18. Структурно-фазовая деформируемость грунтов. Общая зависимость между деформациями и напряжениями.
Фазы напряженно-деформированного состояния грунта:
Рстр – структурная прочность; начРкр – начальное критическое давление;
предРкр – предельное критическое давление; R – расчетное сопротивление грунта; 0 – фаза упругой работы; I – фаза уплотнения; II – фаза сдвигов; III – фаза выпоров; 1 – основание в допредельном состоянии; 2 – зоны сдвигов; 3 – линии скольжения; 4 – зоны выпоров
Фаза упругих деформаций характеризуется уровнем напряжений в
скелете грунта, не превышающим прочность структурных связей между
минеральными частицами грунта. Деформации грунта в этой фазе обратимы и пренебрежимо малы. Уровень напряжений, соответствующий концу этой фазы, называется структурной прочностью грунта и обычно не превышает 5–10 % допустимых на грунт давлений.
Фаза уплотнения соответствует уровням напряжений в грунте, при которых деформации и напряжения находятся в линейной зависимости. Но линейная зависимость между деформациями и напряжениями в этой фазе не является обратимой (после нагружения остаются остаточные деформации). При разгрузке грунта из диапазона давлений, соответствующих данной фазе, грунт деформируется по линейной зависимости, не совпадающей с ветвью нагружения. При полной разгрузке грунта имеет место необратимая (пластическая) осадка. Повторное нагружение грунта до уровня напряжений, достигнутых перед разгрузкой, происходит по графику, совпадающему с графиком разгрузки. Нагружение выше этого уровня происходит по закону первичной нагрузки.
Фаза сдвигов характеризует начало образования в грунте зон предельного
равновесия. Первоначально эти зоны образуются по краям штампа, где имеет место
концентрация напряжений. Разрушение грунта сопровождается большими
сдвиговыми деформациями. Уплотнение грунта вэтой фазе практически не происходит. Грунт считается несжимаемым. Давление на грунт,соответствующее началу фазы сдвигов, называют начальным критическим давлением
Фаза выпора является следствием развития фазы сдвигов в области грунтового массива, являющегося основанием штампа, с образованием поверхностей скольжения, отделяющих основание штампа от нижележащего
грунтового массива. В результате этого осадки штампа происходят без
увеличения нагрузки за счет перемещения грунта основания из-под штампа по
плоскостям скольжения с выходом на поверхность грунтового массива. Давление, при котором наступает фаза выпора, называется предельным критическим давлением
19.Принцип линейной деформируемости.Деформируемость отдельных фаз грунта
Принцип линейной деформируемости: при простом нагружении грунта в фазе его уплотнения сумма упругой и пластической деформаций линейно зависит от действующего напряжения. В основу теории распределения напряжений в грунтах кладётся зависимость между относительными деформациями ε и нормальными напряжениями.
В общем случае (согласно опытам) зависимость между деформациями и напряжениями для грунтов будет нелинейной: σ
Однако в определенном интервале напряжений (при не очень больших изменениях внешних давлений – порядка 1÷3 кг/см2) с достаточной для практических целей точностью зависимость между деформациями ε и нормальными напряжениями σ может приниматься линейной (спрямлённый участок оа на кривой, рис. 1).
Сформулируем принцип линейной деформируемости для грунтов: при небольших изменениях давлений грунты можно рассматривать как линейно-деформируемые тела, то есть зависимость между общими деформациями и напряжениями для грунтов может быть принята линейной: σ = Е · ε.
Деформация отдельных фаз грунта: - для скелета грунта изменение напряженно – деформационного состояния зависит от времени из-за его ползучести под нагрузкой и от истории (т.е. от предыдущих нагрузок). для поровой жидкости. Деформация поровой жидкости, при отсутствии в ней газа, невелика и она может рассматриваться как идеально упругое тело. - для пузырьков газа деформация отдельно не учитывается. - смесь воздуха и воды должна учитываться в полной мере