Galvenie grunts saspiežamības raksturlielumi ir kopējais deformācijas modulis E jeb relatīvās saspiežamības koeficients, šķērseniskās izplešanās koeficients (Puasona koeficients) un sānu spiediena koeficients.

1. Relatīvās saspiežamības koeficients. Aprēķinot nogulsnes, bieži izmanto relatīvais saspiežamības koeficients, ko nosaka pēc formulas:

Izteicam izteiksmi no formulām un . Mēs pielīdzinām šo izteicienu pareizās daļas, risinām tās attiecībā pret mv , mēs iegūstam:

Or mv *p i =s i /h

Tas. relatīvās saspiežamības koeficients ir vienāds ar relatīvo iegrimi s i/h uz efektīvā spiediena vienību.

2. Kopējās deformācijas modulis E ir proporcionalitātes koeficients starp spriegumiem un relatīvajiem deformācijām. To nosaka lauka un laboratorijas apstākļos. Visizplatītākā metode ir veikt kompresijas testus ar to turpmāko apstrādi. Šajā gadījumā kopējais deformācijas modulis būs vienāds ar:

;

Kur β - koeficients, ņemot vērā augsnes sānu izplešanās neiespējamību (smilts un smilšmāls β = 0,76, smilšmāls β = 0,63, māls β = 0,42.

Pārbaudot augsni ar diametru d zīmogs saskaņā ar laboratorijas pārbaužu rezultātiem, E nosaka, aprēķinot pēc formulas

E \u003d (1-ν 2) * w * d * ∆p / ∆S

3. Sānu spiediena koeficients ξ tiek uzskatīta par sānu spiediena pieauguma (vai ) attiecību pret efektīvā vertikālā spiediena pieaugumu ar obligātu sānu deformāciju neesamību:

Saskaņā ar eksperimentālajiem datiem sānu spiediena koeficientu vērtības mainās šādās robežās: smilšainām augsnēm ξ = 0,25-0,37, māls ξ = 0,11-0,82. Vērtība ξ tiek noteikts triaksiālās kompresijas ierīcēs.

4. Šķērsvirziena izplešanās koeficients ν grunts (Puasona koeficients) ir vienāds ar parauga relatīvo horizontālo deformāciju attiecību ε x uz relatīvo vertikāli εz , t.i..

ORGANIZĀCIJAS STANDARTS

deformācija
un stiprības īpašības
Maskavas juras laikmeta māla augsnes

STO 36554501-020-2010

Maskava

Priekšvārds

Standarta informācija:

1 IZSTRĀDĀTA UN IEVADĪTA Elektrotehnoloģiju laboratorija (laboratorijas vadītājs - tehnisko zinātņu kandidāts Kh.A. Džantimirovs) NII-OSB im. N.M. Gersevanovs - AS "NIC "Būvniecība" institūts vadošais. zinātnisks līdzstrādnieks, Ph.D. tech. Zinātnes O.I. Ignatova

3 APSTIPRINĀTS UN IEVIETOTS AR OAO NITs Stroitelstvo ģenerāldirektora 2010. gada 10. februāra rīkojumu Nr. 27

4 IEVADS PIRMO REIZI

Ievads

Saistībā ar pēdējo gadu intensīvo augstceltņu un augstceltņu attīstību Maskavā ar dziļu pazemes daļu un pazemes konstrukcijām, radās nepieciešamība novērtēt grunts būvīpašības lielos dziļumos. Šajās augsnēs ietilpst juras, krīta un oglekļa perioda augsnes.

Šo augšņu īpašību izvērtēšana, pamatojoties uz uzkrāto inženierģeoloģisko pētījumu arhīvu datu statistisko vispārinājumu, ir steidzams uzdevums.

Darba veikšanai tika savākti Maskavas pirmskvartāra augšņu laboratorijas un lauka pārbaužu arhīva materiāli no 40 pilsētā uzmērīšanas darbu veicēju organizāciju inženierģeoloģiskajiem pētījumiem, kas tika iesniegti institūtam par konkrētiem projektēšanas objektiem.

Šis standarts nodrošina Jurassic pētījumu rezultātus Dž 3 māla augsnes.

Darbā doti Maskavas juras laikmeta māliem deformācijas moduļa sakarības pētījumu rezultāti pēc zīmoga pārbaužu datiem un grunts pretestības zem zondes konusa, taču tie balstīti uz nelielu statistikas materiālu.

Pamatojoties uz veiktajiem pētījumiem par juras laikmeta mālainām augsnēm, tika sastādītas stiprības un deformācijas raksturlielumu standarta un aprēķinātās vērtības tabulas un izveidoti deformācijas moduļu pārejas koeficienti no saspiešanas uz štancēšanas moduļiem. Šīm augsnēm tika iegūts arī vienādojums deformācijas moduļa novērtēšanai, pamatojoties uz statiskās zondēšanas rezultātiem. Pētījuma rezultāti publicēti darbā.

Šos rezultātus ieteicams izmantot inženierģeoloģisko apsekojumu, pamatu un pamatu projektēšanas un būvniecības praksē, kas paaugstinās deformācijas ticamību un pamatnes aprēķinos izmantotos stiprības raksturlielumus.

ORGANIZĀCIJAS STANDARTS

DEFORMĀCIJAS UN STIPRUMA RAKSTUROJUMS MASKAVAS JURASIC MĀLA AUGSNES Deformācijas un stiprības raksturlielumi Juras laikmeta māla augsnēs Maskavā

Iepazīšanās datums 2010-02-25

1 izmantošanas joma

1.1. Šis starptautiskais standarts aptver Jurassic deformācijas un stiprības raksturlielumu noteikšanu Dž 3 Maskavas māla augsnes. Šīs augsnes pārstāvēja šādi nogulumi: Dž 3 ν - Volgu estrāde; Dž 3 vērsis- Oksfordas līmenis un Dž 3 kl- Kallovijas stadija. Tabulā. ir doti šo atradņu augšņu galveno fizisko īpašību variāciju diapazoni un vidējās vērtības.

1.2 Standarts ir paredzēts, lai noteiktu grunts deformācijas un stiprības raksturlielumu normatīvās un projektētās vērtības saskaņā ar tabulām un vienādojumiem atkarībā no to fizikālajām īpašībām un statiskajiem zondēšanas datiem.

1.3 Tabulas un vienādojumus, lai noteiktu grunts deformācijas un stiprības raksturlielumu standarta un aprēķinātās vērtības, ieteicams izmantot I atbildības līmeņa ēku un būvju pamatu un pamatu provizoriskajiem aprēķiniem un pamatu un pamatu galīgajiem aprēķiniem. II un III atbildības līmeņa ēkām un būvēm.

Rādītājs	raksturīgās vērtības	ρ , t/m 3	e	wL, %	Ip, %	Es L	h, m
Dž 3 ν		1,72	0,48			0,25
		2,14	1,14			0,90
	Vidēji	1,92	0,77			0,29
Dž 3 vērsis		1,62	0,82			0,26
		1,93	1,52			0,40
	Vidēji	1,75	1,20			0,04
Dž 3 kl		1,74	0,60			0,36
		2,04	1,22			0,35
	Vidēji	1,84	0,98			0,06

2 Normatīvās atsauces

Augsņu statiskā zondēšana tika veikta ar II tipa zondi saskaņā ar GOST 19912.

Augsņu saspiešanas testi tika veikti saskaņā ar GOST 12248 augsnēm ar dabisko mitrumu. Pētījumiem tika izmantoti testu rezultāti ar ierobežotu vertikālo slodzi R≥ 0,5 MPa. Saspiešanas deformācijas moduļu vērtības tika aprēķinātas slodžu diapazonā no 0,2 līdz 0,5 MPa.

Vērtības φ Un Ar tika noteikti pēc dabiskā mitruma augšņu konsolidēto-drenēto bīdes testu datiem saskaņā ar GOST 12248.

Augsnes fizikālās īpašības tika noteiktas saskaņā ar GOST 5180.

3.3. Lai sastādītu grunts deformācijas un stiprības raksturlielumu standarta un aprēķinātās vērtības materiālu statistiskās apstrādes laikā, tika izmantots korelācijas un regresijas analīzes aparāts, kas ļauj noteikt korelācijas un regresijas vienādojumus starp mehāniskajiem raksturlielumiem. E, φ Un Ar no vienas puses, fizikālās īpašības un statiskās skaņas dati q ar citu. Savienojuma blīvumu raksturo korelācijas koeficients R un vidējā kvadrātiskā (standarta) novirze S(pieteikums).

Korelācijas analīzē tika izmantotas šādas fizikālās īpašības: plastiskums I lpp kā augsnes veida vai māla satura indikators; porainības koeficients e kā augsnes blīvuma indikators dabā un plūstamības indikators Es L kā augsnes stāvokļa rādītājs konsistences izteiksmē.

3.4 Tika veikti korelāciju pētījumi starp mehānisko un fizisko īpašību standartvērtībām un izturību pret zondēšanu q, kas definēts kā apsekojumu laikā identificēto inženierģeoloģisko elementu konkrētu vērtību vidējais aritmētiskais (GOST 20522).

Noteikt standarta un projektētās vērtības E, φ Un Ar saskaņā ar tabulām un vienādojumiem ir jāizmanto fizisko īpašību un izturības pret zondēšanas standarta vērtības q par IGE.

4 Deformācijas moduļa noteikšana pēc fizikālajiem raksturlielumiem

4.1. Lauka deformācijas moduļa orientējošās vērtības E jāņem saskaņā ar vienādojumu () vai tabulu. , kas sastādīts, pamatojoties uz augsnes testēšanas ar zīmogu un spiediena mērītāju rezultātu statistisko apstrādi (att.).

Ienesīguma likmeEs L	Deformācijas moduļa standarta vērtības E, MPa, ar porainības koeficientu e vienāds ar
	0,6 - 0,7	0,8 - 0,9	1,0 - 1,1	1,2 - 1,3	1,4 - 1,5
0,25 ≤ Es L ≤ 0
0 < Es L ≤ 0,25
0,25 < Es L ≤ 0,5
0,5 < Es L ≤ 0,75

1. attēls- Deformācijas moduļa atkarība saskaņā ar presformas datiem ( E m) Un
spiediena mērītājs ( En) testi ( n IGE = 75; n i= 280) uz koeficientu
porainība e un plūsmas ātrumu Es L Juras laikmeta māla augsnēm:
Es L:1 - (-0,25); 2 - 0,0; 3 - 0,25; 4 - 0,5; 5 - 0,75

5 Deformācijas moduļa noteikšana no statiskās zondēšanas datiem

5.1. Lauka deformācijas moduļa orientējošās vērtības E jāņem atkarībā no augsnes pretestības zem zondes konusa q saskaņā ar vienādojumu (), kas iegūts, pamatojoties uz augsnes testēšanas ar zīmogu, spiediena mērītāju un statisko zondēšanu rezultātu statistisko apstrādi (att.).

2. attēls- Deformācijas moduļa atkarība E pēc zīmoga
un spiediena mērītāju testi no augsnes pretestības
zem zondes konusa q :
eksperimentālie punkti: 1 - Priekš J3ox; 2 - Priekš J 3 v; 3 - atkarība E = f(q)

6 Pārejas koeficienti no kompresijas moduļa uz zīmoga moduli

6.1. Konversijas koeficienti m k no deformācijas saspiešanas moduļa uz zīmoga moduli jāņem vai atkarībā no porainības koeficienta e un plūsmas ātrumu Es L(Tabula ), vai atkarībā no plastiskuma skaita I lpp un plūsmas ātrumu Es L(tabula).

Ienesīguma likmeEs L	Koeficientu vērtībasm kar porainības koeficientu e vienāds ar
	0,6 - 0,8	0,9 - 1,1	1,2 - 1,5
0,25
0,25
0,75

Ienesīguma likmeEs L	Koeficientu vērtībasm kar plastiskuma numuruIp vienāds ar
	≤ 7	8 - 17	18 - 30	31 - 50
0,25
0,25
0,75

3. attēls- Koeficientu atkarība m k no porainības koeficienta e
un plūsmas ātrumu Es L Juras laikmeta māla augsnēm
(n = 32; m k = 2,47 + 0,53e - 1,60Es L; R = 0,79; S = 0,42):
Es L:

4. attēls- Koeficientu atkarība m k par plastiskuma skaitu I lpp
un plūsmas ātrumu Es L Juras laikmeta māla augsnēm
(n = 32; m k = 2,51 + 0,02I lpp - 1,24Es L; R = 0,83; S = 0,38):
Es L:1 - (-0,25); 2 - 0,0; 3 - 0,25; 4 - 0,5; 5 - 0,75

Lietojot koeficientus m k saskaņā ar tabulu un, lai labotu deformācijas saspiešanas moduļus, pēdējie jāaprēķina vertikālo spiedienu diapazonā no 0,2 līdz 0,5 MPa un koeficienta vērtībām β , ņemot vērā augsnes sānu izplešanās neiespējamību kompresijas ierīcē, ir 0,4 māliem, 0,62 smilšmāla un 0,72 smilšmāla.

7 Stiprības raksturlielumu noteikšana no fizikālajiem raksturlielumiem

7.1 Jurassic māla augšņu stiprības raksturlielumu normatīvās vērtības - iekšējās berzes leņķis φ un specifiska saķere Ar kas iegūti no konsolidētās-dreninātās (CD) augsnes bīdes testu rezultātiem, jānosaka atkarībā no plastiskuma skaitļa I lpp un plūsmas ātrumu Es L saskaņā ar vienādojumiem () un () vai cilni. (att. un):

Ienesīguma likmeEs L Raksturīgs apzīmējums Standarta vērtības φ ° un Ar, kPa, ar plastiskuma numuruI lpp, %, vienāds ar ≤ 1 8 - 17 18 - 30 31 - 40 41 - 50 0,25 ≤ Es L ≤ 0 φ ° Ar, kPa 0 < Es L ≤ 0,25 φ ° Ar, kPa 0,25 < Es L ≤ 0,5 φ ° Ar, kPa 0,5 < Es L ≤ 0,75 φ ° Ar, kPa 7.2. Projektēšanas vērtības φ Un Ar jāaprēķina, pamatojoties uz standarta vērtībām (tabula), samazinot tās par ticamības intervāla Δ vērtību, kas aprēķināta pēc pielāgošanas metodes. 2 SRT ar ticamības varbūtību α = 0,85 un α = 0,95 (SP 50-101). Ticamības intervāls Δ for φ Un Ar ir: Δ φ = 1° Δ Ar= 7 kPa (pie α = 0,85); Δ φ = 2° Δ Ar= 11 kPa (pie α = 0,95). 5. attēls- Iekšējās berzes leņķa atkarība φ ° no plastiskuma skaitļa I lpp un plūsmas ātrumu Es L A pielikums J 3v- Volgijas posma augšējās juras atradnes J3ox- Oksfordas stadijas augšējās juras perioda atradnes J 3cl- Kalovijas stadijas augšējās juras perioda atradnes ρ - augsnes blīvums e- augsnes porainības koeficients I lpp- augsnes plastiskuma skaitlis Es L- augsnes plūstamības indekss h- augsnes paraugu ņemšanas vai testēšanas dziļums ar zīmogu (presometru) E w - deformācijas modulis atbilstoši zīmoga pārbaužu rezultātiem E n - deformācijas modulis saskaņā ar spiediena mērītāja pārbaužu rezultātiem q- augsnes pretestība zem zondes konusa statiskās zondēšanas laikā KD - konsolidēta-susināta grunts pļaušana R- korelācijas koeficients S- standarta novirze (standarta novirze) B pielikums Pētīt attiecības starp mehānisko plkst un fizisko x i raksturojumu, tika izmantots korelācijas-regresijas analīzes aparāts. Aprēķini tika veikti datorā, izmantojot standarta programmu, kas nodrošina formas lineāras atkarības konstruēšanu Lai tuvinātu nelineāru atkarību, visbiežāk izmanto 2. vai 3. pakāpes polinomu vai vienādojumu (). Taču, ņemot vērā to, ka korelācijas teorijā statistiskie aprēķini tiek izstrādāti tikai lineārām atkarībām, nelineārās atkarības ir jāpārvērš par lineārām, mainot mainīgos. m- vidējais definīciju skaits φ Un Ar IGE; n- kopējais standartvērtību skaits φ Un Ar(kopējais IGE skaits); d 2 - funkcionāls, kas raksturo ticamības intervāla platuma izmaiņas gar atkarību. Jāatzīmē, ka vērtība d 2 /n pie šīm vērtībām n, kas notika pētītajā eksperimentālo datu izlasē, izrādījās niecīgs. Aprēķinātās vērtības φ Un Ar aprēķināts ar ticamības varbūtībām α = 0,85 un α = 0,95, regulēts

Lekcijas plāns:

1. Vispārīgi noteikumi.

2. Augsņu deformācijas īpašības dabisko apstākļu ietekmē.

3. Augsņu deformācijas īpašības ārējās slodzes ietekmē.

4. Elastīgās deformācijas.

5. Faktori, kas nosaka augsnes elastības īpašības.

6. Plastisko deformāciju mehānisms.

7. Kompresijas līknes uzbūve.

8. Deformācijas rādītāji.

9. Augsnes konsolidācija.

10. Efektīvs un neitrāls spiediens.

11. Augsņu deformācijas īpašību noteikšanas metode.

1. Vispārīgie noteikumi

Augsnes mehāniskās īpašības izpaužas, pakļaujot ārējām slodzēm.

Mehāniskās īpašības ir sadalītas šādos veidos:

- deformācija;

- spēks;

- reoloģiskā.

Deformācijas īpašības raksturo augsnes uzvedību pie slodzēm, kas nepārsniedz kritiskās. Tas ir, tie neizraisa augsnes iznīcināšanu.

Stiprības īpašības raksturo augsnes uzvedību pie slodzēm, kas ir vienādas vai lielākas par kritiskajām, un tiek noteiktas tikai tad, kad augsne tiek iznīcināta.

Reoloģiskās īpašības raksturo augsnes uzvedību slodzes laikā laika gaitā.

Deformācija ir ķermeņa daļiņu kustība mehānisku spriegumu ietekmē.

Normatīvajos dokumentos lietots termins grunts deformācija, savukārt šīs deformācijas nav saistītas ar ārējām slodzēm, piemēram, pietūkuma deformācijām u.c.

Tāpēc termins augsnes deformācijas īpašības praksē jānošķir pēc ietekmes uz augsni veida:

1. Deformācijas, kas saistītas ar dabisko apstākļu ietekmi uz augsni.

2. Deformācijas, kas saistītas ar augsnes ārējo slodzi.

2. Augsņu deformācijas īpašības dabas apstākļu ietekmē

pietūkuma deformācija novērtēts, izmantojot indeksu εSW (relatīvais pietūkuma celms). Aprēķina šādi (7.1. attēls):

ε SW = h h

kur h ir sākotnējais parauga augstums;

∆h ir parauga augstuma pieaugums tā mērcēšanas laikā.

7.1. attēls - Pietūkuma relatīvās deformācijas aprēķināšanas shēma

Pietūkuma raksturs - pietūkums rodas kristālu strukturālā režģa ūdens šķīduma molekulu atdalīšanas dēļ.

Deformācijas nosēdināšana tiek novērtēts, izmantojot indikatoru εS (nogrimšanas relatīvā deformācija), ko aprēķina šādi (7.2. attēls):

Attēls 7.2 - Shēma nogrimšanas relatīvās deformācijas aprēķināšanai

Nogrimšanas būtība - augsnei izmirkstot, tiek iznīcinātas strukturālās saites un augsne bez slodzes var deformēties.

Tiek novērtēts sals caur sals pacēluma relatīvās deformācijas indeksu εfn, ko nosaka pēc formulas (7.3. attēls):

				h no − h o

kur hof ir sasalušās zemes augstums;

ho ir augsnes sākotnējais augstums pirms sasalšanas.

7.3.attēls - Shēma augšņu sasaluma relatīvās deformācijas aprēķināšanai

Salnas celšanās raksturs - ar temperatūras pazemināšanos< 0 °С вода в порах грунта замерзает и расширяется, что вызывает деформацию грунта.

Iepriekš minētie augsnes deformācijas veidi ir saistīti ar dabas faktoriem. Zemāk mēs aplūkojam deformācijas, kas saistītas ar augsnes noslogošanu.

3. Augsņu deformācijas īpašības ārējās slodzes ietekmē - vispārīgie noteikumi

A). Stresa jēdziens. b). Deformāciju veidi.

V). Saikne starp stresu un sasprindzinājumu.

A). Stresa jēdziens

Lai saprastu šo materiālu, apsveriet spriegumu jēdzienus augsnēs.

Ārējās slodzes, kas tiek pārnestas uz zemi, ir mehāniskās slodzes, kas ir šo ārējo spēku mērs (7.4. attēls). Ar mehānisko spriegumu saprot spēku, kas iedarbojas uz augsnes laukuma vienību.

7.4. attēls - ārējo un iekšējo spēku sadalījuma shēma, kas iedarbojas augsnes tilpumā punktā M

No 7.4. attēla redzams, ka uz jebkuru augsnes masas punktu (M) iedarbojas trīs spēki (P). Šie spēki tiek sadalīti normālos (σ) un tangenciālajos (τ) spriegumos. Normālie spriegumi darbojas gar normālo vietu, un pieskares darbojas pa to (7.5. attēls).

		τ yz	τxz
					τzx
				τ yx
		τ zy
			τ yx

7.5. attēls. Bīdes (τ ij ) un normālo (σ i ) spriegumu sastāvdaļas

Visu spriegumu kopums visām platformām, kas iet caur punktu M, raksturo sprieguma stāvokli punktā. To nosaka sprieguma tensors (Tσ), kura sastāvdaļas ir trīs normālie (σ x, σ y, σ z) un seši tangenciālie (τ xy = τ ux, τ yz = τ zy, τ zx = τ xz) uzsver.

b). Deformāciju veidi

Atbilstoši zemei ​​pieliktās slodzes veidam izšķir šādus deformāciju veidus:

- lineārs;

- pieskares;

- apjomīgs.

Lineārās deformācijas normālu spriegumu (σ) dēļ. es-

Lineāro deformāciju bars ir relatīvā lineārā deformācija (e), ko nosaka pēc formulas:

e = h h0

∆h

kur h 0 ir parauga sākotnējais augstums; h ir parauga augstums, kad tas ir noslogots;

∆h ir parauga garuma pieaugums (samazinājums) tā ielādes laikā.

Tangenciālās deformācijas bīdes spriegumu (τ) dēļ. Tangenciālo deformāciju mērs ir relatīvā bīdes deformācija (γ), ko nosaka pēc formulas:

γ =
l h 0 o

kur h o ir parauga sākotnējais augstums;

s ir bīdes vērtība bīdes spriegumu ietekmē.

Tilpuma deformācijas kopējās ķermeņa slodzes dēļ. Tilpuma deformācijas mērs ir relatīvā tilpuma deformācija (e v ), ko nosaka pēc formulas:

e v = V V

kur V ir ķermeņa sākotnējais tilpums;

V1 ir ķermeņa tilpums, kas iegūts slodzes laikā;

V ir absolūtās tilpuma izmaiņas slodzes laikā.

V = V V − V1

V). Saistība starp spriegumiem un augsnes deformācijām

Viens no galvenajiem jautājumiem augsnes zinātnē (augsnes mehānikā) ir noteikt sakarību starp spriegumiem un deformācijām augsnēs.

IN Kopumā šīs attiecības ir nelineāras un ir atkarīgas no daudziem faktoriem. Nav iespējams ņemt vērā visus faktorus, tāpēc līdz šim nav vienādojuma, kas apraksta šīs mijiedarbības.

IN augsnes zinātnē (augsnes mehānikā) izmanto Huka vienādojumus.

Huka likums ir uzrakstīts šādi:

– lineārām deformācijāmσ = Е·e , kur Е ir Janga modulis (elastības modulis);

– tangenciālām deformācijāmτ = γ·G , kur G ir bīdes elastības modulis;

– tilpuma deformācijāmσ v = K e V , kur K ir tilpuma modulis.

Praksē, prognozējot inženierbūvju stabilitāti, visplašāk tiek izmantotas lineārās deformācijas e. Atsevišķu problēmu risināšanai izmanto pieskares un volumetrikas. Tāpēc tālāk mēs pievērsīsimies lineārajām deformācijām.

Lineārās deformācijas

Pieliekot augsnei ārēju slodzi, tajā sākotnēji rodas elastīgās deformācijas, pēc tam plastiskas un destruktīvas (7.6. attēls).

ai

e n e r

7.6. attēls - elastīgo (1), plastisko (2) un destruktīvo (3) deformāciju veidošanās shēma

4. Elastīgās deformācijas

Zem elastīgām (tilpuma) augsnes deformācijām saprast deformāciju

cijas, kas tiek atjaunotas, kad tiek likvidēti (noņemti) spēki, kas tos izraisa (7.7. attēls).

a) Elastīgās deformācijas mehānisms nākamais: iekraujot augsni, tajā rodas normāli un bīdes spriegumi. Normāli spriegumi izraisa attāluma izmaiņas starp kristāla režģa atomiem. Noņemot slodzi, tiek novērsts starpatomu attāluma izmaiņu izraisītais cēlonis, atomi atgriežas sākotnējā vietā un deformācija pazūd.

Ja normālie spriegumi sasniedz starpatomisko saišu spēku vērtības (augsnes strukturālo saišu lielumu), tad augsnes trausls lūzums notiek atdalot.

Struktūra

7.7. attēls - Elastīgo deformāciju veidošanās shēma līmenī: 1 - kristāls; 2 - konstrukcijas savienojums; 3 - augsne

Sprieguma un grunts deformāciju grafiskā atkarība parādīta 7.8. attēlā.

	e arr.

7.8. attēls - augsnes spriegumu un deformāciju atkarība zem slodzes OA un izkraušanas AO

7.8. attēlā redzams, ka zem slodzes augsne tiek deformēta gar OA segmentu pa lineāro atkarību. Izkraujot augsne pilnībā atjauno savu formu, par ko liecina AO izkraušanas zars, kas atkārto OA iekraušanas zaru.

Līdz ar to deformācijas e arr. ir kopējās deformācijas elastīgā daļa.

b) Elastīgo deformāciju mērīšana ir elastības modulis (Young's modulus), ko nosaka atkarība (7.9. attēls):

E = σ

e arr.

kur σ ir spriegums; e prod. ir augsnes relatīvā deformācija.

e prod.

7.9. attēls – Younga moduļa noteikšanas shēma

Šķērsvirziena deformāciju mērs ir Puasona koeficients, ko nosaka pēc formulas:

μ = e trans.

kur e trans - relatīvās šķērseniskās deformācijas.

e trans. =dd

e prod - relatīvās garendeformācijas.

e prod. = h h

c) Elastīgo īpašību noteikšanas metode šķirnes ietver:

– parauga izgatavošana cilindra formā ar augstuma attiecību ( h) līdz diametram (d), kas vienāds ar 2 ÷ 4;

– parauga iekraušana caur presi;

– garenvirziena un šķērsenisko deformāciju mērīšana katrā slodzes posmā;

– rādītāju aprēķināšana.

5. Augsņu elastības īpašības noteicošie faktori

Galvenie faktori, kas nosaka iežu elastības īpašības, ir:

– lūzums (porainība);

– strukturālās saites;

– minerālu sastāvs.

Elastīgās deformācijas lielā mērā izpaužas akmeņainās augsnēs, izkliedētās tām ir pakārtota nozīme. Tāpēc mēs aplūkojam faktorus, kas ietekmē augsnes elastības īpašības, pa grupām.

Akmeņainas augsnes

Lielākajā daļā akmeņaino augšņu elastīgais apgabals saglabājas līdz spriegumi, kas ir 70–75% no postošajiem.

Lūzums (porainība)

Plaisuma un porainības ietekme uz augsnes elastīgajām īpašībām ir būtiska. 7.10. attēlā parādīta elastības moduļa atkarība no porainības.

7.10. attēls. Dažāda sastāva augšņu elastības moduļa (E) atkarība no porainības (n):

1 – migmatīti un granitoīdi;

2 - granīti;

3 – gabro un diabāze;

4 - labradorīti;

5 – dzelzs kvarcīti;

6 - kvarcīti un smilšakmeņi;

7 – karbonāta augsnes;

8, 9, 10 – bāziskas, vidējas un skābes izplūdes; 11 - tufi un tufa strautiņi.

7.10. attēlā redzams, ka, palielinoties porainībai no 1 līdz 20%, elastības modulis samazinās 8 reizes. Līdzīgs modelis ir raksturīgs arī plaisātām augsnēm (7.11. attēls). Palielinoties lūzumam, elastības modulis E samazinās par koeficientu 3.

7.11. attēls. Augsņu dinamiskā elastības moduļa (ED) atkarība no tektonisko traucējumu pakāpes:

I - vāji lauzts;

II - vidēji lauzts;

III - stipri lauzts;

1 - gabro-dolerīti;

2 – porfīra bazalti;

3 – kaļķakmeņi, dolomīti, merģeļi;

4 – smilšakmeņi, aleuri un dubļu akmeņi;

5 - pirotīta-halkopirīta rūdas.

Minerālu sastāvs

Elastīgie parametri tiek ietekmēti diezgan spēcīgi. Ja citas lietas ir vienādas, jo augstākas būs augsnes elastības konstantes, jo augstākas šīs konstantes ir iežu veidojošajiem minerāliem.

Strukturālie savienojumi

Tie ir noteicošais faktors pēc sašķelšanas, kas ietekmē augsnes elastības īpašības. Jā, iekšā magmainās augsnes, kur cements ir magmas pamatiezis, elastības modulis mainīsies no E = 40÷ 160 GPa. IN metamorfisks, kur cements ir rekristalizācijas pamatiežs, elastības moduļa vērtības ir zemākas – Е = 40÷120 GPa. IN nogulumieži, kur cements ir no infiltrācijas šķīdumiem izgulsnēti sāļi, moduļa vērtība ir minimāla - E = 0,5 ÷ 80 GPa (7.12. attēls).

7.12. attēls. Sakarība starp cieto strukturālo saišu materiālu

Un akmeņainu augšņu elastības modulis

Plkst Izkliedētām augsnēm elastības moduli nosaka galvenokārt strukturālo saišu veids (7.13. attēls). Tātad cietos mālos ar stingrām konstrukcijām,

saites, E = 100 ÷ 7600 MPa, šķidrā plastmasā, kur praktiski nav savienojuma, modulis ir E = 2,7 ÷ 60 MPa, t.i., E samazinās 30 ÷ 100 reizes.

cieta (cieta) šķidra plastmasa (ūdens kaloīds)

7.13. attēls. Sakarība starp strukturālo saišu veidiem un elastības moduli māliem

Dažu akmeņainu un daļēji akmeņainu augsņu skaitliskās vērtības ir norādītas 7.1. tabulā.

7.1. tabula - akmeņainu un daļēji akmeņainu iežu elastības īpašību vērtības

	Elastības modulis,	Šķērsgriezuma koeficients
	103 MPa (Jung's)	celms (Puasons)
kaļķakmens vājš
Smilšakmens blīvs
Smilšakmens vājš

1 mPa - 10 kgf / cm2

6. Plastisko deformāciju mehānisms

Plastiskās deformācijas tiek saprastas kā deformācijas, kas neatjaunojas, likvidējot (noņemot) tās izraisošos spēkus (7.14. attēls).

Klasiskā formā plastiskas deformācijas elastīgos ķermeņos veidojas šādi: noslogojot materiālu, tajā rodas normāli un bīdes spriegumi. Bīdes spriegumu ietekmē viena kristāla daļa pārvietojas attiecībā pret otru. Noņemot slodzi, šie pārvietojumi saglabājas, t.i., notiek plastiskā deformācija (sk. 7.14. attēlu). Normāli spriegumi veido elastīgas deformācijas.

7.14. attēls. Plastmasas deformācijas un kaļamā lūzuma shēma bīdes spriegumu ietekmē:

A – nespriegots režģis;

b – elastīgā deformācija;

c – elastīgā un plastiskā deformācija; d – plastiskā deformācija;

e, f - plastisks (viskozs) lūzums griezuma rezultātā

Elastīgs ķermenis tiek saprasts kā materiāls, kurā nav poru un plaisu. Augsnēs vienmēr ir poras un plaisas. Tāpēc plastisko deformāciju veidošanās mehānisms nedaudz atšķiras no klasiskā.

Noslogojot augsni, īpaši izkliedētas, ļoti porainas, tajās rodas normāli un bīdes spriegumi. Normālu spriegumu iedarbībā sākotnēji veidojas elastīgas deformācijas (nenozīmīgas), tad, poru samazināšanās dēļ augsnē, augsnes daļiņas pārvietojas viena pret otru. Šīs kustības normālu spriegumu ietekmē beidzas, kad poru telpa ir piepildīta ar augsnes daļiņām. Pēc tam pēc klasiskās shēmas spēlē tangenciālie spriegumi, kas veido plastisko deformāciju klasisko daļu.

	σ zīmogs
	∆h1	∆h2
7.15. attēls. Augsnēs plastisko deformāciju veidošanās shēma:
a - augsnes sākotnējais stāvoklis;
b - augsne normālos spriegumos
	sablīvēta (saruka) (σ sablīvēta)
c - augsne (daļiņas) bīdes spriegumu ietekmē
	pārvietots (pārvietots).
Tādējādi kopējā (kopējā) augsnes relatīvā deformācija:

e pilns. = e kopā. =			h1 + h2
e szh. =			e s .p . =

Tādējādi augsnēs plastiskās deformācijas (e p . ) faktiski sastāv no spiedes deformācijām ( e saspiest. ) un pareizas plastmasas e s.p. , t.i.

e p. \u003d e szh. + e s.p. = e kopā

Tajā pašā laikā pareizu plastisko deformāciju īpatsvars vispārējo sastāvā ir niecīgs. Tāpēc praksē ģeologi strādā ar spiedes deformāciju, ko mēs saucam par saspiežamību.

Saspiežamība tiek saprasta kā augsnes spēja samazināties (nosēsties) ārējā spiediena (normālo sprieguma) ietekmē.

7. Kompresijas līknes veidošana

Saspiežamības indikatori tiek noteikti laboratorijā viendimensijas apstākļos

noa (lineāra) problēma. Tādas augsnes pārbaudes veidu bez sānu izplešanās iespējas sauc par kompresiju, un ierīci sauc par odometru (7.16. attēls).

7.16. attēls - kompresijas ierīces (odometra) shēma 1 - odometrs, 2 - augsne, 3 - virzulis, P - slodze

Iekraujot augsni kompresijas ierīcē, parauga diametrs nemainās. Tāpēc augsnes relatīvā vertikālā deformācija ir vienāda ar relatīvajām tilpuma izmaiņām, t.i.

kur h 0 ir augsnes parauga sākotnējais augstums;

h ir parauga augstuma izmaiņas zem spiediena; V 0 - augsnes parauga sākotnējais tilpums;

V ir parauga tilpuma izmaiņas zem spiediena.

Tā kā augsnes sablīvēšanās notiek galvenokārt poru tilpuma samazināšanās dēļ, augsnes saspiešanas deformāciju izsaka caur porainības koeficienta vērtības izmaiņām (7.17. attēls).

V = V0 − V1

h = h0

− h

V n = ε 0 V c

Nu jā

=ε 1 V c

ūdens

V 0 = V c (1 + ε 0 )

V c (1+ ε 1 )

Attēls 7.17. Poru tilpuma izmaiņas augsnē saspiešanas laikā:

A - sākotnējais stāvoklis;

b – pēc saspiešanas;

Vn ir poru tilpums;

Vs ir augsnes karkasa tilpums;

ε0 , ε1 – porainības koeficienti sākotnējā un pēc saspiešanas; h0 ir parauga sākotnējais augstums;

h ir parauga augstums pēc saspiešanas;

h ir parauga augstuma izmaiņas zem spiediena.

Atgādinām, ka porainības koeficients ir rādītājs, kas raksturo poru tilpuma (V n) attiecību pret augsnes minerālās daļas tilpumu (V c ).

Saskaņā ar to pašu shēmu aprēķina parauga tilpumu slodzes laikā (V1):

V 1 = V c (1 + ε 1 )

Izteiksmē (1) aizstājot parauga tilpumu vērtību pirms eksperimenta un pēc eksperimenta (4) un (5), iegūstam:

	h = h	V = h		V c (1+ ε 0 ) − V c (1+ ε 1 )	H ε 0 − ε 1
				V c (1+ ε 0 )
	0V0				0 1 + ε 0

No formulas (6) iegūstam augsnes porainības koeficienta izteiksmi, kas atbilst noteiktai slodzes pakāpei (ε p ):

		εp = ε0			(1+ ε 0 ) = ε 0 − e (1+ ε 0 ),
kur e =		ir augsnes relatīvā vertikālā deformācija noteiktā

spiediens P, ε 0 ir sākotnējais porainības koeficients.

Zinot grunts porainības (jeb relatīvo deformāciju) koeficientus pie atbilstošajiem slodzes soļiem, iespējams konstruēt saspiešanas līkni (7.18. attēls).

ε = ρs − ρd

p d

kur ρ s ir daļiņu blīvums;

ρ d ir sausas augsnes blīvums.

ε 1 A

				P, kgf/cm2

7.18. attēls. Saspiešanas līkne, kas attēlota no porainības koeficienta un slodzes datiem

8. Augsņu saspiežamību raksturojošie rādītāji

Augsņu spiedes saspiežamību var raksturot ar dažādiem rādītājiem: saspiežamības koeficientu (a), nosēšanās moduli (ep) un vispārējās deformācijas moduli (E 0 ).

Saspiežamības (saspiešanas) pakāpe (a) ir definēts šādi. Nelieliem spiediena diapazoniem(1–3 kf/cm2 ) saspiešanas līkne starp punktiem A un B aizstāt ar taisnu līniju, pēc tam:

		ε 1 − ε 2
			− P

kur ε un P ir ε un P mērījumu intervāli.

Kā redzams no vienādojuma, kompresijas pakāpe raksturo porainības samazināšanos, palielinoties spiedienam uz vienību.

Kopējais deformācijas modulis (E 0 ) raksturo arī porainības samazināšanos augsnes noslogojumā, un to nosaka:

E 0 = β 1 + a ε 0,

kur ε 0 ir sākotnējais porainības koeficients; a ir saspiežamības koeficients;

β - koeficients atkarībā no augsnes šķērseniskās izplešanās

Un aptuveni vienāds smiltīm - 0,8; smilšmālam - 0,7; smilšmālam - 0,5 un māliem - 0,4.

Kopējo deformācijas moduli var iegūt, izmantojot Huka likumu:

E = σe

Lai to izdarītu, tiek veidota saspiešanas līkne atbilstoši relatīvajai deformācijai (e) un slodzei (spriegumam) (7.19. attēls).

e = hh

e 1 e 2

7.19. attēls — izveidotā saspiešanas līkne

atbilstoši relatīvajai vertikālajai deformācijai (e) un slodzei

E 0 aprēķins tiek veikts saskaņā ar atkarību

E 0 =	P2 − P1
	e 1 - e 2

7.1. tabulā parādītas dažas Etot vērtības. kopējais deformācijas modulis.

7.1. tabula. Dažādu veidu iežu vispārējās deformācijas modulis saskaņā ar lauka eksperimentālo testu rezultātiem

		Deformācijas modulis
		103 MPa	kf/cm2*
	Krasnojarskas HES
Vidēji šķelti granīti
Granīti ir ļoti saplaisājuši
Nodiluma zonas granīti	Dņeprodzeržinskas HES
	Kabrila, Portugāle
	Kanisada, Portugāle
	Castelo do Bodie, Portugāle
Rupjgraudaini granīti	Salamondi, Portugāle
	Bratskas HES
Laikapstākļu zonas diabāzes
	Arges Korbens, Rumānija
Ordovika smilšakmeņi	Bratskas HES
Augšējā krīta kaļķakmeņi	Čirkijas HES
Bitumena kaļķakmens,	Kaseba, Tunisija
Vidējais paleogēns
Devona porfirīti	Talores HES
Bazalti	Bull Run, ASV
Tufa lavas kvartārs	Zēlande
Tatāru estrādes marla māli	Gorkovskas HES

* – 1 MPa – 10 kts/cm2

Norēķinu modulis (saspiežamība)

Aprēķinu praksē relatīvās vertikālās deformācijas vērtību bieži izmanto tieši kā saspiežamības mērauklu:

e p = 1000 h h mm / m.

Vērtību e p sauc par nosēšanās moduli, un tā atspoguļo 1 m augstas augsnes kolonnas saspiešanas apjomu milimetros, kad tai tiek pielikta papildu slodze P.

h ir parauga augstuma samazināšanās pie spiediena P, mm. h 0 - parauga sākotnējais augstums, mm.

Pamatojoties uz nosēšanās moduļa definīcijām, tiek konstruēta nosēšanās moduļa atkarības no spiediena līkne (7.20. Attēls), kas ļauj ātri atrast augsnes biezuma nosēšanās apjomu ar biezumu 1 m pie a. īpašs spiediens.

Sēduma modulis ep mm/m

	ep = f(Pn)

Vertikālais spiediens Pn , kg/cm2

7.20. attēls. Nosēšanās moduļa atkarības līkne no spiediena

9. Augsņu nostiprināšana

Mālainā ūdenī piesātinātas augsnes sablīvēšanos laika gaitā pie pastāvīgas slodzes sauc par konsolidāciju. Zināšanas par konsolidācijas procesu

Māla augsnes apstrāde ir nepieciešama, lai pareizi prognozētu konstrukciju nosēšanās ātrumu.

Konsolidācijas mehānisms

Vispārīgā gadījumā, kad ar ūdeni piesātinātai augsnei tiek pielietota ārēja slodze, sākotnēji poru ūdens un augsnes karkasa elastīgo deformāciju dēļ notiek momentāna saspiešana, tad sākas filtrācijas (primārā) konsolidācijas process, pateicoties ūdens izspiešana no augsnes porām, pēc kuras notiek augsnes sekundārās konsolidācijas process, ko nosaka lēna daļiņu pārvietošanās viena pret otru apstākļos, kad ūdens nedaudz izspiežas no augsnes porām (7.21. attēls).

7.22. attēls — ar ūdeni piesātinātas māla augsnes (σ z = const) konsolidācijas līknes vispārīgs skats:

0-1 - tūlītēja saspiešana; 1-2 - filtrēšana (primārā) konsolidācija; 2-3 - sekundārā konsolidācija.

7.22. attēlā parādīts vispārējs skats uz ar ūdeni piesātinātas māla augsnes konsolidāciju pie σ = const.

Viens no augsnes konsolidācijas parametriem ir sablīvēšanās koeficients (Сv ), kas raksturo blīvēšanas procesa ātrumu, ko nosaka pēc formulas:

ar v = K f (1+ e ) / aρ in

kur Kf ir filtrācijas koeficients;

e – porainības koeficients;

A ir saspiežamības koeficients;

ρ in ir ūdens blīvums; cv mēra cm2/s.

Augsts konsolidācijas ātrums (lielas cv vērtības - aptuveni 10-2 ... 10-3 cm2 / s) ir raksturīgs rupjām (rupjām un smalkām) augsnēm. Smiltis sablīvē daudz ātrāk nekā māli to augsto filtrācijas koeficientu dēļ. Vislēnāk notiek augsti izkliedētu augšņu konsolidācija (zemas cv vērtības ≈ 10-5 ... 10-6 cm2 /s), jo māliem ir zems filtrācijas koeficients, saistītā ūdens izspiešana tajos notiek lēni un ar grūtībām. , izraisot tā sauktās ilgtermiņa jeb "laicīgas" būvju apmetnes (7.23. attēls). Šādu noguldījumu ilgums var būt vairāki gadi.

7.23. attēls. Ilgtermiņa dūņu slāņa sedimentācija Kahovskas HES pamatnē

1-6 - sanesumi dažādās dambja daļās

10. Efektīva un neitrāla spiediena jēdziens

Prognozējot augsnes masas nogulsnēšanos, ārējā spiediena lielums ir viens no svarīgākajiem parametriem.

Māla augšņu ūdens piesātinājuma blīvēšanas procesā uz augsnes karkasu tiek pārnesta nevis visa ārējā slodze, bet tikai daļa no tās, ko sauc par efektīvo spiedienu (Pz).

Otrā slodžu daļa (Pw) ir vērsta uz ūdens izspiešanu no augsnes, ko sauc par neitrālu jeb poru spiedienu. Tātad kopējais spiediens:

P = Pz + Pw

Efektīva un neitrāla spiediena jēdziens tiek attiecināts arī uz jebkuru normālu spriegumu, kas darbojas ar ūdeni piesātinātās augsnēs. Kopumā jūs varat rakstīt:

σ = σ + un

σ = σ − un

i., efektīvais spriegums σ jebkurā ar ūdeni piesātinātās augsnes punktā ir vienāds ar starpību starp kopējo σ un neitrālo spriegumu.

11. Noteikšanas metode

Augsņu saspiežamības pētīšanai pašlaik tiek izmantota tāda ierīce kā Terzagi ierīce (7.24. attēls) ar stingrām metāla sienām, kas novērš parauga sānu izplešanos, to saspiežot ar vertikālu slodzi. Tie ir tā sauktie odometri.

7.24. attēls - Terzagi gredzeni

Grunts izturības pret saspiešanu izpēte tiek veikta apstākļos, kas ir tuvu augsnes ekspluatācijas apstākļiem konstrukcijas uzbūves rezultātā.

Ierīces slodze spiediena pārnešanai uz paraugu tiek veikta pakāpeniski. Pirmajai slodzei, veicot standarta testēšanu paraugiem ar netraucētu struktūru, jābūt vienādai ar dabisko slodzi, t.i., ar paraugu ņemšanas vietu pārklājošās iežu masas svaru.

Viendabīga slāņa, kas atrodas virs gruntsūdens līmeņa, dabisko spiedienu aprēķina pēc formulas:

ρ ir. \u003d 0,1 N kg / cm2.

Maksimālajai slodzei augsnēm ar neskartu struktūru jābūt par 1–2 kg/cm2 lielākai nekā projektētās slodzes no konstrukcijas un virsējo klinšu masas spiediena summai.

Katrs augsnes paraugam piešķirtais spiediena posms tiek uzturēts, līdz deformācija tiek nosacīti stabilizēta. Nosacītai deformācijas stabilizēšanai tiek ņemta kompresijas vērtība, kas nepārsniedz 0,01 mm laikā:

– 30 min. - smilšainām augsnēm;

– 3 stundas - smilšmālam;

– 12 stundas - smilšmālam un māliem.

Parauga nogulsnes testa laikā nosaka, izmantojot uz ierīces esošo skalas indikatoru ar dalījuma vērtību 0,01 mm.

Tādējādi augsnes deformācijas īpašības kopumā var raksturot ar deformācijas moduli.

Lineārās saspiešanas jomā augsnes deformāciju, tāpat kā jebkuru citu materiālu, raksturo deformācijas modulis E un sānu izplešanās koeficients ν, ko sauc par Puasona koeficientu. Zem pamatiem grunts sānu izplešanos ierobežo apkārtējais masīvs un maz ietekmē pamatnes deformāciju. Par galveno deformācijas rādītāju jāuzskata deformācijas modulis, kas ir empīriskais koeficients Huka formulā, kas zināma pēc materiālu stiprības. Viendabīgiem materiāliem eksperimentālās vērtības E ir neliela izplatība un tiek uzskatītas par nemainīgām. Augsnes saspiežamība slānī (IGE) atšķiras plašā diapazonā. Tāpēc to deformācijas moduļi tiek noteikti katrā būvlaukumā pēc dažādu tipu rezultātiem lauks, laboratorija testi vai fiziskā stāvokļa ziņā. Pārbaudes metode tiek izvēlēta atkarībā no projektētās ēkas atbildības līmeņa.

Lauka izmēģinājumi augsnes parasti veic ar inventarizācijas zīmogu, kas ir pamatu paraugs. Laukā izmantotais aprīkojums, mērinstrumenti, mērījumu rezultātu pārbaudes un apstrādes kārtība ir aprakstīta GOST 20276-99. 1. zīmogs (3.1. att.) ir uzstādīts bedrē vai raktuvēs, cieši noberzts pret augsnes masas virsmu un noslogots ar atsevišķiem slodzes posmiem ar hidraulisko domkratu 3, kas balstās pret enkura siju 5, kas savienots ar blokiem 4, vai gabalu atsvariem. . Slodzes soļi tiek veikti atkarībā no augsnes veida un stāvokļa un tiek uzturēti līdz pamatnes iegrimšanas stabilizēšanai. Nosēdumu mēra ar novirzes mērītājiem vai, ērtāk, ar indikatoriem 7, kas piestiprināti uz fiksētas pamatnes 8. Zīmoga iekraušanas instalāciju dizains un nosēduma mērīšanas shēma var atšķirties. Pamatojoties uz testa rezultātiem, tiek uzbūvēts grafiks (3.2. att.), uz kura horizontālās ass ir norādīti spiedieni, un pa vertikālo asi tiek attēlots izmērītais zīmoga nokrišņu daudzums. No eksperimentāliem punktiem konstruēta empīriskā līkne bieži attēlo lauztu līniju, kas noteiktā spiediena diapazonā ∆р, pieļaujot nelielu kļūdu, tiek aizstāta ar vidējo taisni, kas konstruēta ar mazāko kvadrātu metodi vai grafisko metodi. Sākotnējām vērtībām p g un s 0 (pirmais punkts, kas iekļauts vidējā aprēķinā) ņem spiedienu no paša augsnes svara zīmoga dziļumā un atbilstošo iegrimi; un galīgajām vērtībām r uz Un s uz- spiediena un iegrimes vērtības, kas atbilst punktam diagrammas taisnā daļā. Vidējā aprēķinā iekļautajam punktu skaitam jābūt vismaz trim. Augsnes deformācijas modulis E ko aprēķina grafika lineārajai sadaļai pēc formulas

(3.1)

Kur v- Puasona koeficients, kas pieņemts vienāds ar 0,27 rupjām augsnēm; 0,30 - smiltīm un smilšmāla; 0,35 - smilšmāla; 0,42 - māliem;

UZ 1 - koeficients, kas pieņemts vienāds ar 0,79 stingrai apaļai zīmogam;

D- matricas diametrs.

Pārējie apzīmējumi ir parādīti attēlā. 3.2.

Saskaņā ar projektēšanas standartiem SNiP 2.02.01-83*, eksperimentu skaitam katram izvēlētajam inženierģeoloģiskajam elementam jābūt vismaz 3. Visticamākie ir augsnes deformācijas moduļi, kas aprēķināti pēc formulas (3.1). Metodes trūkums ir tāds, ka testēšanas presformu izmaksas ir salīdzinoši augstas.

Laboratorijas testi. Laboratorijas apstākļos augsnes paraugus pārbauda ierīcēs, kas parasti izslēdz sānu izplešanos. Šo pārbaudes metodi sauc kompresijas kompresija, un ierīču projektēšana testēšanai ar kompresijas ierīcēm vai odometriem. Odometra ierīce ir parādīta 3.3. attēlā, pārbaudes procedūra ir noteikta GOST 12248-96. Pārbaudāmais augsnes paraugs 11, kas ietverts darba gredzenā 3, ir uzstādīts ierīcē uz perforēta ieliktņa 6. Tam virsū ir uzlikts perforēts metāla zīmogs 5, kas paredzēts vienmērīgai spēka sadalei. N pārsūtīts uz paraugu, izmantojot īpašu iekraušanas ierīci. Spiediena iedarbībā, kas palielinās ar soli 0,0125 MPa vai vairāk, parauga saspiešanas dēļ zīmogs nosēžas. Tā kustība, kas turpinās diezgan ilgu laiku, tiek mērīta ar diviem indikatoriem 8 ar precizitāti 0,01 mm. Kad paraugs tiek saspiests, augsnes poru tilpums samazinās un no tām tiek izspiests ūdens, kas tiek izvadīts caur zīmoga un starplikas caurumiem.

Augsnes sablīvēšanos parasti raksturo porainības koeficienta samazināšanās. Porainības koeficienta sākotnējā vērtība e par tiek noteikts pēc tabulā norādītās formulas. 1.3. Katrā slodzes posmā porainības koeficientu aprēķina pēc formulas

e i \u003d e 0 -(1+e 0) (3.2)

Kur s i- spiedoga izmērītā pārvietojuma (nosēduma) vērtība pie spiediena p i;

h ir augsnes parauga augstums.

Koeficienta izmaiņas atkarībā no spiediena ir parādītas att. 3.4. Eksperimentālie punkti grafikā ir savienoti ar taisnām līnijām. Konstruētā empīriskā atkarība vispārīgā gadījumā ir lauzta līnija, ko parasti sauc saspiešanas līkne. Spiediena diapazonam no r n pirms tam r uz, kas ņemts no tiem pašiem apsvērumiem kā zīmogu pārbaudēm, saspiešanas līknes sadaļa tiek aizstāta ar taisnu līniju. Šāda aizstāšana ļauj mums aprēķināt deformējamības parametru, ko sauc par saspiežamības koeficientu T 0:

t 0 = (3.3)

Saspiežamības koeficienta nozīme ir vidējās taisnes slīpuma leņķa pieskare pret horizontālo asi.

Deformācijas moduli nosaka saspiežamības koeficients no izteiksmes:

E uz = (3.4)

Kur β – koeficientu atkarībā no sānu izplešanās koeficienta ν aprēķina pēc formulas

Kur v- šķērseniskās deformācijas koeficients, kas vienāds ar: 0,30-0,35 - smiltīm un smilšmāla; 0,35-0,37 - smilšmāla; 0,2¾0,3 plkst Es L < 0; 0,3¾0,38 при 0 £ Es L£0,25; 0,38¾0,45 pie 0,25< Es L£ 1,0 - par māliem (mazākas vērtības vņemts ar lielāku augsnes blīvumu).

Tā kā augsnes ir neviendabīgas, tad augsnes slāņu deformācijas moduļi tiek atrasti kā vidējie vismaz 6 eksperimentu rezultāti.

Vairāku iemeslu dēļ lielums E uz izrādās ievērojami nenovērtēti. I un II atbildības līmeņa ēkām deformācijas moduļa vērtības, kas noteiktas ar kompresijas testu rezultātiem, nosaka pēc formulas

E \u003d t uz E uz (3.6)

Empīriskais koeficients t uz konstatēts, salīdzinot zīmogu lauka testus ar laboratorijas testiem.

t uz = (3.7)

Vērtības t uz dažādu veidu un apstākļu augsnēm atšķiras plašā diapazonā. To aptuvenās vērtības praksē ir ņemtas no tabulas. 5.1. Noteikumu kopuma pamatu projektēšanai un uzstādīšanai SP 50-101-1004 vai saskaņā ar tabulām, kas sastādītas atsevišķu reģionu augsnes apstākļiem.

Augsnes paraugus var pārbaudīt laboratorijā, izmantojot sarežģītāku trīsasu kompresijas shēmu. Pārbaudes procedūra ir noteikta GOST 12248-96. Šādi testi ļauj noteikt ne tikai deformācijas moduli, bet arī stiprības raksturlielumus, kas aprakstīti nodaļā. 5. Praksē triaksiālie testi netiek plaši izmantoti. Grūtības to īstenošanā palielinās, un iegūtās deformācijas moduļa vērtības ir jākoriģē, tāpat kā kompresijas testos.

Daudz datu par dabiskajām augsnēm ļauj iegūt testus ar statisko zondēšanu saskaņā ar GOST 19912-2001. Mūsdienu zondes sastāv no berzes uzmavas un gala (konusa). Zondēšanu veic, iespiežot zondi augsnes masā ar vienlaicīgu mērījumu nepārtraukti vai caur 0,2 m pretestību fs Un qc(3.5. att.), ko var ierakstīt magnētiskajā diskā un apstrādāt datorā.Kopā ar urbšanu un cita veida pārbaudēm statiskā zondēšana dod iespēju daudzus uzdevumus atrisināt daudz ticamāk. Tie ietver šādus jautājumus:

inženierģeoloģisko elementu (IGE) piešķiršana un to robežu noteikšana;

augšņu sastāva un īpašību telpiskās mainības novērtējums;

augsņu fizikālo un mehānisko īpašību īpašību kvantitatīvs novērtējums.

Deformācijas moduļa un citu grunts fizikālo un mehānisko īpašību rādītāju kvantitatīvs novērtējums tiek veikts, pamatojoties uz pamatotām statistiskām atkarībām starp tām un augsnes pretestības rādītājiem pret zondes iespiešanos. Parasti tiek izmantota formas atkarība E=f(qc). Šādas atkarības parametrus ieteicams iestatīt reģionālajiem augšņu veidiem. Ja iespējams, statiskā zondēšana var ievērojami samazināt augsnes pārbaudes izmaksas.

Deformācijas moduļa atrašanai turpina izmantot atveri, pamatojoties uz tās saistību ar agregātstāvokļa rādītājiem. Savienojums ir varbūtējs. Taču, pamatojoties uz to, tika sastādītas tabulas, no kurām tiek ņemts deformācijas modulis dažādas izcelsmes māla augsnēm plūstamības ziņā Es L un porainības koeficients e. Irdenām augsnēm deformācijas modulis tiek ņemts no daļiņu izmēra sadalījuma un porainības koeficienta e. Tabulas ir sniegtas projektēšanas standartos, prakses kodeksos, uzziņu grāmatās, un tām ir ieteikuma raksturs. Tos var izmantot tikai provizoriskiem aprēķiniem.

Jautājumi pašpārbaudei.

1 Kādi rādītāji raksturo augsnes deformāciju lineārās saspiešanas zonā?

2. Ko nozīmē augsnes deformācijas modulis?

3. Kādi testi tiek veikti, lai noteiktu deformācijas moduli?

4. Cik presformu pārbaudes ir nepieciešamas, lai noteiktu homogēna slāņa deformācijas moduli (IGE)?

5. Cik daudz kompresijas testu jāveic, lai noteiktu EGE deformācijas moduli?

6. Kā tiek koriģēti augsnes saspiešanas testu rezultāti?

7. Augsņu statiskās zondēšanas būtība.

8. Vai ir iespējams ņemt augsnes deformācijas moduli fiziskā stāvokļa izteiksmē?

4. TĒMA

Pamatu norēķinu aprēķins.

Pamatu nosēšanās aprēķins inženierpraksē balstās uz Huka risinājumu ar aksiālo spēku noslogota elastīga stieņa saīsinājuma vai stiepšanās noteikšanai.

Kad tiek pielietots spēks N stieņa saīsināšana (4.1. att A), kā izriet no Huka teorijas, tiek aprēķināts no izteiksmes

s = N L/A E.

Ja mēs to pieņemam σ=N/A(A- stieņa šķērsgriezuma laukums) , Tas

s = σ L/E. (4.1)

Darbs σLšajā formulā ir vienkārša ģeometriskā nozīme, kas faktiski nozīmē taisnstūra sprieguma diagrammas laukumu.

Pēc analoģijas ar pamatu nogulumu serdi s(4.1. att b) tiek saprasts kā kādas augsnes saīsinājums, kas nosacīti identificēts zem augsnes kolonnas zoles ar augstumu Deguns. Aprēķinot tā lielumu s saskaņā ar formulu (4.1) sarežģī šādi apstākļi: spriegumi σz tie ir nevienmērīgi sadalīti horizontālos posmos un kolonnas augstumā (sprieguma diagrammas gar tām ir līknes); amata augstums Deguns, tā kā to nevar izmērīt, tas kaut kādā veidā ir jāatrod; ietvaros Deguns var būt dažādas saspiežamības slāņi. Uzskaitītās problēmas tiek aptuveni atrisinātas nosēšanās inženiertehniskajā aprēķinos ar slāņu summēšanas metodi.

Metodes būtība ir tāda, ka pamatnes nogulsnes s tiek aprēķināta, pamatojoties uz formulu (4.1) kā saspiežamībā viendabīgu posmu deformāciju summa, kurā tiek sadalīta augsnes masa no pamatnes līdz saspiežamā biezuma apakšējai robežai. Šis paņēmiens ir līdzīgs plaši pazīstamajai metodei, lai aptuveni noteiktu līknes figūru laukumus.

Aprēķins tiek veikts šādā secībā.

Nosakiet spiedienu pamatu pamatnes līmenī no augsnes paša svara:

σzg= g 1 d 1 (4.2)

Nosakiet papildu spiedienu no slodzes uz pamatu, kas radusies zem zoles, pārsniedzot spiedienu no pašas augsnes svara:

p o = r n –σzg (4.3)

Augsnes masīvs zem zoles nosacīti sadalīts vienmērīgas saspiežamības daļās (4.2. att.) ar biezumu. Sveiki£ 0.4b. Ja elementārajā posmā ir robeža starp augsnes slāņiem, tad vieta tiek sadalīta divās daļās pa to (attēlā 2. punkts ir ņemts uz robežas starp EGE 1 un EGE 2).

Punktos uz posmu robežām tiek aprēķināti papildu spriegumi

σzi = a p o, (4.4)

kur a ir koeficients, kas ņemts saskaņā ar tabulu. 2.3 atkarībā no zoles malu attiecības h =Mārciņas un punkta relatīvais dziļums ξ =2z i /b (z i ir attālums no pamatu pamatnes līdz apskatāmajam punktam, es- punkta numurs) un spriedzi no augsnes paša svara

σ zqi = σzg+∑h i g i. (4.5)

Atrodiet sablīvētā slāņa robežas pozīciju, pārbaudot empīrisko stāvokli

σzi ≈ k σ zqi, (4.6)

Kur k=0,2 pie deformācijas moduļa E≥5 MPa un k=0,1 plkst E< 5 MPa.

Atšķirība starp stāvokļa labo un kreiso daļu ir pieļaujama ne vairāk kā 5 kPa.

Balstoties uz punktos aprēķinātajām spriegumu vērtībām, tiek veidota sprieguma diagramma (4.3. att.) un aprēķināti vidējie spiedieni. σz ar i visām vietām saspiežamā biezuma ietvaros

σz ar i = (σz(i-1) +σzi)/2, (4.7)

Kur σz(i-1) Un σzi– spiediens augšējā un apakšējā robežās i-th vietne.

Aprēķiniet pamatu nosēdumu kā elementāru sekciju deformāciju summu, sākot no zoles līdz saspiežamā biezuma robežai

s= 0,8å σ z c i h i / E i. (4.8)

Šajā formulā produktu summa å σ z c i h i nozīmē aptuveno līknes sprieguma diagrammas laukumu.

Sākotnējie dati par ieklāšanas dziļumu un aprēķinu veikšanai nepieciešamo pamatu pamatnes izmēriem norādīti tabulā. 4.1.

4.1. tabula

Pamatu dati	Varianta numurs
Dziļums d1 , m	1.5	2.8	2.1	2.4	1.8		2.5	3.3		2.9	2.3	3.1	2.2
Spiediens, kPa
platums b m	1.6	2.4	2.1	2.7	1.8	1.5	2.3	1.6	1.9	2.2	2.9		3.2
garums l, m	2.4		2.7	3.3	2.4	2.1	3.4		3.2	2.8	4.1	4.5	4.2
Platums b m	1.6	2.4	2.1	2.7	1.8	1.5	2.3	1.6	1.9	2.2	2.9		3.2
Pamatu dati	Varianta numurs
Dziļums d1 , m	3.1	2.2	2.5	3.3		2.9	2.3	3.1	2.2	1.5	2.8	2.1	2.4
Spiediens, kPa
Atsevišķa pamata zoles izmēri, m
platums b m	2.5	3.3		2.9	1.5	2.8	2.1	2.3	3.1	2.2	2.7	1.8	1.5
garums l, m	3.3	4.2	2.4	3,6	2.7	3.3	2.4		4.5	4.5	4.1	1.8	2.1
Sloksnes pamatnes izmēri
Platums b m	2.5	3.3		2.9	1.5	2.8	2.1	2.3	3.1	2.2	2.7	1.8	1.5

Rašanās, augsnes slāņu skaits (IGE), IGE indikatoru vērtības tiek ņemtas konkrētam variantam saskaņā ar att. 1, cilne. 1 un 2. tabula.

Spiediens uz zemi, kas norādīts 4.1. tabulā, attiecas uz atsevišķiem un lentveida pamatiem.

Patstāvīgi studējot tēmu, veikt norēķinu aprēķinus atsevišķiem un lentveida pamatiem.

Piemērs 4.1.

b = 1,8 m, l = 2,5 m, d 1 = 1,8 m, p n = 240 kPa. Informācija par augsnēm ir sniegta 4.3. attēlā.

Mājsaimniecības spiediens pamatu līmenī

σzg= g 1 d 1= 19*1,8 = 34,2 kPa.

Papildus spiediens zem pamatu pamatnes

p o = r n –σzg = 240 - 34,2 = 205,8 kPa.

Elementārais slāņa biezums

h=0,4b=0,4 *1,8 = 0,72 m.

Pamatu pamatnes malu attiecība

h = l / b \u003d 2,5 / 1,8 \u003d 1,39 ≈ 1,4.

1. punkts (i = 1), z 1 \u003d 0,72 m;

x=2z 1 /b = 2*0,72 /1,8 = 0,8, a = 0,848;

σz 1=a p o = 0.848 *205,8 = 174,5 kPa.

σ z с1 = (205,8 + 174,5) / 2 = 190,15 kPa;

Stress no augsnes paša svara

σzq 1 = σzg+h 1 g 1.= 34,2 + 0,72 *19 = 47,88 kPa.

2. punkts(i = 2). Ja šo punktu paņem 0,72 m zemāk, tas būs 2. slānī. Tā kā laukumam jābūt vienādai saspiežamībai, punkts jāatrodas uz robežas starp slāņiem. Tāpēc attālums no zoles līdz punktam būs z 2 \u003d 1,05 m, un otrās sekcijas biezums būs

h 2 = 1,05 - 072 = 0,33 m:

x = 2 *1,05 / 1,8 = 1,17 , a=0,694,

σz 2= 0,694 *205,8 = 142,8 kPa,

σ z с2 = (174,5 + 142,8)/2=158,6 kPa,

σzq 2 = 47,88 + 0,33 *19 = 54,15 kPa.

3. punkts(i = 3). Tabulas lietošanas ērtībai, lai izvairītos no interpolācijas, atrodot no tās vērtības​a, ņemsim z 3 \u003d 1,44 m. Trešās sekcijas biezums būs h 3 =1,44 - 1,05 = 0,39 m.

x \u003d 2 * 1,44 / 1,8 \u003d 1,6; a=0,532;

σz 3 = 0,532 *205,8 = 109,5 kPa;

σ z c3 \u003d (142,8 + 109,5) / 2 \u003d 126,1 kPa;

σzq 3 =54,15+0,39*20,3 = 62,1 kPa.

4. punkts(i = 4). Sekcijas biezums 0,72 m, z = 2,16 m.

x = 2 *2,16 / 1,8 = 2,4 ; a=0,325;

σz 4 = 0,325*205,8 = 66,9 kPa;

σ z c4 \u003d (109,5 + 66,9) / 2 \u003d 88,2;

σzq 4 = 62,1+ 0,72*20,3 = 76,7 kPa.

Tālāk norādītajiem punktiem spriegumi tiek aprēķināti līdzīgi. Visu veikto aprēķinu rezultāti ir doti tabulā. 4.2.

7. punktā nosacījuma σ zi ≈0,2σ zqi kreisā un labā daļa (tabulā atzīmēta ar pelēku krāsu) atšķiras par 2,39 kPa, mazāk par 5 kPa. Līdz ar to sablietētās zonas robežu var ņemt šajā vietā 4,32 m dziļumā no pamatu pamatnes. Šajā dziļumā esošās augsnes ir pamats.

4.2. tabula

Punkta numurs	Slāņa numurs	Z V m	Sveiki V m	x=2 z/b	a	σzi kPa	σ zс i kPa	σzq kPa	0,2σzq kPa
					1,000	205,8		34,2	-
	0,72	0,72	0,8	0,848	174,5	190,1	47,88	9,6
	1,05	0,33	1,17	0,694	142,8	158,6	54,15	10,83
		1,44	0,39	1,6	0,532	109,5	126,1	62,1	12,42
	2,16	0,72	2,4	0,325	66,9	88,2	76,7	15,34
	2,88	0,72	3,2	0,21	43,22	55,06	91,3	18,26
	3,6	0,72	4,0	0,145	29,8	36,51	105,9	21,18
		4,32	0,72	4,8	0,105	21,61	25,7	120,0	24,0

Melnraksts ir

ѕ= 0,8[(190,1 *0,72+158,6 *0,33)/7200+(126,1 *0,39+88,2 *0,72+55,06 *0,72+36,51 *0,72)/12000 ++25,7 *0,72/16000] = 0,034 m.=3,4 cm.

Sloksnes pamatu norēķinu aprēķina tādā pašā secībā. Ar vienādu spiedienu uz zemi un vienādu zoles platumu aprēķinātie nosēdumi izrādās atšķirīgi. Lai noskaidrotu tā iemeslu salīdzināt stresa diagrammas.

Secinājums.

Nedrīkst aizmirst, ka zem pamatiem atvēlētā grunts kolonna ir pamatu modelis, kura deformācijas tiek noteiktas, balstoties uz hipotēzēm par spriegumu sadalījumu grunts masā, deformējamās zonas robežas izvietojumu un augsnes saspiežamība. Pieņemto vienkāršojumu dēļ aprēķinos izmantotie modeļa parametri atšķiras no reālās augsnes parametriem. Rezultātā aprēķinātie norēķini praksē parasti nesakrīt ar faktiskajiem pamatu norēķiniem. Tāpēc norēķinu aprēķini, izmantojot slāņu summēšanas metodi, ir aptuveni.

Slāņa pa slāņa summēšanas metodi, izmantojot spriegumu noteikšanai stūra punktu metodi, var noteikt blakus esošo pamatu iesēdumu.

Jāņem vērā, ka pamatu nosēšanās nenotiek uzreiz pēc slodzes uzlikšanas, bet gan lēnām palielinās ar laiku. Augsnes deformācijas ilgumu var aptuveni aprēķināt vai ņemt no novērojumiem.

Jautājumi pašpārbaudei.

1. Kāds lēmums tiek pieņemts par pamatu projekta aprēķināšanai?

2. Kādas grūtības rodas, aprēķinot nodibinājumu norēķinus?

3. Kādā secībā tiek aprēķināts norēķins?

4. Kā tiek noteikta sablīvētās zonas robežas pozīcija?

5. Kā tiek ņemta vērā pamatu grunts atšķirīgā saspiežamība?

6. Kāda ir slāņu summēšanas metodes uzticamība?