Условия предельного равновесия и несущая способность грунтов

Если площадку ограниченных размеров загружать равномерно распределенной нагрузкой, то в ее основании возникают деформации различного характера. На рис 3.21 был показан возможный характер развития этих деформаций во времени в зависимости от уровня действующих напряжений. Кривая а характеризует деформации, которые стабилизируются после достижения определенной конечной величины. Отношение приращения деформации к приращению времени стремится к нулю. Физический смысл протекающих деформаций заключается в преобладании процесса уплотнения грунта под нагрузкой за счет уменьшения пористости при незначительных местных деформациях сдвига. Кривая б показывает процесс развития незатухающих деформаций постоянных во времени, т.е. при приложении некоторой нагрузки отношение приращения деформации к приращению времени стремится к постоянной величине. Деформации происходят как за счет уменьшения пористости, так и за счет сдвига частиц грунта. Кривая в характеризует процесс незатухающих, прогрессирующих деформаций грунта под нагрузкой. Отношение приращения осадки к приращению времени стремится к бесконечности, осадка протекает с преобладанием деформаций сдвига частиц грунта и перемещения их в стороны.

Деформации уплотнения, которые характеризует кривая а, обычно вызывают осадку наземных конструкций; они были подробно рассмотрены в предыдущей главе.

Деформация сдвига, характер которых виден на кривой в и частично на кривой б, характеризуют предел устойчивости и прочности грунтов при их разрушении. Деформации сдвига представляют собой взаимные перемещения частиц грунта, происходящие без изменения объема под действием напряжений сдвига, возникающих от внешней нагрузки. Траектории перемещения частиц в процессе их сдвига образуют траектории скольжения и поверхности скольжения, по которым происходит разрушение грунта. Обычно в дисперсных телах, какими являются грунты, деформации сдвига проявляются пластическими течениями или ползучестью материала, происходящими с разрушением кристаллизационных и коллоидных связей, в отличие твердых материалов, например скальных пород, которых деформация сдвига сопровождается скалыванием.

Устойчивостью в механике грунтов называют состояние устойчивого равновесия грунтовых масс при воздействии внешних нагрузок. Теория предельного равновесия рассматривает следующие практические задачи механики грунтов: определение несущей способности естественных оснований; расчет давления грунтовых масс на ограждающие конструкции; расчет устойчивости откосов и оползневых склонов.