2014-02-02
7262
Фазы напряженно-деформированного состояния грунта изучаются с целью установления расчетных моделей деформирования грунтового основания, приемлемых для инженерных расчетов его прочности, устойчивости, сжимаемости, горизонтальных и угловых перемещений. В связи с этой проблемой традиционно рассматривается график (рис.) испытания грунтового основания штампом, изображающий зависимость осадки штампа от средних напряжений, действующих по его подошве.
Рстр – структурная прочность;
начРкр – начальное критическое давление;
предРкр – предельное критическое давление;
степень влажности - Sr
R – расчетное сопротивление грунта;
0 – фаза упругой работы; I – фаза уплотнения; II – фаза сдвигов; III – фаза выпоров;
1 – основание в допредельном состоянии; 2 – зоны сдвигов; 3 – линии скольжения; 4 – зоны выпоров
Предполагается, что в этом опыте отсутствует избыточное (по сравнению с атмосферным) поровое давление. Такие опыты, называются опытами по дренированно-консолидированной схеме, а получаемые в таких опытах осадки называются стабилизированными (конечными). Предполагается также, что скорость нагружения в опыте достаточно мала, в результате чего деформации ползучести скелета грунта, если они имеют место при данном уровне нагружения, в основном успевают проявиться. По этой причине скорость нагружения в таких опытах регламентируется стандартами.
|
|
|
Анализ графиков испытания основания штампом позволяет выделить следующие фазы напряженно-деформированного состояния грунта:
0 – фаза упругих деформаций; I – фаза уплотнения; II – фаза сдвигов; III – фаза выпора.
Фаза упругих деформаций характеризуется уровнем напряжений в скелете грунта, не превышающим прочность структурных связей между минеральными частицами. Деформации грунта в этой фазе обратимы и пренебрежимо малы, т.к. обусловлены сжимаемостью минеральных частиц. Уровень напряжений, соответствующий концу этой фазы, называется структурной прочностью грунта рстр. и обычно не превышает 5–10 % допустимых на грунт давлений.
Фаза уплотнения соответствует уровням напряжений в грунте, в диапазоне которых процесс его деформирования удовлетворительно подчиняется закону уплотнения. Линейная зависимость между деформациями и напряжениями в этой фазе не является обратимой.
Фаза сдвигов характеризует начало образования в грунте зон предельного равновесия. Зоной предельного равновесия в грунте называют геометрическое место точек, в которых не удовлетворяются условия прочности.
Первоначально эти зоны образуются по краям штампа, где имеет место концентрация напряжений. Разрушение грунта сопровождается большими сдвиговыми деформациями. Уплотнение грунта в этой фазе практически не происходит. Давление на грунт, соответствующее началу фазы сдвигов, называют начальным критическим давлением – нач.ркр .
|
|
|
Фаза выпора является следствием развития фазы сдвигов в области грунтового массива, являющегося основанием штампа, с образованием поверхностей скольжения, отделяющих основание штампа от нижележащего грунтового массива. В результате этого осадки штампа происходят без увеличения нагрузки за счет перемещения грунта основания из-под штампа по плоскостям скольжения с выходом на поверхность грунтового массива. При
этом вокруг штампа происходит поднятие (выпор) грунта.
Непосредственно под штампом в фазе выпора образуется коническая переуплотненная зона, называемая ядром жесткости.
Давление, при котором наступает фаза выпора, называется предельным критическим давлением – пред.ркр .
В соответствии с охарактеризованными выше фазами напряженно-деформированного состояния грунта применяются следующие его расчетные модели:
Дилатирующей средой является среда, в которой проявляются процессы дилатансии. Дилатансия это изменение объема материала, вызванное деформациями сдвига.
