Механические свойства грунтов

  По своему строению и свойствам грунты существенно отличаются от других материалов, с которыми приходится иметь дело строителю. Большинство конструкционных материалов состоит из отдельных кристаллов или зерен различных минералов, которые настолько тесно связаны между собой, что прочность связей не отличается от прочности самих минеральных частиц. Такие тела деформируются под действием внешних сил как сплошные тела, и их деформации могут быть описаны с помощью закономерностей строительной механики и механики сплошных сред.

  В грунтах связи между частицами значительно слабее, и их прочность во много раз меньше прочности самих минеральных частиц. Под действием внешних сил в грунтах возникают как общие деформации, характерные для сплошных тел, так и специфические деформации, связанные с взаимными перемещениями отдельных минеральных частиц и деформированием каждой из фаз (твердой, жидкой и газообразной), составляющей грунт. Поэтому, кроме общих закономерностей, которым подчиняются деформации сплошных тел, в грунтах действует еще ряд закономерностей, описывающих механические свойства грунтов, обусловленные их природой как минерально-дисперсных образований.

  Под механическими свойствами грунтов понимают их поведение под внешней нагрузкой или при изменении их физического состояния.

К основным механическим свойствам грунтов относятся:

- сжимаемость (деформируемость), которая характеризуется зависимостью между давлением и коэффициентом пористости (компрессионной зависимостью) и описывается законом уплотнения грунта;

- водопроницаемость, характеризуемая зависимостью между напором и скоростью движения воды в грунтах, подчиняющейся закону ламинарной фильтрации;

- сопротивление сдвигу, т.е. зависимость между вертикальным давлением и предельным сопротивлением сдвигу, описываемая законом Кулона.

Сжимаемость грунтов.

    Закон уплотнения грунта

Сжимаемость – свойство грунта, заключающееся в его способности изменять свое строение (упаковку частиц) на более компактное за счет уменьшения пористости.

Изменение объема пор может происходить вследствие различных причин. Механика грунтов рассматривает процесс изменения объема пор грунта (деформируемость) при уплотнении его под нагрузкой.

Деформации в грунтах могут быть упругими и пластическими. Упругие деформации возникают при нагрузках, не превышающих прочности структурных связей в грунте. Такие деформации происходят без относительного смещения твердых частиц и обусловливаются лишь упругим сжатием скелета грунта, тонких пленок воды, пузырьков воздуха. Уплотнения грунта при этом не происходит.

При нагрузках, превышающих структурную прочность грунта, возникают пластические деформации, вызванные относительным смещением частиц. При этом происходит уплотнение грунта. Пластические деформации грунтов значительно превышают упругие.