Principalele caracteristici ale compresibilității solurilor sunt modulul de deformare totală E sau coeficientul de compresibilitate relativă, coeficientul de dilatare transversală (raportul lui Poisson) și coeficientul de presiune laterală.

1. Factorul de compresibilitate relativă. La calcularea sedimentului este adesea folosit factor de compresibilitate relativă, care este determinată de formula:

Exprimăm expresia din formulele și . Echivalăm părțile corecte ale acestor expresii, le rezolvăm în funcție de mv , primim:

Sau mv *p i =s i /h

Acea. coeficientul de compresibilitate relativă este egal cu tirajul relativ s i/h pe unitatea de presiune efectivă.

2. Modulul de deformare totală E este coeficientul de proporționalitate dintre tensiuni și deformații relative. Se determină în condiții de teren și de laborator. Cea mai comună metodă este de a efectua teste de compresie cu prelucrarea lor ulterioară. În acest caz, modulul de deformare totală va fi egal cu:

;

Unde β - coeficient ținând cont de imposibilitatea expansiunii laterale a solului (pentru nisipuri și lut nisipos β = 0,76, lut β = 0,63, argilă β = 0,42.

La testarea solului cu un diametru d ștampila conform rezultatelor testelor de laborator, E determinat prin calcul prin formula

E \u003d (1-ν 2) * w * d * ∆p / ∆S

3. Coeficient de presiune laterală ξ se consideră raportul dintre creșterea presiunii laterale (sau ) și creșterea presiunii verticale efective cu absența obligatorie a deformațiilor laterale:

Conform datelor experimentale, valorile coeficienților de presiune laterală variază în următoarele limite: pentru soluri nisipoase ξ = 0,25-0,37, argilă ξ = 0,11-0,82. Valoare ξ se determină în dispozitivele de compresie triaxială.

4. Coeficientul de dilatare transversală ν sol (raportul lui Poisson) este egal cu raportul deformațiilor orizontale relative ale probei ε x la verticală relativă εz , adica...

STANDARD DE ORGANIZARE

deformare
și caracteristicile de rezistență
Solurile argiloase jurasice ale Moscovei

STO 36554501-020-2010

Moscova

cuvânt înainte

Detalii standard:

1 DEZVOLTAT ȘI INTRODUS de laboratorul de tehnologii electrice (șeful laboratorului - candidat științe tehnice Kh.A. Dzhantimirov) NII-OSB im. N.M. Gersevanov - Institutul SA „NIC „Construcții” de conducere. științific colaborator, dr. tehnologie. Științe O.I. Ignatova

3 APROBAT SI INTRODUS PRIN Ordinul Nr. 27 din 10 februarie 2010, Director General OAO NITs Stroitelstvo

4 INTRODUS PENTRU PRIMA Oara

Introducere

În legătură cu dezvoltarea intensivă în ultimii ani la Moscova a clădirilor înalte și înalte cu o parte subterană adâncă și structuri subterane, a devenit necesară evaluarea proprietăților de construcție a solurilor la adâncimi mari. Aceste soluri includ soluri din perioadele Jurasic, Cretacic și Carbonifer.

Evaluarea caracteristicilor acestor soluri pe baza generalizării statistice a datelor de arhivă acumulate ale cercetărilor inginerești și geologice este o sarcină urgentă.

Pentru a efectua lucrările, au fost colectate materiale de arhivă ale testelor de laborator și de teren ale solurilor pre-cuaternare ale Moscovei din rapoartele privind studiile inginerești și geologice ale a 40 de organizații care desfășoară lucrări de cercetare în oraș, care au fost înaintate institutului pentru obiecte de proiectare specifice.

Acest standard oferă rezultatele studiilor pentru Jurasic J 3 soluri argiloase.

Rezultatele studiilor privind relația dintre modulul de deformare conform datelor testelor de ștampilă și rezistivitatea solului sub conul sondei pentru argilele jurasice de la Moscova sunt date în lucrare, dar s-au bazat pe puțin material statistic.

Pe baza studiilor efectuate pentru solurile argiloase din Jurasic, au fost întocmite tabele cu valorile standard și calculate ale caracteristicilor de rezistență și deformare și au fost stabiliți coeficienții de trecere de la modulele de deformare de compresie la ștanțare. Pentru aceste soluri s-a obtinut si o ecuatie de estimare a modulului de deformare pe baza rezultatelor sondajului static. Rezultatele cercetării sunt publicate în lucrare.

Aceste rezultate sunt recomandate a fi utilizate în practica cercetărilor inginerie-geologice, proiectarea și construcția bazelor și fundațiilor, ceea ce va crește fiabilitatea caracteristicilor de deformare și rezistență utilizate în calculele de bază.

STANDARD DE ORGANIZARE

CARACTERISTICI DE DEFORMARE SI REZISTENTA SOLURI LUTILE JURASICE DIN MOSCOVA Caracteristici de deformare și rezistență a solurilor argiloase jurasice din Moscova

Data introducerii 25-02-2010

1 domeniu de utilizare

1.1 Acest standard internațional acoperă determinarea caracteristicilor de deformare și rezistență ale Jurassicului J 3 soluri argiloase ale Moscovei. Aceste soluri au fost reprezentate de următoarele depozite: J 3 ν - stadiul volgian; J 3 bou- Nivelul Oxford și J 3 cl- Stadiul callovian. În tabel. sunt date intervalele de variație și valorile medii ale principalelor caracteristici fizice ale solurilor acestor depozite.

1.2 Standardul are scopul de a determina valorile normative și de proiectare ale caracteristicilor de deformare și rezistență ale solurilor în funcție de tabele și ecuații, în funcție de caracteristicile fizice ale acestora și de datele de sondare statică.

1.3 Tabelele și ecuațiile pentru determinarea valorilor standard și calculate ale caracteristicilor de deformare și rezistență ale solurilor sunt recomandate pentru a fi utilizate pentru calculele preliminare ale fundațiilor și fundațiilor clădirilor și structurilor de nivelul I de responsabilitate și calculele finale ale bazelor și fundațiilor de clădiri şi structuri de nivel II şi III de responsabilitate.

Index	valori caracteristice	ρ , t/m 3	e	w L, %	Ip, %	eu L	h, m
J 3 ν		1,72	0,48			0,25
		2,14	1,14			0,90
	In medie	1,92	0,77			0,29
J 3 bou		1,62	0,82			0,26
		1,93	1,52			0,40
	In medie	1,75	1,20			0,04
J 3 cl		1,74	0,60			0,36
		2,04	1,22			0,35
	In medie	1,84	0,98			0,06

2 Referințe normative

Sondarea statică a solurilor a fost efectuată cu o sondă de tip II în conformitate cu GOST 19912.

Testele de compresie ale solurilor au fost efectuate în conformitate cu GOST 12248 pentru soluri cu umiditate naturală. Pentru cercetare s-au folosit rezultatele testelor cu o sarcină verticală finită R≥ 0,5 MPa. Valorile modulelor de compresie de deformare au fost calculate în intervalul de sarcini 0,2 - 0,5 MPa.

Valori φ Și Cu au fost determinate conform datelor testelor de forfecare consolidate-drenate ale solurilor cu umiditate naturală în conformitate cu GOST 12248.

Caracteristicile fizice ale solurilor au fost determinate în conformitate cu GOST 5180.

3.3 Pentru alcătuirea tabelelor cu valorile standard și calculate ale caracteristicilor de deformare și rezistență ale solurilor în timpul prelucrării statistice a materialelor s-a utilizat aparatul de analiză de corelare și regresie, care permite stabilirea corelațiilor și ecuațiilor de regresie între caracteristicile mecanice E, φ Și Cu pe de o parte, și caracteristicile fizice și datele de sondare statică q cu altul. Etanşeitatea conexiunii este caracterizată de coeficientul de corelaţie Rși abaterea medie pătrată (standard). S(aplicație).

În analiza corelației au fost utilizate următoarele caracteristici fizice: numărul de plasticitate eu p ca indicator al tipului sau al conținutului de argilă al solului; factor de porozitate e ca indicator al densității solului în apariția naturală și indicator al fluidității eu L ca indicator al stării solului din punct de vedere al consistenţei.

3.4 S-au efectuat studii de corelații între valorile standard ale caracteristicilor mecanice și fizice și rezistența la sondare q, definită ca media aritmetică a unor valori particulare pentru elementele inginerie-geologice identificate în timpul sondajelor (IGE) (GOST 20522).

Pentru a determina valorile standard și de proiectare E, φ Și Cu conform tabelelor și ecuațiilor, este necesar să se utilizeze valorile standard ale caracteristicilor fizice și rezistenței la sondare q pentru IGE.

4 Determinarea modulului de deformare din caracteristicile fizice

4.1 Valori orientative pentru modulul de deformare al câmpului E ar trebui luate conform ecuației () sau tabelului. , întocmit pe baza prelucrării statistice a rezultatelor testării solurilor cu ștampilă și presionmetru (Fig. ).

Rata randamentuluieu L	Valori standard ale modulului de deformare E, MPa, cu coeficient de porozitate e egal cu
	0,6 - 0,7	0,8 - 0,9	1,0 - 1,1	1,2 - 1,3	1,4 - 1,5
0,25 ≤ eu L ≤ 0
0 < eu L ≤ 0,25
0,25 < eu L ≤ 0,5
0,5 < eu L ≤ 0,75

Poza 1- Dependența modulului de deformare în funcție de datele matriței ( E m) Și
presiunemetru ( En) teste ( n IGE = 75; n i= 280) pe coeficient
porozitate eși debitul eu L pentru solurile argiloase jurasice:
eu L:1 - (-0,25); 2 - 0,0; 3 - 0,25; 4 - 0,5; 5 - 0,75

5 Determinarea modulului de deformare din datele de sondare statică

5.1 Valori orientative pentru modulul de deformare al câmpului E trebuie luată în funcție de rezistivitatea solului de sub conul sondei q conform ecuației (), obținută pe baza prelucrării statistice a rezultatelor încercării solurilor cu ștampilă, presiometru și sondare statică (Fig. ).

Figura 2- Dependenta de modulul de deformare E conform timbrului
și teste de presiune din rezistivitatea solului
sub conul sondei q :
puncte experimentale: 1 - Pentru J3ox; 2 - Pentru J 3 v; 3 - dependenta E = f(q)

6 Coeficienți de tranziție de la modulul de compresie la modulul de ștanțare

6.1 Factori de conversie m k de la modulul de compresie de deformare la modulul de ștampilare trebuie luat sau, în funcție de coeficientul de porozitate eși debitul eu L(Tabelul ), sau în funcție de numărul de plasticitate eu pși debitul eu L(masa).

Rata randamentuluieu L	Valorile coeficientuluim kcu coeficient de porozitate e egal cu
	0,6 - 0,8	0,9 - 1,1	1,2 - 1,5
0,25
0,25
0,75

Rata randamentuluieu L	Valorile coeficientuluim kcu număr de plasticitateIp egal cu
	≤ 7	8 - 17	18 - 30	31 - 50
0,25
0,25
0,75

Figura 3- Dependenta de coeficient m k din coeficientul de porozitate e
și debitul eu L pentru solurile argiloase jurasice
(n = 32; m k = 2,47 + 0,53e - 1,60eu L; R = 0,79; S = 0,42):
eu L:

Figura 4- Dependenta de coeficient m k asupra numărului de plasticitate eu p
și debitul eu L pentru solurile argiloase jurasice
(n = 32; m k = 2,51 + 0,02eu p - 1,24eu L; R = 0,83; S = 0,38):
eu L:1 - (-0,25); 2 - 0,0; 3 - 0,25; 4 - 0,5; 5 - 0,75

La folosirea coeficienților m k conform tabelului și pentru a corecta modulele de compresie de deformare, acestea din urmă ar trebui să fie calculate în intervalul de presiuni verticale de 0,2 - 0,5 MPa, iar valorile coeficientului β , ținând cont de imposibilitatea expansiunii laterale a solului într-un dispozitiv de compresie, este de 0,4 pentru argile, 0,62 pentru lut și 0,72 pentru lut nisipos.

7 Determinarea caracteristicilor de rezistență din caracteristicile fizice

7.1 Valori normative ale caracteristicilor de rezistență ale solurilor argiloase jurasice - unghiul de frecare internă φ si aderenta specifica Cu obținute din rezultatele testelor de forfecare a solului consolidat-drenat (CD) trebuie determinate în funcție de numărul de plasticitate eu pși debitul eu L conform ecuațiilor () și () sau tab. (Fig. și):

Rata randamentuluieu L Denumirea caracteristică Valori standard φ ° și Cu, kPa, cu număr de plasticitateeu p, %, egal cu ≤ 1 8 - 17 18 - 30 31 - 40 41 - 50 0,25 ≤ eu L ≤ 0 φ ° Cu, kPa 0 < eu L ≤ 0,25 φ ° Cu, kPa 0,25 < eu L ≤ 0,5 φ ° Cu, kPa 0,5 < eu L ≤ 0,75 φ ° Cu, kPa 7.2 Valori de proiectare φ Și Cu ar trebui calculate pe baza valorilor standard (Tabelul ), reducându-le cu valoarea intervalului de încredere Δ, calculat conform metodei adj. 2 SRT cu probabilitate de încredere α = 0,85 și α = 0,95 (SP 50-101). Intervalul de încredere Δ pentru φ Și Cu este: Δ φ = 1° Δ Cu= 7 kPa (la α = 0,85); Δ φ = 2° Δ Cu= 11 kPa (la α = 0,95). Figura 5- Dependenţa unghiului de frecare internă φ ° din numărul de plasticitate eu pși debitul eu L anexa a J 3v- Depozitele din Jurasic superior din stadiul Volgian J3ox- Depozitele din Jurasic superior din stadiul Oxfordian J 3cl- Depozitele din Jurasic superior din stadiul Callovian ρ - densitatea solului e- coeficientul de porozitate a solului eu p- numărul de plasticitate a solului eu L- indicele de fluiditate a solului h- adâncimea prelevarii de probe de sol sau testarea cu o ștampilă (presometru) E w - modulul de deformare conform rezultatelor încercărilor cu ștampila E n - modulul de deformare conform rezultatelor încercărilor presionometrice q- rezistivitatea solului sub conul sondei în timpul sondajului static KD - tăierea solului consolidat-drenat R- coeficient de corelație S- abatere standard (abatere standard) Anexa B Pentru a studia relația dintre mecanică lași fizice x i caracteristici, s-a folosit aparatul de analiză corelație-regresie. Calculele au fost efectuate pe un computer folosind un program standard care prevede construirea unei dependențe liniare a formei Pentru a aproxima o dependență neliniară, se folosește cel mai adesea un polinom sau o ecuație de gradul 2 sau 3. Totuși, datorită faptului că estimările statistice din teoria corelației sunt dezvoltate doar pentru dependențe liniare, dependențele neliniare trebuie convertite în cele liniare prin modificarea variabilelor. m- numărul mediu de definiții φ Și Cuîn IGE; n- numărul total de valori standard φ Și Cu(numărul total de IGE); d 2 - funcțional care caracterizează modificarea lățimii intervalului de încredere de-a lungul dependenței. Trebuie remarcat faptul că valoarea d 2 /n la acele valori n, care a avut loc în eșantionul de date experimentale studiat, s-a dovedit a fi neglijabil. Valori estimate φ Și Cu calculate cu probabilități de încredere α = 0,85 și α = 0,95, reglementate

Planul cursului:

1. Dispoziții generale.

2. Proprietățile de deformare ale solurilor datorită condițiilor naturale.

3. Proprietățile de deformare ale solurilor datorită sarcinii externe.

4. Deformari elastice.

5. Factori care determină proprietățile elastice ale solurilor.

6. Mecanismul deformarilor plastice.

7. Construirea unei curbe de compresie.

8. Indicatori de deformare.

9. Consolidarea solului.

10. Presiune eficientă și neutră.

11. Metodă de determinare a proprietăților de deformare a solurilor.

1. Dispoziții generale

Proprietățile mecanice ale solurilor se manifestă atunci când sunt expuse la sarcini externe.

Proprietățile mecanice sunt împărțite în următoarele tipuri:

- deformare;

- putere;

- reologice.

Proprietăți de deformare caracterizează comportamentul solului la sarcini care nu le depășesc pe cele critice. Adică nu duc la distrugerea solului.

Proprietăți de rezistență caracterizează comportamentul solului la sarcini egale sau mai mari decât cele critice și se determină numai atunci când solul este distrus.

Proprietăți reologice caracterizează comportamentul solului sub sarcini în timp.

Deformarea este mișcarea particulelor corpului sub acțiunea solicitărilor mecanice.

În documentele de reglementare se folosește termenul deformare a solului, în timp ce aceste deformații nu sunt asociate cu sarcini externe, cum ar fi deformațiile de umflare etc.

Prin urmare, termenul de proprietăți de deformare a solurilor în practică ar trebui să fie distins prin tipul de impact asupra solului:

1. Deformații asociate cu impactul condițiilor naturale asupra solului.

2. Deformații asociate cu încărcarea exterioară a solului.

2. Proprietăţile de deformare ale solurilor datorită condiţiilor naturale

deformare umflată evaluat prin indicele εSW (tulpina de umflare relativă). Calculat după cum urmează (Figura 7.1):

ε SW = h h

unde h este înălțimea inițială a eșantionului;

∆h este creșterea înălțimii probei în timpul înmuiării acesteia.

Figura 7.1 - Schema de calcul a deformarii relative a umflaturii

Natura umflăturii - umflarea apare datorită separării moleculelor soluției apoase a rețelei structurale de cristale.

Deformarea tasării se estimează prin indicatorul εS (deformarea relativă a tasării) care se calculează după cum urmează (Figura 7.2):

Figura 7.2 - Schema de calcul a deformarii relative a tasarii

Natura tasării - atunci când solul este înmuiat, legăturile structurale sunt distruse și solul fără sarcină poate fi deformat.

Se evaluează înghețul prin indicele de deformare relativă a înghețului εfn, care este determinat de formula (Figura 7.3):

				h din − h o

unde hof este înălțimea solului înghețat;

ho este înălțimea inițială a solului, înainte de îngheț.

Figura 7.3 - Schema de calcul a deformației relative a înghețului solurilor

Natura înghețului - cu o scădere a temperaturii< 0 °С вода в порах грунта замерзает и расширяется, что вызывает деформацию грунта.

Tipurile de mai sus de deformare a solului sunt asociate cu factori naturali. Mai jos luăm în considerare deformațiile asociate cu încărcarea solului.

3. Proprietăţile de deformare ale solurilor datorită sarcinii exterioare - prevederi generale

A). Conceptul de stres. b). Tipuri de deformații.

V). Relația dintre stres și efort.

A). Conceptul de stres

Pentru a înțelege acest material, luați în considerare conceptele de tensiuni în sol.

Sarcinile exterioare transmise solului sunt tensiuni mecanice care sunt o măsură a acestor forțe externe (figura 7.4). Sub stres mecanic se înțelege forța care acționează asupra unei unități de suprafață a solului.

Figura 7.4 - Schema de distribuție a forțelor externe și interne care acționează în volumul solului în punctul M

Figura 7.4 arată că orice punct din masa solului (M) este afectat de trei forțe (P). Aceste forțe sunt descompuse în tensiuni normale (σ) și tangenţiale (τ). Tensiunile normale acționează de-a lungul normalei la locație, iar tangentele acționează de-a lungul acesteia (Figura 7.5).

		τ yz	τxz
					τzx
				τ yx
		τ zy
			τ yx

Figura 7.5 - Componentele tensiunilor de forfecare (τ ij ) si normale (σ i ).

Totalitatea tuturor tensiunilor pentru toate platformele care trec prin punctul M caracterizează starea de solicitare în punctul respectiv. Este determinat de tensorul tensiunii (Tσ), ale cărui componente sunt trei normale (σ x, σ y, σ z) și șase tangențiale (τ xy = τ ux, τ yz = τ zy, τ zx = τ xz) stresuri.

b). Tipuri de deformații

În funcție de tipul de sarcină aplicată pe sol, se disting următoarele tipuri de deformații:

– liniar;

- tangente;

- voluminoase.

Deformații liniare datorită tensiunilor normale (σ). Pe mine-

Roiul de deformații liniare este deformația liniară relativă (e), care este determinată de formula:

e = h h0

∆h

unde h 0 este înălțimea inițială a probei; h este înălțimea probei când este încărcată;

∆h este incrementul (scăderea) lungimii probei în timpul încărcării acestuia.

Deformații tangențiale din cauza tensiunilor de forfecare (τ). Măsura deformațiilor tangențiale este deformarea relativă de forfecare (γ), care este determinată de formula:

γ =
l h 0 o

unde h o este înălțimea inițială a probei;

s este valoarea de forfecare sub influența tensiunilor de forfecare.

Deformari de volum din cauza sarcinii totale asupra corpului. Măsura deformațiilor volumetrice este deformarea volumetrică relativă (e v ), care este determinată de formula:

e v = V V

unde V este volumul inițial al corpului;

V1 este volumul corpului obținut la încărcare;

V este modificarea absolută a volumului sub încărcare.

V = V V − V1

V). Relația dintre tensiuni și deformațiile solului

Una dintre principalele probleme în știința solului (mecanica solului) este stabilirea unei relații între tensiunile și deformațiile din sol.

ÎN În general, această relație este neliniară și depinde de mulți factori. Este imposibil să luăm în considerare toți factorii, prin urmare, până acum nu există nicio ecuație care să descrie aceste interacțiuni.

ÎN știința solului (mecanica solului) utilizează ecuațiile lui Hooke.

Legea lui Hooke este scrisă după cum urmează:

– pentru deformari liniareσ = Е·e , unde Е este modulul lui Young (modulul de elasticitate);

– pentru deformari tangentialeτ = γ·G , unde G este modulul de elasticitate la forfecare;

– pentru deformatii volumetriceσ v = K e V , unde K este modulul vrac.

În practică, atunci când se prezică stabilitatea structurilor de inginerie, deformațiile liniare e sunt cele mai utilizate pe scară largă. Tangenta și volumetrice sunt utilizate în rezolvarea unor probleme particulare. Prin urmare, mai jos ne vom concentra asupra deformațiilor liniare.

Deformații liniare

Când se aplică o sarcină externă solului, în acesta apar inițial deformații elastice, apoi plastice și distructive (Figura 7.6).

ei

e n e r

Figura 7.6 - Schema formării deformațiilor elastice (1), plastice (2) și distructive (3)

4. Deformatii elastice

Sub deformații elastice (volumice) ale solului înţelege deformarea

mentiuni care se refac atunci când forțele care le provoacă sunt eliminate (înlăturate) (Figura 7.7).

a) Mecanismul deformarii elastice în continuare: la încărcarea solului, în acesta apar tensiuni normale și forfecare. Tensiunile normale determină o modificare a distanței dintre atomii rețelei cristaline. Îndepărtarea sarcinii elimină cauza cauzată de modificarea distanței interatomice, atomii revin la locul lor inițial și deformația dispare.

Dacă tensiunile normale ating valorile forțelor legăturilor interatomice (mărimea legăturilor structurale din sol), atunci fractura fragilă a solului are loc prin separare.

Structura

Figura 7.7 - Schema formării deformaţiilor elastice la nivelul: 1 - cristalului; 2 - racord structural; 3 - sol

Dependența grafică a stresului și a deformațiilor solului este prezentată în Figura 7.8.

	e arr.

Figura 7.8 - Dependența solicitărilor și deformațiilor solului sub sarcină OA și descărcare AO

Figura 7.8 arată că sub încărcare, solul este deformat de-a lungul segmentului OA de-a lungul unei dependențe liniare. La descărcare, solul își reface complet forma, fapt dovedit de ramura de descărcare AO, care repetă ramura de încărcare OA.

De aici deformarea e arr. este partea elastică a deformației totale.

b) Măsurarea deformaţiilor elastice este modulul de elasticitate (modulul Young), care este determinat de dependență (Figura 7.9):

E = σ

e arr.

unde σ este stresul; e prod. este deformarea relativă a solului.

e prod.

Figura 7.9 - Schema de determinare a modulului lui Young

Măsura deformațiilor transversale este raportul lui Poisson, care este determinat de formula:

μ = e trans.

unde e trans - deformații transversale relative.

e trans. =dd

e prod - deformatii longitudinale relative.

e prod. = h h

c) Metoda de determinare a proprietatilor elastice rasele includ:

– fabricarea unui eșantion sub formă de cilindru cu un raport de înălțime ( h) la diametrul (d) egal cu 2 ÷ 4;

– încărcarea probei printr-o presă;

– măsurarea deformațiilor longitudinale și transversale la fiecare etapă de încărcare;

– calculul indicatorilor.

5. Factori care determină proprietățile elastice ale solurilor

Principalii factori care determină proprietățile elastice ale rocilor includ:

– fracturare (porozitate);

– legături structurale;

– compozitia minerala.

Deformațiile elastice se manifestă în mare măsură în solurile stâncoase, în cele dispersate au o importanță subordonată. Prin urmare, luăm în considerare factorii care afectează proprietățile elastice ale solurilor, pe grupe.

Solurile stâncoase

În majoritatea solurilor stâncoase, regiunea elastică este păstrată până la solicitări care sunt 70-75% din cele distructive.

Fracturare (porozitate)

Influența fracturării și a porozității asupra proprietăților elastice ale solurilor este semnificativă. Figura 7.10 arată dependența modulului elastic de porozitate.

Figura 7.10 - Dependența modulului elastic (E) al solurilor de compoziție diferită de porozitate (n):

1 – migmatite și granitoide;

2 - granite;

3 – gabro și diabază;

4 - labradorite;

5 – cuarzite feruginoase;

6 - cuarzite si gresii;

7 – soluri carbonatice;

8, 9, 10 - efuzive bazice, medii și acide; 11 - tufuri și pâraie de tuf.

Figura 7.10 arată că cu o creștere a porozității de la 1 la 20%, modulul elastic scade cu un factor de 8. Un model similar este, de asemenea, caracteristic solurilor fracturate (Figura 7.11). Cu o creștere a fracturării, modulul elastic E scade cu un factor de 3.

Figura 7.11 - Dependenta modulului dinamic de elasticitate (DE) al solurilor de gradul de perturbare tectonica:

I - slab fracturat;

II - moderat fracturat;

III - puternic fracturat;

1 - gabro-dolerite;

2 – bazalt porfiritic;

3 – calcare, dolomite, marne;

4 – gresii, siltstones si noroioase;

5 - minereuri de pirotită-calcopirită.

Compoziția minerală

Parametrii elastici sunt afectați destul de puternic. Cu alte lucruri egale, constantele elastice ale solului vor fi cu atât mai mari, cu cât aceste constante sunt mai mari pentru mineralele care formează roca.

Conexiuni structurale

Sunt factorul determinant, dupa fracturare, influentand proprietatile elastice ale solurilor. Da, în solurile magmatice, unde cimentul este roca-mamă a magmei, modulul de elasticitate se va modifica de la E = 40÷ 160 GPa. ÎN metamorfic, unde cimentul este rocă-mamă de recristalizare, valorile modulului de elasticitate sunt mai mici – Е = 40÷120 GPa. ÎN roci sedimentare, unde cimentul este săruri precipitate din soluții de infiltrare, valoarea modulului este minimă - E = 0,5 ÷ 80 GPa (Figura 7.12).

Figura 7.12 - Relația dintre materialul legăturilor structurale rigide

Și modulul de elasticitate al solurilor stâncoase

La Pentru solurile dispersate, modulul elastic este determinat în principal de tipul de legături structurale (Figura 7.13). Deci, în argile dure, cu structuri rigide,

legături, E = 100 ÷ 7600 MPa, în fluid-plastic, unde practic nu există legătură, modulul este E = 2,7 ÷ 60 MPa, adică E scade de 30 ÷ 100 de ori.

solid (rigid) fluid-plastic (apă-caloid)

Figura 7.13 - Relația dintre tipurile de legături structurale și modulul de elasticitate pentru argilă

Valorile numerice ale unor soluri stâncoase și semi-stâncoase sunt date în Tabelul 7.1.

Tabel 7.1 - Valorile caracteristicilor proprietăților elastice ale rocilor stâncoase și semi-stâncoase

	Modul elastic,	Coeficientul secțiunii transversale
	103 MPa (a lui Jung)	tulpina (Poisson)
calcar slab
Gresie densă
Gresie slabă

1 mPa - 10 kgf/cm2

6. Mecanismul deformarilor plastice

Deformațiile plastice sunt înțelese ca deformații care nu se refac atunci când forțele care le provoacă sunt eliminate (înlăturate) (Figura 7.14).

În forma clasică, deformațiile plastice în corpurile elastice se formează după cum urmează: atunci când un material este încărcat, în el apar tensiuni normale și de forfecare. Sub acțiunea tensiunilor de forfecare, o parte a cristalului se mișcă în raport cu cealaltă. Când sarcina este îndepărtată, aceste deplasări rămân, adică apare deformarea plastică (vezi Figura 7.14). Tensiunile normale formează deformații elastice.

Figura 7.14 - Schema deformarii plastice si ruperii ductile sub actiunea tensiunilor de forfecare:

A – zăbrele nestresate;

b – deformare elastică;

c – deformare elastică și plastică; d – deformare plastică;

e, f - fractură plastică (vâscoasă) ca urmare a unei tăieturi

Un corp elastic este înțeles ca un material în care nu există pori și fisuri. Solurile au întotdeauna pori și crăpături. Prin urmare, mecanismul de formare a deformațiilor plastice este oarecum diferit de cel clasic.

La încărcarea solurilor, în special cele dispersate, foarte poroase, în ele apar tensiuni normale și de forfecare. Sub acțiunea tensiunilor normale se formează inițial deformații elastice (nesemnificative), apoi, datorită reducerii porilor din sol, particulele de sol se deplasează unele față de altele. Aceste mișcări sub acțiunea tensiunilor normale se termină atunci când spațiul porilor este umplut cu particule de sol. După aceea, conform schemei clasice, intră în joc tensiunile tangenţiale, care formează partea clasică a deformaţiilor plastice.

	σ sigiliu
	∆h1	∆h2
Figura 7.15 - Schema formării deformațiilor plastice în sol:
a - starea inițială a solului;
b - solul aflat la solicitari normale
	compactat (comprimat) (σ compactat)
c - sol (particule) sub acţiunea solicitărilor de forfecare
	mutat (mutat).
Prin urmare, deformația relativă totală (totală) a solului:

e plin. = e total. =			h1 + h2
e szh. =			e s .p . =

Astfel, în sol, deformațiile plastice (e p . ) constau de fapt în deformații compresive ( e compress. ) și plastice propriu-zise e s.p. , adică

e p. \u003d e szh. + e s.p. = e total

În același timp, proporția deformațiilor plastice adecvate în compoziția celor generale este nesemnificativă. Prin urmare, în practică, geologii lucrează cu deformarea compresivă, pe care o numim compresibilitate.

Compresibilitatea este înțeleasă ca capacitatea solurilor de a scădea în volum (a aseza) sub influența presiunii externe (stresuri normale).

7. Construirea unei curbe de compresie

Indicatorii de compresibilitate sunt determinați în laborator în condiții unidimensionale

problema noah (liniară). Astfel de tipul de testare a solului, fără posibilitatea de dilatare laterală, se numește compresie, iar dispozitivul se numește odometru (Figura 7.16).

Figura 7.16 - Schema unui dispozitiv de compresie (odometru) 1 - odometru, 2 - sol, 3 - piston, P - sarcină

La încărcarea solului într-un dispozitiv de compresie, diametrul probei nu se modifică. Prin urmare, deformația verticală relativă a solului este egală cu modificarea relativă a volumului, adică.

unde h 0 este înălțimea inițială a probei de sol;

h este modificarea înălțimii probei sub presiune; V 0 - volumul inițial al probei de sol;

V este modificarea volumului probei sub presiune.

Întrucât compactarea solului se produce în principal din cauza scăderii volumului porilor, deformarea la compresiune a solului este exprimată printr-o modificare a valorii coeficientului de porozitate (Figura 7.17).

V = V0 − V1

h = h0

− h

V n = ε 0 V c

Wow da

=ε 1 V c

apă

V 0 = V c (1 + ε 0 )

V c (1+ ε 1 )

Figura 7.17 - Modificarea volumului porilor din sol în timpul compresiei:

A - stare initiala;

b – după compresie;

Vn este volumul porilor;

Vs este volumul scheletului solului;

ε0 , ε1 – coeficienții de porozitate inițiali și după comprimare; h0 este înălțimea inițială a probei;

h este înălțimea probei după comprimare;

h este modificarea înălțimii probei sub presiune.

Reamintim că coeficientul de porozitate este un indicator care caracterizează raportul dintre volumul porilor (V n) și volumul părții minerale a solului (V c ).

Conform aceleiași scheme, se calculează volumul probei sub încărcare (V1):

V 1 = V c (1 + ε 1 )

Înlocuind în expresia (1) valoarea volumelor de probă înainte de experiment și după experiment (4) și (5), obținem:

	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

Din formula (6) obținem o expresie pentru coeficientul de porozitate a solului corespunzător unui stadiu de încărcare dat (ε p ):

		εp = ε0			(1+ ε 0 ) = ε 0 − e (1+ ε 0 ),
unde e =		este deformația verticală relativă a solului la un anumit moment

presiunea P, ε 0 este coeficientul de porozitate inițial.

Cunoscând coeficienții de porozitate (sau deformații relative) ai solului la treptele de încărcare corespunzătoare, se poate construi o curbă de compresie (Figura 7.18).

ε = ρs − ρd

p d

unde ρ s este densitatea particulelor;

ρ d este densitatea solului uscat.

ε 1 A

				P, kgf/cm2

Figura 7.18 – Curba de compresie trasată din factorul de porozitate și datele de încărcare

8. Indicatori care caracterizează compresibilitatea solurilor

Compresibilitatea la compresiune a solurilor poate fi caracterizată prin diferiți indicatori: coeficientul de compresibilitate (a), modulul de tasare (ep) și modulul de deformare generală (E 0 ).

Raport de compresibilitate (compresie) (a) este definită după cum urmează. Pentru intervale mici de presiune(1–3 kf/cm2 ) curba de compresie între puncte A și B înlocuiți cu o linie dreaptă, apoi:

		ε 1 - ε 2
			− P

unde ε și P sunt intervalele de măsurare pentru ε și P .

După cum se poate observa din ecuație, raportul de compresie caracterizează scăderea porozității cu o creștere a presiunii pe unitate.

Modulul de deformare totală (E 0 ) caracterizează și scăderea porozității sub încărcarea solului și este determinată de:

E 0 = β 1 + a ε 0 ,

unde ε 0 este coeficientul inițial de porozitate; a este factorul de compresibilitate;

β - coeficient în funcţie de expansiunea transversală a solului

Și aproximativ egal pentru nisipuri - 0,8; pentru lut nisipos - 0,7; pentru argile - 0,5 și pentru argile - 0,4.

Modulul de deformare totală poate fi obținut folosind legea lui Hooke:

E = σe

Pentru a face acest lucru, se construiește o curbă de compresie în funcție de deformația relativă (e) și sarcina (tensiunea) (Figura 7.19).

e = hh

e 1 e 2

Figura 7.19 - Curba de compresie construită

în funcție de deformația verticală relativă (e) și sarcina

Calculul lui E 0 se efectuează în funcție de dependență

E 0 =	P2 − P1
	e 1 - e 2

Tabelul 7.1 prezintă unele valori ale Etot. modulul de deformare totală.

Tabel 7.1 - Modulul de deformare generală a diferitelor tipuri de roci conform rezultatelor încercărilor experimentale în teren

		Modulul de deformare
		103 MPa	kf/cm2 *
	CHE Krasnoyarsk
Granite fracturate medii
Granitele sunt foarte fracturate
Granite din zonă cu intemperii	CHE Dneprodzerjinsk
	Cabril, Portugalia
	Canisada, Portugalia
	Castelo do Bodie, Portugalia
Granite grosiere	Salamondi, Portugalia
	CHE Bratsk
Diabazele zonelor de intemperii
	Arges Corben, Romania
Gresii ordoviciene	CHE Bratsk
Calcare din Cretacicul superior	CHE Chirkeyskaya
Calcare bituminoase,	Kasseb, Tunisia
Paleogenul mijlociu
porfirite devoniene	Talores HPP
Bazalt	Bull Run, SUA
Lavă de tuf Cuaternar	Zeelandă
Argile marnoase ale scenei tătarilor	CHE Gorkovskaia

* – 1 MPa – 10 kts/cm2

Modulul de tasare (compresibilitate)

În practica calculelor, valoarea deformației verticale relative este adesea folosită direct ca măsură a compresibilității:

e p = 1000 h h mm / m.

Valoarea e p se numește modulul de tasare și reprezintă cantitatea de compresie în milimetri a unei coloane de sol de 1 m înălțime atunci când i se aplică o sarcină suplimentară P.

h este scăderea înălțimii probei la presiunea P, mm. h 0 - înălțimea inițială a probei, mm.

Pe baza definițiilor modulului de tasare, se construiește o curbă de dependență a modulului de tasare de presiune (Figura 7.20), care vă permite să găsiți rapid cantitatea de tasare a grosimii solului cu o grosime de 1 m la un presiune deosebită.

Modulul de tasare ep în mm/m

	ep = f(Pn)

Presiunea verticală Pn , în kg/cm2

Figura 7.20 - Curba de dependență a modulului de tasare de presiune

9. Consolidarea solurilor

Compactarea solului argilos saturat cu apă în timp sub sarcină constantă se numește consolidare. Cunoașterea procesului de consolidare

formarea solurilor argiloase este necesară pentru previziunea corectă a ratei de tasare a structurilor.

Mecanismul de consolidare

În cazul general, când se aplică o sarcină externă unui sol saturat cu apă, apare inițial o compresie instantanee datorită deformărilor elastice ale apei porilor și ale scheletului solului, apoi începe procesul de consolidare (primară) de filtrare, datorită stoarcerea apei din porii solului, după care are loc procesul de consolidare secundară a solului, determinat de deplasarea lentă a particulelor unele față de altele în condiții de strângere ușoară a apei din porii solului (Figura 7.21).

Figura 7.22 - Vedere generală a curbei de consolidare a solului argilos saturat cu apă (σ z = const):

0-1 - compresie instantanee; 1-2 - consolidare prin filtrare (primară); 2-3 - consolidare secundară.

Figura 7.22 prezintă o vedere generală a consolidării solului argilos saturat cu apă la σ = const.

Unul dintre parametrii consolidării solului este coeficientul de consolidare (Сv ), care caracterizează viteza procesului de compactare, determinată de formula:

cu v = K f (1+ e ) / aρ in

unde Kf este coeficientul de filtrare;

e – coeficient de porozitate;

A este factorul de compresibilitate;

ρ in este densitatea apei; cv se măsoară în cm2/s.

O rată mare de consolidare (valori mari ale cv - aproximativ 10-2 ... 10-3 cm2 / s) este tipică pentru solurile grosiere (detritice grosiere și fine). Nisipurile se compactează mult mai repede decât argilele datorită coeficienților lor mari de filtrare. Consolidarea solurilor puternic dispersate se desfășoară cel mai lent (valori scăzute ale cv ≈ 10-5 ... 10-6 cm2/s), deoarece argilele au coeficienți de filtrare scăzuti, stoarcerea apei legate în ele are loc lent și cu dificultate. , provocând așa-numitele așezări pe termen lung sau „seculare” ale structurilor (Figura 7.23). Durata unor astfel de depozite poate fi de câțiva ani.

Figura 7.23 - Sedimentarea pe termen lung a stratului de mâl de la baza CHE Kakhovskaya

1-6 - nămoluri în diferite părți ale barajului

10. Conceptul de presiuni efective și neutre

La prezicerea tasării unei mase de sol, mărimea presiunii externe este unul dintre cei mai importanți parametri.

În procesul de compactare a saturației cu apă a solurilor argiloase, nu toată sarcina externă este transferată la scheletul solului, ci doar o parte a acestuia, care se numește presiune efectivă (Pz).

A doua parte a sarcinilor (Pw) are ca scop stoarcerea apei din sol, ceea ce se numește presiune neutră sau poroasă. De aici presiunea totală:

P = Pz + Pw

Conceptul de presiune eficientă și neutră este extins și la orice stres normal care acționează în soluri saturate cu apă. În general, puteți scrie:

σ = σ + și

σ = σ − și

adică stresul efectiv σ în orice punct al solului saturat cu apă este egal cu diferența dintre σ total și stresul neutru.

11. Metoda de determinare

Pentru studiul compresibilității solurilor se utilizează în prezent un dispozitiv precum dispozitivul Terzagi (Figura 7.24), cu pereți metalici rigizi care împiedică dilatarea laterală a probei atunci când este comprimată de o sarcină verticală. Acestea sunt așa-numitele odometre.

Figura 7.24 - Inele Terzagi

Studiul rezistenței solului la compresiune se realizează în condiții apropiate de condițiile de funcționare a solului ca urmare a construcției structurii.

Sarcina dispozitivului pentru transferul presiunii la probă se realizează în etape. Prima sarcină în timpul testării standard a probelor cu o structură netulburată trebuie să fie egală cu sarcina naturală, adică greutatea masei de rocă care se află deasupra locului de prelevare.

Presiunea naturală a unui strat omogen situat deasupra nivelului apei subterane se calculează prin formula:

ρ ir. \u003d 0,1 N kg / cm2.

Sarcina maximă pentru solurile cu structură nederanjată ar trebui să fie cu 1–2 kg/cm2 mai mare decât suma sarcinii de proiectare din structură și presiunea masei de rocă de deasupra.

Fiecare treaptă de presiune transmisă probei de sol este menținută până când deformația este stabilizată condiționat. Pentru stabilizarea condiționată a deformării, se ia o valoare a compresiei care nu depășește 0,01 mm în timpul:

– 30 minute. - pentru soluri nisipoase;

– 3 ore - pentru lut nisipos;

– 12 ore - pentru argile și argile.

Sedimentul probei în timpul testului se determină cu ajutorul unui cadran cu o valoare a diviziunii de 0,01 mm, situat pe dispozitiv.

Astfel, proprietățile de deformare ale solurilor în ansamblu pot fi caracterizate prin modulul de deformare.

În zona compresiei liniare, deformarea solurilor, ca orice alte materiale, se caracterizează printr-un modul de deformare Eși coeficientul de dilatare laterală ν, numit raportul lui Poisson. Sub fundații, expansiunea laterală a solului este constrânsă de masivul înconjurător și are un efect redus asupra deformării bazei. Principalul indicator al deformării ar trebui să fie considerat modulul de deformare, adică coeficient empiricîn formula lui Hooke cunoscută din rezistenţa materialelor. Pentru materiale omogene, valori experimentale E au o răspândire mică și sunt tratate ca o constantă. Compresibilitatea solurilor dintr-un strat (IGE) variază într-o gamă largă. Prin urmare, modulele lor de deformare sunt determinate la fiecare șantier în funcție de rezultatele diferitelor tipuri camp, laborator teste, sau din punct de vedere al condiției fizice. Metoda de testare este selectată în funcție de nivelul de responsabilitate al clădirii proiectate.

Probe pe teren solurile se realizează de obicei cu ștampilă de inventar, care este un model al fundației. Echipamentele utilizate în domeniu, instrumentele de măsurare, procedura de testare și prelucrare a rezultatelor măsurătorilor sunt descrise în GOST 20276-99. Ștampila 1 (Fig. 3.1) este instalată într-o groapă sau într-o mină, strâns frecat de suprafața masei de sol și încărcat cu trepte individuale de încărcare de un cric hidraulic 3 sprijinit de o grindă de ancorare 5 conectată la blocurile 4 sau greutăți pe bucată. . Pașii de încărcare se fac în funcție de tipul și starea solului și se mențin până la stabilizarea tasării bazei. Tasarea se măsoară cu ajutorul contoarelor de deformare sau, mai convenabil, prin indicatoare 7 fixate pe o bază fixă ​​8. Proiectarea instalațiilor de încărcare a ștampilei și schema de măsurare a tasării pot fi diferite. Pe baza rezultatelor testelor se construiește un grafic (Fig. 3.2), pe axa orizontală a căruia sunt indicate presiunile, iar precipitația măsurată a ștampilei este trasată de-a lungul axei verticale. O curbă empirică construită din puncte experimentale reprezintă adesea o linie întreruptă, care într-un anumit interval de presiune ∆р, permițând o mică eroare, este înlocuită cu o linie dreaptă medie construită prin metoda celor mai mici pătrate sau o metodă grafică. Pentru valorile inițiale p gși s 0 (primul punct inclus în mediere) iau presiunea din greutatea proprie a solului la adâncimea ștampilei, și pescajul corespunzător; iar pentru valorile finale r laȘi s la- valorile presiunii și al pescajului corespunzătoare unui punct de pe o secțiune dreaptă a graficului. Numărul de puncte incluse în mediere trebuie să fie de cel puțin trei. Modulul de deformare a solului E calculat pentru secțiunea liniară a graficului prin formula

(3.1)

Unde v- raportul lui Poisson, luat egal cu 0,27 pentru solurile grosiere; 0,30 - pentru nisipuri și lut nisipos; 0,35 - pentru lutoase; 0,42 - pentru argile;

LA 1 - coeficient luat egal cu 0,79 pentru o ștampilă rotundă rigidă;

D- diametrul matriței.

Restul denumirilor sunt prezentate în Fig. 3.2.

Conform standardelor de proiectare SNiP 2.02.01-83*, numărul de experimente pentru fiecare element ingineresc-geologic selectat trebuie să fie de cel puțin 3. Modulele de deformare a solului calculate prin formula (3.1) sunt cele mai fiabile. Dezavantajul metodei este că costul de testare a matrițelor este relativ mare.

Analize de laborator. În condiții de laborator, probele de sol sunt testate în dispozitive care exclud de obicei expansiunea laterală. Această metodă de testare se numește compresiune compresivăși proiectarea dispozitivelor de testare prin dispozitive de compresie sau odometre. Dispozitivul odometrului este prezentat în Figura 3.3, procedura de testare este stabilită în GOST 12248-96. Proba de sol de testare 11, închisă în inelul de lucru 3, este instalată în dispozitiv pe o inserție perforată 6. Deasupra acesteia este plasată o ștampilă metalică perforată 5, proiectată pentru o distribuție uniformă a forței. N transmise probei folosind un dispozitiv special de încărcare. Sub acțiunea presiunii, care crește în trepte de 0,0125 MPa sau mai mult, ștampila se stabilește datorită comprimării probei. Mișcarea sa, care continuă destul de mult timp, este măsurată de doi indicatori 8 cu o precizie de 0,01 mm. Când proba este comprimată, volumul porilor din sol scade și apa este stoarsă din ele, care este evacuată prin orificiile din ștampilă și căptușeală.

Compactarea solului se caracterizează de obicei printr-o scădere a coeficientului de porozitate. Valoarea inițială a coeficientului de porozitate e despre este determinată de formula dată în tabel. 1.3. La fiecare etapă de încărcare, coeficientul de porozitate este calculat prin formula

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

Unde s i- valoarea deplasarii (tasarii) masurata a timbrului la presiune p i;

h este înălțimea probei de sol.

Modificările coeficientului în funcție de presiune sunt prezentate în fig. 3.4. Punctele experimentale de pe grafic sunt legate prin linii drepte. Dependența empirică construită în cazul general reprezintă o linie întreruptă, care este de obicei numită curba de compresie. Pentru intervalul de presiune de la r n inainte de r la, luate din aceleași considerente ca și pentru încercările de ștampilare, secțiunea curbei de compresiune se înlocuiește cu o linie dreaptă. O astfel de înlocuire ne permite să calculăm parametrul de deformabilitate, numit factor de compresibilitate T 0:

t 0 = (3.3)

Semnificația coeficientului de compresibilitate este tangenta unghiului de înclinare a dreptei medii la axa orizontală.

Modulul de deformare este determinat de factorul de compresibilitate din expresia:

E la = (3.4)

Unde β – coeficientul în funcție de coeficientul de dilatare laterală ν se calculează prin formula

Unde v- coeficient de deformare transversală, luat egal cu: 0,30-0,35 - pentru nisipuri și lut nisipos; 0,35-0,37 - pentru lutoase; 0,2¾0,3 at eu L < 0; 0,3¾0,38 при 0 £ eu L 0,25 GBP; 0,38¾0,45 la 0,25< eu L£ 1,0 - pentru argile (valori mai mici v luate la o densitate mai mare a solului).

Întrucât solurile sunt eterogene, modulele de deformare a straturilor de sol se găsesc ca medie a rezultatelor a cel puțin 6 experimente.

Din mai multe motive, amploarea E la se dovedesc a fi semnificativ subestimate. Pentru clădirile de nivel I și II de responsabilitate, valorile modulului de deformare, stabilite prin rezultatele încercărilor de compresiune, sunt determinate de formula

E \u003d t la E la (3.6)

Coeficient empiric t la găsit prin compararea testelor pe teren ale timbrelor cu testele de laborator.

t la = (3.7)

Valori t la pentru soluri de diferite tipuri și condiții variază într-o gamă largă. Valorile lor aproximative în practică sunt preluate din tabel. 5.1 din setul de reguli pentru proiectarea și instalarea fundațiilor SP 50-101-1004, sau conform tabelelor întocmite pentru condițiile de sol ale regiunilor individuale.

Probele de sol pot fi testate în laborator folosind o schemă de compresie triaxială mai complexă. Procedura de testare este stabilită în GOST 12248-96. Astfel de încercări fac posibilă stabilirea nu numai a modulului de deformare, ci și a caracteristicilor de rezistență descrise în cap. 5. În practică, testele triaxiale nu sunt utilizate pe scară largă. Dificultățile în implementarea lor cresc, iar valorile obținute ale modulului de deformare trebuie corectate, ca în testele de compresie.

O mulțime de date despre solurile naturale fac posibilă obținerea de teste prin sondare statică în conformitate cu GOST 19912-2001. Sondele moderne constau dintr-un manșon de frecare și un vârf (con). Sondarea se realizează prin apăsarea sondei în masa solului cu măsurare simultană continuă sau prin 0,2 m de rezistență fsȘi qc(Fig. 3.5), care poate fi înregistrat pe un disc magnetic și procesat pe un computer. Împreună cu găurirea și alte tipuri de teste, sondarea statică face posibilă rezolvarea multor probleme în mod mai fiabil. Acestea includ următoarele întrebări:

alocarea elementelor inginerie-geologice (IGE) și stabilirea limitelor acestora;

evaluarea variabilității spațiale a compoziției și proprietăților solurilor;

evaluarea cantitativă a caracteristicilor proprietăților fizice și mecanice ale solurilor.

O evaluare cantitativă a modulului de deformare și a altor indicatori ai proprietăților fizice și mecanice ale solurilor se face pe baza dependențelor statistice rezonabile dintre acestea și a indicatorilor rezistenței solului la pătrunderea sondei. De obicei se folosește o dependență a formei E=f(qc). Este recomandabil să setați parametrii unei astfel de dependențe pentru tipurile regionale de sol. Dacă este disponibilă, sondarea statică poate reduce semnificativ costul testării solului.

Pentru a găsi modulul de deformare, deschiderea continuă să fie utilizată, pe baza relației sale cu indicatorii stării fizice. Legătura este probabilistică. Cu toate acestea, pe baza acesteia au fost întocmite tabele, din care se ia modulul de deformare pentru soluri argiloase de diverse origini în ceea ce privește fluiditatea eu Lși coeficientul de porozitate e. Pentru solurile afânate, modulul de deformare este luat din distribuția dimensiunii particulelor și coeficientul de porozitate e. Tabelele sunt date în standarde de proiectare, coduri de practică, în cărți de referință și sunt de natură consultativă. Ele pot fi folosite doar pentru calcule preliminare.

Întrebări pentru autoexaminare.

1 Ce indicatori caracterizează deformarea solurilor în zona compresiei liniare?

2. Ce înseamnă modulul de deformare a solului?

3. Ce încercări se efectuează pentru a determina modulul de deformare?

4. Câte teste de matrițe sunt necesare pentru a determina modulul de deformare al unui strat omogen (IGE)?

5. Câte teste de compresie ar trebui efectuate pentru a determina modulul de deformare EGE?

6. Cum sunt corectate rezultatele testelor de compresie a solului?

7. Esența sondei statice a solurilor.

8. Este posibil să luăm modulul de deformare a solului din punct de vedere al condiției fizice?

TEMA 4

Calculul decontării fundației.

Calculul tasării fundației în practica inginerească se bazează pe soluția lui Hooke pentru determinarea scurtării sau întinderii unei tije elastice încărcate cu o forță axială.

Când se aplică forța N scurtarea tijei (Fig. 4.1 A), după cum rezultă din teoria lui Hooke, se calculează din expresie

s = N L / A E.

Dacă acceptăm asta σ=N / ​​​​A(A- aria secțiunii transversale a tijei) , Acea

s = σ L/E. (4.1)

Muncă σLîn această formulă are o semnificație geometrică simplă, adică, de fapt, aria unei diagrame de stres dreptunghiular.

Prin analogie cu miezul sedimentului de fundație s(Fig. 4.1 b) se înțelege ca o scurtare a unui sol identificat condiționat sub talpa unei coloane de sol cu ​​o înălțime Nas. Calcularea mărimii acesteia s conform formulei (4.1) se complică de următoarele împrejurări: tensiuni σz sunt distribuite neuniform pe secțiuni orizontale și de-a lungul înălțimii stâlpului (diagramele de tensiuni de-a lungul acestora sunt curbilinii); înălțimea stâlpului Nas, deoarece nu poate fi măsurat, trebuie găsit într-un fel; în Nas pot exista straturi de compresibilitate diferită. Problemele enumerate sunt aproximativ rezolvate în calculul ingineresc al tasării prin metoda însumării strat cu strat.

Esența metodei este că sedimentul bazei s se calculează pe baza formulei (4.1) ca suma deformațiilor secțiunilor omogene în compresibilitate, în care masa solului este împărțită de la bază până la limita inferioară a grosimii compresibile. Această tehnică este similară cu metoda binecunoscută pentru determinarea aproximativă a ariilor figurilor curbilinii.

Calculul se face în următoarea secvență.

Determinați presiunea la nivelul bazei fundațiilor din greutatea proprie a solului:

σzg= g 1 d 1 (4.2)

Determinați presiunea suplimentară din sarcina de pe fundație care a apărut sub talpă peste presiunea din greutatea proprie a solului:

p o = r n –σzg (4.3)

Masivul de sol de sub talpă este împărțit condiționat în secțiuni de compresibilitate uniformă (Fig. 4.2) cu o grosime Bună£ 0,4b. Dacă în secțiunea elementară există o limită între straturile de sol, atunci situl este împărțit în două părți de-a lungul acestuia (în figură, punctul 2 este luat la granița dintre EGE 1 și EGE 2).

În punctele de la limitele secțiunilor se calculează tensiuni suplimentare

σzi = a p o, (4.4)

unde a este coeficientul luat conform tabelului. 2.3 în funcție de raportul de aspect al tălpii h =livreși adâncimea relativă a punctului ξ =2z i /b (z i este distanța de la baza fundației până la punctul considerat, eu- numărul punctului) și stresul din greutatea proprie a solului

σ zqi = σzg+∑h i g i. (4.5)

Aflați poziția limitei stratului compactat verificând starea empirică

σzi ≈ k σ zqi, (4.6)

Unde k=0,2 la modulul de deformare E≥5 MPa și k=0,1 at E< 5 MPa.

Discrepanța dintre părțile din dreapta și din stânga condiției nu este permisă mai mult de 5 kPa.

Pe baza valorilor tensiunilor calculate la puncte, se construiește o diagramă a tensiunilor (Fig. 4.3) și se calculează presiunile medii σz cu i pentru toate zonele din grosimea compresibilă

σz cu i = (σz(i-1) +σzi)/2, (4.7)

Unde σz(i-1)Și σzi– presiunea la limitele superioare și inferioare i-th site-ul.

Calculați tasarea fundației ca sumă a deformațiilor secțiunilor elementare de la talpă până la limita grosimii compresibile.

s= 0,8å σ z c i h i / E i. (4.8)

În această formulă, suma produselor å σ z c i h iînseamnă aria aproximativă a diagramei de stres curbiliniu.

Datele inițiale privind adâncimea de pozare și dimensiunile bazei fundațiilor necesare pentru efectuarea calculelor sunt indicate în Tabel. 4.1.

Tabelul 4.1

Datele fundației	Numărul variantei
Adâncime d1 , m	1.5	2.8	2.1	2.4	1.8		2.5	3.3		2.9	2.3	3.1	2.2
Presiune, kPa
lăţime 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
lungime l, m	2.4		2.7	3.3	2.4	2.1	3.4		3.2	2.8	4.1	4.5	4.2
Lăţime 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
Datele fundației	Numărul variantei
Adâncime 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
Presiune, kPa
Dimensiunile tălpii unei fundații separate, m
lăţime 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
lungime 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
Dimensiunile suportului benzii
Lăţime 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

Apariția, numărul de straturi de sol (IGE), valorile indicatorilor IGE sunt luate pentru o anumită variantă conform fig. 1, fila. 1 și tabelul 2.

Presiunile pe sol indicate în tabelul 4.1 se referă la fundații separate și în bandă.

Când studiezi un subiect pe cont propriu, efectuați calcule de tasare pentru fundații separate și în bandă.

Exemplul 4.1.

b = 1,8 m, l = 2,5 m, d 1 = 1,8 m, p n = 240 kPa. Informațiile despre soluri sunt date în Figura 4.3.

Presiunea gospodărească la nivelul fundației

σzg= g 1 d 1= 19*1,8 = 34,2 kPa.

Presiune suplimentară sub baza fundației

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

Grosimea stratului elementar

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

Raportul laturilor bazei fundației

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

primul punct (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;

Stresul din propria greutate a solului

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

al 2-lea punct(i = 2). Dacă acest punct este luat cu 0,72 m mai jos, va fi în al 2-lea strat. Deoarece zona trebuie să fie uniformă în compresibilitate, punctul ar trebui să fie situat la limita dintre straturi. Prin urmare, distanța de la talpă până la punct va fi z 2 \u003d 1,05 m, iar grosimea celei de-a doua secțiuni va fi

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.

al 3-lea punct(i = 3). Pentru comoditatea utilizării tabelului, pentru a evita interpolarea atunci când găsim valorile a din acesta, vom lua z 3 \u003d 1,44 m. Grosimea celei de-a treia secțiuni va fi 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.

al 4-lea punct(i = 4). Grosimea secțiunii 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.

Pentru punctele de mai jos, tensiunile sunt calculate într-un mod similar. Rezultatele tuturor calculelor efectuate sunt prezentate în tabel. 4.2.

La al 7-lea punct, părțile din stânga și din dreapta ale condiției σ zi ≈0,2σ zqi (marcate cu gri în tabel) diferă cu 2,39 kPa, mai puțin de 5 kPa. Prin urmare, limita zonei compactate poate fi luată în acest punct la o adâncime de 4,32 m de la baza fundației. Solurile din această adâncime sunt baza.

Tabelul 4.2

Numărul punctului	Numărul stratului	Z V m	Bună V m	x=2 z/b	A	σziîn kPa	σ zс iîn kPa	σzqîn kPa	0,2σzqîn 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

Proiectul este

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.

Așezarea fundației fâșii se calculează în aceeași succesiune. Cu aceeași presiune pe sol și aceeași lățime a tălpii, așezările calculate se dovedesc a fi diferite. Pentru a afla motivul acestui lucru compara diagramele de tensiuni.

Concluzie.

Nu trebuie trecut cu vederea faptul că coloana de sol alocată sub fundații este un model de fundație, ale cărui deformații sunt stabilite pe baza ipotezelor despre distribuția tensiunilor în masa solului, locația limitei zonei deformabile și compresibilitatea solurilor. Datorită simplificărilor acceptate, parametrii modelului utilizați în calcule diferă de parametrii solului real. Ca urmare, așezările calculate în practică nu coincid de obicei cu așezările efective ale fundației. Calculele de decontare folosind metoda de însumare stratificată sunt, prin urmare, aproximative.

Metoda de însumare strat cu strat, folosind metoda punctelor de colț pentru determinarea tensiunilor, poate fi utilizată pentru a determina tasarea fundațiilor adiacente.

Trebuie remarcat faptul că așezările de fundație nu apar imediat după aplicarea sarcinii, ci cresc încet în timp. Durata deformarii solului poate fi aproximativ calculata sau luata din observatii.

Întrebări pentru autoexaminare.

1. Ce decizie se ia ca bază pentru calculul proiectului?

2. Ce dificultăți apar la calcularea așezării fundațiilor?

3. În ce succesiune se calculează decontarea?

4. Cum se determină poziția limitei zonei compactate?

5. Cum se ține cont de compresibilitatea diferită a solurilor de fundație?

6. Care este fiabilitatea metodei de însumare stratificată?