Понятие о фазах напряженного состояния грунта

Рассмотрим диаграмму зависимости деформаций грунтового основания от напряжений при действии местной нагрузки, передаваемой на грунт посредством жесткого штампа (рис. 4.1). При изменении напряжений от 0 до некоторого значения мы наблюдаем пропорциональное практически линейное приращение деформаций S (участок кривой о-а). В этой фазе напряженного состояния грунта, которая носит название фазы уплотнения, соотношения между деформациями и напряжениями подчиняются закономерностям теории линейно-деформируемых сред. Процесс деформаций грунта в первой фазе напряженного состояния происходит в основном за счет изменения пористости.

Затухающий характер деформаций во времени виден на рис. 3.20 (кривая а). При этом, как показали исследования М.И. Горбунова-Посадова (1962) и В.Г. Березанцева (1960), в фазе уплотнения под штампом образуется уплотненное ядро.

Рис. 4.1. Диаграмма зависимости деформаций от напряжений

при действии местной нагрузки

Вторая фаза напряженного состояния (участок кривой б-в) характеризуется криволинейным характером изменения деформаций S при увеличении напряжений σ. Характер развития деформаций во времени показан на рис. 3.21 (кривая в). Вторая фаза напряженного состояния – это фаза сдвигов, переходящая в пластическое или прогрессирующее течение, потерю устойчивости основания и разрушение грунта. Зависимосить между деформациями и напряжениями в этой фазе нелинейная.

Форма и направленность поверхностей скольжения частиц грунта при его разрушении, которое проявляется в виде выпирания грунта на поверхность или его выдавливании в стороны, зависят от физико-механических свойств грунтов, а также от боковой пригрузки и глубины заложения штампа-фундамента.

Промежуточной фазой напряженного состояния является переход от фазы уплотнения грунта под действием напряжений к его разрушению (криволинейный участок а-б рис. 4.1). В промежуточной фазе заканчиваются деформации уплотнения, завершается процесс формирования уплотненного ядра под штампом и начинают преобладать деформации сдвига частиц под действием бокового отжатия грунта уплотненным ядром. Характер деформаций в промежуточной фазе напряженного состояния показан на рис. 3.21 (кривая б).

Промежуточная фаза характеризует предел несущей способности грунта, т.е. границу, после которой при увеличении напряжений начинается процесс его разрушения. Участок кривой а-б (см. рис. 4.1) может иметь различную кривизну и протяженность в проекциях к координатным осям в зависимости от типа и состояния грунта, условий и скорости загружения штампа.