного на главных напряжениях.

 

ta Рna Рполн.

Р1 Рполн. Р2

Наиболее просто напряженное состояние в точке может быть выражено кругом Мора.

2 М Р Р2 Р1 РР Рn

При = 90о = 0 Р2 Р2   При = 0о = 0 Р1 Р1

В процессе испытаний оставляем неизменным Р₂ и увеличиваем Р₁. Максимальное значение Р₁ будет тогда, когда круг коснется прямой Кулона = Р tg - уравнение, описывающие предельное сопротивление грунта сдвигу для песчаного грунта, т.е. процесс разрушения.

Р2 С Р1     = Р tg   В Р

Может быть, и другая методика испытаний: = Р tg   0 Р

Треугольник ОВС – прямоугольный, ВС – радиус

 

sin = ; ВС = ; ОС = Р₁ - =

 

 

sin = = ; sin = - уравнение, описывающее предельное сопротивление грунта сдвигу при 3 ^х осном напряженном состоянии (для сыпучих грунтов).

Для связных грунтов необходимо подобным образом испытать min 2 образца с различной величиной главных напряжений: Р₁ – Р₂ ; Р₁¢ – Р₂¢

 

В’ = Р tg + C В C С’ Р Р2 С Р2’ Р1 Р2’ 0¢ Ре

Ре = С · сtg -   Давление связности (суммарно заменяющие действие сил сцепления)

sin = = =

sin = - для связных грунтов

 

 

Установим отношения между max и min значениями главных

напряжений:

sin = ; Р₁ sin - Р₁ = - Р₂ – Р₂ sin ;

Р₁(sin - 1) = - Р₂(1+ sin ); 1= sin 90^о

Тогда:

 

Преобразуем sin , тогда:

 

;

 

Р₁=Р₂ tg² Р₂=Р₁ tg²

активное давление грунта (песок).

 

Для глинистых грунтов эти соотношения будут выглядеть несколько иначе:

 

sin = ;

 

;

Р₁=Р₂ + ; Р₂ =Р₁

активное давление грунта (гл. грунт).

 

Эти условия используются при определении предельной нагрузки на грунт в расчётах устойчивости массивов грунта и давления грунта на ограждения.

 

Испытания образца грунта в стабилометре доводят до момента разрушения, которое происходит либо в виде «бочки», либо в виде «скола».

 

Р1- Р2       еz

- разрушение в форме «бочка» (рыхлый грунт) - разрушение в форме «скола» (плотные грунты)

е_z – относительная продольная деформация; е_z=

S_i – осадка от одной ступени загрузки

Относительная объемная деформация: ,

где - изменение объема образца.

Модуль общей (линейной) деформации:

Е_о = , - приращение осевого давления

Модуль объемной деформации:

Е_об.= -приращение объема

Из сопромата: Е_об.= , откуда - коэффициент

 

относительной поперечной деформации

 

Полевые методы определения сопротивления грунта сдвигу.

1. Полевые сдвижные установки в шурфе

 

 

2. Методы разрушения призм грунта в шурфе

 

3. Испытание 4-х лопастным прибором (крыльчатка)

Скважина

 

20-30 см

 

Полевые методы наиболее полно учитывают структурно-текстурные особенности грунта. Они незаменимы при исследовании торфов, глинисто-щебёночных или песчано-гравелистых отложений, взятие образцов ненарушенной структуры которых невозможно.

Недостатки	Достоинства
- дороговизна; - большая трудоёмкость; - получение ограниченного числа характеристик.	- получение характеристик грунтов непосредственно на месте строительства объекта

Водопроницаемость грунтов.

В строительстве фильтрационные свойства грунта связаны:

1. – с инженерными задачами (фильтрация берегов в результате строительства плотин).

2. – с вопросами временного понижения у.г.в. для осушения котлованов.

Н H1 L

По закону Дарси: - кол-во воды t – время I = F – площадь Кф – коэффициент фильтрации I – гидравлический градиент

Скорость фильтрации ;

 

К_ф – коэффициент фильтрации – это скорость фильтрации при I = 1 (см/сек; м/сут)

К_{ф. песок=} n 10^-2 см/сек

К_{ф. глина=} n 10^-8 см/сек

q q = К_ф I q = К_ф (I-I_н)

песок глина

 

 

 

I_н I

Начальный гидравлический градиент

Фильтрационные характеристики грунтов используются при:

1. Расчете дренажа

2. Определении дебита источника подземного водоснабжения

3. Расчёте осадок сооружений (оснований) во времени

4. Искусственном понижение у.г.в.

5. Расчете шпунтового ограждения при откопке котлованов, траншей

 

шпунт h у.г.в. песок L Н	Как выкопать такой котлован? Уменьшить - можно только изменяя , в нашем случае . Отсюда определяется длина шпунта L.
	При I > Iн возникает фильтрация, развиваются осадки. При I < Iн фильтрации нет,   нет и осадки!

Эффективные и нейтральные давления в грунтовой массе

 

Р_z – эффективное давление, давление в скелете грунта (уплотняет и упрочняет грунт).

Р_w – нейтральное давление, давление в поровой воде (создает напор в воде, вызывая ее фильтрацию).

 

В любой момент времени в полностью водонасыщенной грунтовой массе имеет место соотношение: Р = Р_z + Р_w, где Р – полное давление

Р При t = 0 Р = Р_w

При t = t₁ Р = Р_w+ Р_z

При t = Р = Р_z – это теоретически, практически

для того чтобы Р_w 0, требуется

длительный период времени.

 

 

Осадка может происходить и при Р = Р_z за счет явлений ползучести скелета.

T (время)

S = f (К_ф)

 

глина

 

 

S

срок возведения здания

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: