Основные закономерности механики грунтов

Особые свойства грунтов
Сжимаемость – обусловлена изменением пористости, а следовательно и объема. Происходит переупаковка частиц.
Контактная сопротивляемость сдвигу – обусловлена лишь внутренним трением в сыпучих грунтах и трением со сцеплением в связных.
Водопроницаемость – свойство пористых тел, является для грунтов переменной величиной, изменяющейся в процессе уплотнения под нагрузкой.
Деформируемость – зависит от податливости и сопротивляемости структурных связей грунтов, от деформируемости отдельных компонентов образующих грунты.

Основные закономерности механики грунтов

Сжимаемость грунтов
Различают:
- уплотняемость (при кратковременном действии динамических нагрузок)
- уплотнение (при действии сплошной постоянной нагрузки- компрессия)

Компрессионная зависимость
Характеризует:
- коэффициент сжимаемости грунтов mо=tgα
- коэффициент относительной сжимаемости mυ=mo/(1+eo)

Закон уплотнения
(сформулировал Н.А. Цытович, 1934 г.)
Бесконечно малое изменение относительного объема пор грунта прямо пропорционально бесконечно малому изменению давления:
de=-modP

Общий случай
компрессионной зависимости
Характеризуется:
- σx=σy
- σz=p
- εx=0
Θ=σx+σy+σz=p(1+2ξο)
Изменение коэффициента пористости (или влажности) грунтовой массы в данной точке может произойти лишь при суммы главных напряжений в этой же точке.

Коэффициент бокового давления
Коэффициент бокового давления (ξ) – есть отношение приращения горизонтального давления грунта dq к приращению действующего вертикального давления
ξ=dq/dp
Для песчаных грунтов: ξ=0,25-0,37;
Для глинистых грунтов: ξ=0,11-0,82;

Давление в грунтах
Pz – эффективные - давления в скелете грунта, уплотняют и упрочняют грунт, передаются только через точки и площадки контактов твердых частиц.
Pw – нейтральные – не уплотняют и не упрочняют грунт, а создают лишь напор в воде, вызывающий ее фильтрацию.
В полностью водонасыщенной грунтовой массе имеет место соотношение P=Pz+Pw или σ=ē+u;
Эффективное давление ē в любой точке водонасыщенного грунта равно разности между полным σ и нейтральным u напряжениями

Давление в грунтах
В любой момент времени в полностью водонасыщенной грунтовой массе имеет место соотношение: Р = Рz + Рw , где Р – полное давление
При t = 0 Р = Рw
При t = t1 Р = Рw+ Рz
При t = Р = Рz – это теоретически, практически для того чтобы Рw=0, требуется длительный период времени.
Осадка может происходить и при Р = Рz за счет явлений ползучести скелета.

Схемы, поясняющие две системы давлений в водонасыщенных грунтах
а) Схема передачи давления на скелет грунта
б) Модель сжатия грунтовой массы
( нагрузка вначале вся передается на воду, затем по мере сжатия на скелет грунта)