Модель водонасыщенного грунта.

Для лучшего понимания процесса уплотнения грунта во времени рассматриваем картину фильтрации: модель водонасыщенного грунта.

Рис 7.1

Механическая модель грунтовой массы.

Рис 7.2

В первый момент времени после загружения при t=0, вода не успела выйти из отверстия, поршень не переместился по вертикали. Пружина не получила деформацию и усилие в ней, отнесённое к единице площади поршняР_z=0. В воде же возникает давление Р_w-Р. В первый момент времени давление полностью передаётся на воду.

По мере выдавливания воды из сосуда через отверстие в поршне, последний будет опускаться, что вызовет развитие все большей деформации пружины. В течение этого процесса значение Р_wуменьшается, а значение Р_zувеличивается.

В результате будет сохранено равенство:

P_w+P_z=P.

После выдавливания определенного количества воды из под поршня давление р будет полностью передано на пружину, то есть при t=∞ Р_w=0 и P_z=P.

Эта механическая модель в известной степени иллюстрирует деформацию полностью насыщенного водой грунта, не обладающего структурной прочностью скелета.

Давление в пружине моделирует давление в скелете, а давление в воде соответствует давлению в поровой воде.

Теория распределения напряжений в грунтовом основании. Принцип линейной деформируемости грунтов

Возьмем како1-либо фундамент и загрузим его нагрузкой и измерим осадки.

Рис 7.3

Нормативные документы рекомендуют использовать для решения задач механики грунтов «аппарат теории упругости».

Р₁– первая критическая нагрузка, соответствующая концу соответствующего участка графика.

Решение теории упругости (ТУ) применяют к задачам о напряженно деформированном состоянии (НДС) сплошных упругих изотропных тел. Чтобы можно было бы решение теории упругости для грунтов приходится принимать ряд допущений и вводить некоторое ограничение.

Предполагаем, что между осадками и нагрузкой (давлением) существует линейная связь, р≤р₁.

Основываясь на этом было предложено считать, что и в любой точке грунтового основания между напряжениями и относительными деформациями также существует линейная связь (что не подтверждается опытом).

Принцип линейной деформируемостизаключается в допущении линейной связи между напряжениями и деформациями и формулируется так: при небольших изменениях давлений можно рассматривать грунты, как линейно деформируемые тела, то есть с достаточной для практических целей точностью, можно принимать зависимость между деформациями и напряжениями грунтов – линейными. Это допущение позволяет использовать аппарат теории упругости внутри грунтового основания при условии р≤Р₁. Если разгрузить фундамент после уплотнения грунта основания нагрузкой N, еще не вызвавшей интенсивных местных сдвигов, то после полной разгрузки кривая никогда не возвратиться в начало координат, так как грунт получает остаточные деформации. Следовательно, грунт не является упругим телом. В следствии этого, решение теории упругости можно использовать лишьпри однократном загружении основания.

Грунт обладает зернистостью и анизотропностью, поэтому принимается условно, что грунт является сплошным телом. Таким образом, при определении напряжений в грунтовом массиве принимают, что грунт является сплошным линейно деформируемым телом, испытывающим однократное загружение.