11.Контактное сопротивление грунтов сдвигу.

Сопротивление грунтов сдвигу является их важнейшим прочностным свойством, знание которого необходимо для решения разнообразных инженерно-геологических задач.

Под действием некоторой внешней нагрузки в определенных зонах грунта связи между частицами разрушаются и происходит смещение (сдвиг) одних частиц относительно других — грунт приобретает способность неограниченно деформироваться под данной нагрузкой. Разрушение массива грунта происходит в виде перемещения одной части массива относительно другой (оползание откоса, выпор грунта из-под сооружения и т. п.).

Определение сопротивления грунта сдвигу, производимое в лаборатории или полевых условиях, моделирует разрушение грунта в сооружении и заключается в измерении усилия, необходимого для сдвига образца или некоторого объема грунта, находящегося под действием известного нормального давления.

Насколько важна правильная оценка сопротивления грунта сдвигу, показывает следующий пример.

Объемы современных насыпных плотин измеряются десятками миллионов кубометров, поэтому небольшие изменения в угле внутреннего трения грунта плотины вызывают большие изменения объема и стоимостей сооружения. Так, для Нурекской плотины (р. Вахш), имеющей объем около 60 млн. м3, изменение угла внутреннего трения галечника, слагающего упорные призмы, с 35 до 38°, т. е. всего на 8,5%, вызывает уменьшение объема плотины примерно на 4 млн. м3 грунта (Ничипорович, 1968).

С другой стороны, введение в расчет завышенных значений угла внутреннего трения и сцепления грунта может привести к значительным деформациям сооружения или полному его разрушению.

12.Закон Кулона для песчаных и глинистых грунтов.

Сыпучие грунты – пески, крупнообломочные грунты, галечники. Определение сопротивления грунта сдвигу производят на сдвиговом односрезном приборе. После нагружения образца грунта некоторой сжимающей (вертикальной) нагрузкой прикладывают сдвигающую (горизонтальную) нагрузку, увеличивая ее до тех пор, пока не возникнет без дальнейшего увеличения сдвигающей нагрузки незатухающее, прогрессивно возрастающие деформации сдвига и произойдет срез (скольжение) одной части образца грунта по другой. При увеличении внешнего давления (в пределах от 0,1 до 0,3 МПа) сыпучие грунты незначительно изменяют свою плотность, и практически этими изменениями при испытании сыпучих грунтов на предельное сопротивление сдвигу можно пренебречь.

τ

3

2

1

δ φ

Как показывают результаты многочисленных испытаний, диаграммы продольных сопротивлений сдвигу для сыпучих грунтов может быть принята за прямую, наклоненную под углом φ к оси давлений.

tgφ – Закон Кулона для сыпучих грунтов. Так сопротивление сыпучих грцнтов сдвигу есть сопротивление их трению, угол φ носит название угла внутреннего трения, а величина tgφ=f – коэффициент внутреннего трения.

Предельное сопротивление сыпучих грунтов сдвигу есть сопротивление трению, прямо пропорциональное нормальному давлению.

При загружении водонасыщенных грунтов вода отжимается очень быстро и нагрузка сразу передается на минеральные частицы грунта. В рыхлых грунтах часть давления передается на воду: ;. Тогда закон Кулона для рыхлых песчаных грунтов:.

Если вся нагрузка передается на воду, то грунт превращается в разжиженное состояниме: .