Деформационные свойства

Прогноз изменения объема под сооружениями. В пределах обратимых связь между напряжением и деформацией характеризуется линейным законом Гука.

ε – линейная деформация

Е=tgα – модуль Юнга, модуль упругости

σ – напряжение

В т.2. происходит разрушение

Деформационные свойства характеризуют поведение грунта на отрезке 0-1, далее проявляются прочностные свойства. В зависимости от продолжительности действия давления на грунт.

Строительство сооружения (фундамент зависит от прочностных и деформационных свойств).

Выделяют модуль динамической упругости, модуль общей деформации, статической упругости.

Для идеальных упругих тел модуль статической упругости равен модулю общей упругости и не зависит от напряжения, но во всех случаях при определении деформационных показателей схема испытания грунтов должна моделировать работу массива под нагрузкой.

Модуль упругости скальных грунтовопределяется динамическими методами (сейсмическими или при прохождении упругих волн). Модуль упругости всегда выше, чем модуль упругости, определяемый при статическом нагружении. Для расчета деформаций грунта, испытывающего воздействие внешних сил, всегда используется то значение показателя деформации, которое в наибольшей степени отражает характер внешних силовых воздействий. Так, для расчета осадки сооружения при действии статических нагрузок, используется величина модуля общей деформации (Еобщ), а для расчета деформации от быстро протекающих динамических нагрузок – модуль упругой деформации Еу. Особо большое значение при определении модуля деформации имеет наименьшее значение, чтобы внести в расчеты запас прочности. Прочность рассматривают в сторону смещения к нижней границе.

Зависимость между давлением на дисперсный грунт и его сжатием находят методом компрессии путем испытания образца, помещенного в жесткое кольцо, которое не позволяет грунту расширяться, диаметр не меняется, а меняется высота образца.

- изменение

- первоначальные значения

Объемные деформации прямо пропорциональны линейным изменениям, т.к. принимается, что изменение объема грунта обусловлено только изменением объема пор, а объем скелета неизменен, то изменение высоты

- начальный коэффициент пористости

- коэффициент пористости при давлении Р

- первоначальная высота образца

(1) – кривая уплотнения

(2) – кривая разуплотнения

Кривая компрессии – обобщенная характеристика сжимаемости. При декомпрессии первоначальный объем грунта не восстанавливается. Величина несоответствия зависит от метода декомпрессии или образец разгружается в воде если в растворах различных веществ, имеет место осмос.

Компрессионная сжимаемость грунта для небольшого диапазона давлений 0,1-0,3МПа. В настоящее время нагрузки выше и испытания проводят при нагрузках, соответствующих нагрузке проектируемого сооружения.

Для глинистых грунтов. На кривой компрессии можно выделить 2 участка – первый до структурной прочности, второй – после. 2 показателя – величина прочности структурных связей – коэффициент компрессии. Кольцо помещается в обойму, которая может дренировать воду, а может не дренировать.

Скальные грунты.

Трещиноватость скальных грунтов – основной фактор, определяющий их деформируемость и прочность. Для характеристики деформируемости массива грунта, соизмеримого с размерами сооружения, необходимо знать параметры трещин и разрывов, которые характеризуются длиной, положением трещин в пространстве. К параметрам трещин относят заполнитель, шероховатость стенок. С увеличением трещиноватости деформационные показатели резко уменьшаются, модуль упругости значительно превышает модуль общей деформации. Это объясняется тем, что при действии давления трещиноватые грунты испытывают значительные остаточные деформации, которые увеличиваются по мере роста трещиноватости. Закрытие и смыкание трещин под действием давления обусловливает появление остаточной деформации. В результате модуль общей деформации при повторном нагружении образца в 2 раза выше модуля общей деформации первого цикла нагружения. Деформации трещиноватых скальных грунтов прямо пропорциональны действию нагрузки и обратно пропорциональны площади скальных контактов. При очень большом числе систем трещин деформация будет определяться уже не трещиноватостью, а другим структурным параметром – пористостью. Для пород с пористостью более 10% величина модуля упругости в основном определяется пористостью. А при меньших значениях пористости сказывается влияние минерального состава.

Несвязые грунты.

Сжимаемость несвязных грунтов главным образом обусловлена перемещением частиц, их деформацией и частичным дроблением. Сжимаемость крупнообломочных грунтов зависит от соотношения крупных и мелких фракций и характера заполнителя. Наибольшая сжимаемость свойственна грунтам с глинистым заполнителем, наименьшая с песчаным. Если заполнитель отсутствует, то грунт с крупными частицами деформируется в большей степени, чем с мелкими (число контактов). Существенное влияние на сжимаемость крупнообломочных песчаных грунтов оказывает форма частиц и характер поверхности – округлые и окатанные деформируются меньше угловатых и шероховатых. Большое влияние оказывает минеральный состав обломков. Содержание частиц слюды в песках в большом количестве увеличивает его сжимаемость и упругость, а слабые увеличивают его сжимаемость. Наличие в песке глинистых минералов и органики увеличивают не только сжимаемость, но и продолжительность деформации. Наименьшая сжимаемость у песков из прочных минералов (Q). Влажность не оказывает влияния на сжимаемость грунтов (если нет глинистого заполнителя).