Деформационные свойства грунтов это: Физико-механические свойства грунтов

Содержание

Деформационные характеристики грунтов

Исследования деформационных характеристик грунтов направлено на определение возможности удерживать без проседания и изменения целостности как части конструкции, так и всего строения. На стадии проекта изучение данных характеристик является основным, так как именно такие исследования определяют необходимый вид фундамента и его глубину. Также особенности устойчивости грунтов оказывают прямое влияние, насколько высоким может быть будущее строение.

Важность таких исследований очень велика. В случаях проведения некорректного исследования, полученные данные, могут привезти к нарушению целостности здания или его полному разрушению. Устойчивость к деформациям грунта напрямую оказывает влияние на наклон, появление трещин, просадки фундамента и других негативных явлений.

Определение несущей способности

Определение несущей способности грунта происходит через использование нагрузок и отслеживанием всех происходящих деформаций. Опытным путем устанавливается, какие будут получены результаты от нагрузок разной степени. Так определяется степень деформационных характеристик грунта при различных нагрузках. И определяется нагрузка, при которой никаких значительных деформаций не произошло.

В зависимости от вида грунта деформационные характеристики получаются различными. Так глина практически не имеет деформаций при различных нагрузках, в то время как, песок не выдерживает нагрузки и сдвигается. Такой сдвиг вызывает разрушение фундамента, стен, проседания одной ил нескольких сторон.

Сама прочность грунта имеет сильную зависимость от того, в каком состоянии она находиться (насыщенность влагой, температура и т.д.).

Сила воздействия

В проведении испытаний является значительным не только изучение степени переносимого напряжения от массы здания или конструкции. Значительными условиями для расчета являются силы, воздействующие на само здание. В период эксплуатации постоянно оказывают влияние такие дополнительные силы, как:

  • давление атмосферы;
  • дополнительная масса от осадков;
  • ветер.

На уровне лабораторных испытаний устанавливается максимальная и безопасная степень воздействия горизонтальных и вертикальных нагрузок. Так определяется несущая способность грунтов и уровень опасности, который следует предусмотреть на случай чрезвычайных последствий. Во время заключения по таким испытаниям главным показателям является устойчивость к сдвигающим деформациям, что и приводит к изменениям целостности и разрушениям.

Изучение образцов грунта

Для точного определения деформационные характеристики грунтов, проводятся специальные испытания. Проведение исследований регламентировано и имеет ряд определенных методов и оборудования, которое соответствует соответствующему ГОСТу № 12248-96.

Одним из основных регламентированных методов исследования является метод «одно плоскостного среза». Специальный прибор производит сдвиг одной части по отношению у другой. Так определяется главная характеристика деформации грунта.

Для проведения испытаний используется не меньше 3-х образцов грунта. Используемые образцы подвергаются сдвигающей силе, которая с каждым этапом нарастает и в конечном итоге приводит к деформации. В первоначальных этапах проверяется горизонтальная прочность перед сдвигами. На второй стадии такой же процесс с тремя образцами проводят для определения сдвигающей деформации по горизонтали.

Шаг изменения нагрузки происходит в 0,1 атмосферы. Процесс исследований прекращается при разрушении грунта или сдвига в полсантиметра.

Все лабораторные результаты заносятся в график, где и устанавливается удельное сцепление и сопротивление грунту.

Все полученные результаты опытных испытаний и средние расчетные сравниваются с установленным государственным стандартам для строения здания.

Как итог, выносятся рекомендации по возможности строения зданий с их нагрузкой, этажностью и фундаментом.

Период проведения исследований

Проведение исследований на деформационные характеристики обязано проходить на этапе изыскательных работ, на этапе проектирования будущей постройки. Проведение испытания несущей способности грунта обязательно для постройки любых зданий и сооружений, особенно важно для зданий с большим количеством этажей.

Забор проб производится специальным оборудованием с помощью шурфов. Шурф представляет собой забуренную скважину на глубину, откуда будет начинаться заливка фундамента. Проведение взятия проб грунта обязательно производится таким методом, так как при вскапывании происходи разрыхление и перемешивание. Взятие проб производят по всей длине шурфа через каждый метр. Для испытаний подходят только целостные пробы.

Сами исследования проводятся на грунте в различных состояниях: повышенной влажности, нагретом, минимального количества влаги, замершем, уплотненном, неуплотненном.

Основные расчеты несущей способности грунтовых пород

Деформация грунта определяется с помощью определенных значений:

  • прочность – противостояние воздействию извне. Измеряется максимальным пределом. За предел принимается максимально переносимое напряжение без нарушения целостности;
  • угол трения – каждый вид породы имеет свой угол трения;
  • сцепление – сила связей между частичками грунта;
  • модуль деформации – выражает через отношение деформации и напряжения.

Все характеристики имеют различные значения при определенных изменениях состояния грунта.

Влияние на деформации

На деформации грунта влияет несколько определенных факторов:

  • размер частиц грунта – чем меньше частицы, тем выше плотность;
  • пористость – чем больше расстояние частиц друг от друга, тем ниже прочность грунта;
  • влажность – повышенная влажность снижает предельное значение прочности;
  • подземные воды – наличие большого водного фронта и его сезонные колебания влияют на прочность грунта;
  • резкие погодные изменения – при цикличном и резком переходе от теплого состояния к более холодному (точнее 0 °С и ниже) может происходить сдвиг в определенных областях грунта.

Все факторы влияние обязаны быть приняты к сведенью в процессе определения основных рекомендаций по строительству и закладке фундамента под здание.

Виды грунта, подлежащие обязательному исследованию

В целом для обеспечения полной безопасности строительства и эксплуатации здания проведение исследований на деформации рекомендовано для всех видов грунта. Так можно определить возможные сложности, которые повлияют на эксплуатацию и строительство объекта. Проведение обязательных испытаний на деформации согласно государственного стандарта определено для:

  • крупнообломочных грунтов;
  • песков;
  • глинистых пород;
  • органоминеральных грунтов;
  • органических грунтов;
  • засоленных грунтов.

Данные виды грунта являются особо подверженными для деформаций своих несущих характеристик. Это связано с их особенностями проявления физических свойств при возникновении внешних факторов. Крупнообломочные и пески не имеют высокой прочности и для них характерен сдвиг под нагрузкой, а это мгновенно вызывает разрушение фундамента, проседание и перекос стен и как следствие полное разрушение. Также все перечисленные виды грунта особо подвержены изменению своих свойств при намокании. Все грунты имеют либо не высокую плотность, что при намокании приводит к провалам, либо в них присутствуют растворимые примеси. Именно поэтому точное определение деформационных характеристик грунтов данной категории является обязательным. После исследования разрабатывается список рекомендаций по устранению возможных проседаний и уплотнению грунта. Только основываясь на полноценное исследование, производится план мероприятий по предотвращению низких показателей прочности грунта.

Также обязательным является проведение данных испытаний для строительства высотных многоэтажных зданий, у которых повышенная нагрузка конструкции и увеличенная нагрузка горизонтального и вертикального воздействия. При неучтенных обстоятельствах с плотностью и несущей способностью грунта, фундамент может не соответствовать требуемой нагрузке. Такая ситуация может привести к обрушению или завалу здания на бок. Попытка сэкономить может привести не только к потере объекта, но и к потере человеческих жизней.

 Наша работа

Компания «Геодата» предлагает исследование деформационных исследований грунта, а также весь спектр инженерно-геодезических изысканий на индивидуальных условиях. Благодаря большому опыту работы и крепким партнерским связям мы разработали гибкую систему цен, которые подойдут каждому. Работа выполняется только профессионалами свое дела, а в компанию приходят из лучших университетов страны.

Мы производим весь комплекс изысканий согласно установленным государственным стандартом с передачей всех необходимых заключений и документации во многих регионах страны.

Если у Вас есть к нам вопросы, просто свяжитесь с нами по указанному номеру или напишите на нашу электронную почту. Также Вы всегда можете заказать звонок с сайта, и наши специалисты проконсультируют Вас по всем интересующим вопросам.

 

Механические свойства грунтов

Механические свойства грунтов — свойства грунтов, проявляющиеся при приложении к ним нагрузок. Различают прочностные и деформационные свойства.

Для расчетов деформаций, устойчивости грунта и оценки прочности оснований необходимо знать механические характеристики используемых грунтов. Такими свойствами определяется поведение грунтовых массивов под воздействием нагрузок и при изменении их физического состояния. На механические свойства оказывают влияние характер структурных связей частиц, гранулометрический и минеральный состав и влажность грунтов. Основными механическими свойствами грунтов считают: сжимаемость; сопротивление сдвигу; водопроницаемость.

Способность грунта уменьшаться в объеме под воздействием уплотняющих нагрузок называют сжимаемостью, осадкой или деформацией. По физическому строению грунт состоит из отдельных частиц различной крупности и минерального состава (скелет грунта) и пор, заполненных жидкостью (вода) и газом (воздух). Частицы в грунте бывают связанные и несвязанные между собой, но независимо от этого, прочность связей всегда ниже прочности частиц. При возникновении напряжений сжатия изменение объемов происходит за счет уменьшения объемов, располагающихся внутри грунта пор, заполненных водой или воздухом и за счет сгущения связующих (коллоидов). Таким образом, сжимаемость зависит от многих факторов, основными из которых являются физический состав, вид структурных связей частиц и величина нагрузки.

По характеру усадки разделяют упругие и пластические деформации. Упругие деформации возникают в результате нагрузок, не превышающих структурную прочность грунтов, т.е. не разрушающих структурные связи между частицами и характеризуются способностью грунта возвращаться в исходное состояние после снятия нагрузок. Пластические деформации разрушают скелет грунта, нарушая связи и перемещая частицы относительно друг друга. При этом объемные пластические деформации уплотняют грунт за счет изменения объема внутренних пор, а сдвиговые пластические деформации – за счет изменения его первоначальной формы и вплоть до разрушения. При расчетах сжимаемости грунта основные деформационные характеристики определяют в лабораторных условиях согласно коэффициенту относительной сжимаемости, коэффициенту бокового давления и коэффициенту поперечного расширения.

Сопротивление сдвигу. Прочность грунта.

Предельным сопротивлением сдвигу (растяжению) называется способность грунта противостоять перемещению частей грунта относительно друг друга под воздействием касательных и прямых напряжений. Этот показатель характеризуется прочностными свойствами грунтов и используется в расчетах оснований зданий и сооружений. Способность грунта воспринимать нагрузки не разрушаясь, называют прочностью. В песчаных и крупнообломочных несвязных грунтах сопротивление достигается в основном за счет силы трения отдельных частиц, такие грунты называют сыпучими. Глинистые грунты обладают более высоким сопротивлением к растяжению (сдвигу), т.к. наряду с силой трения сдвигу противостоят силы сцепления: водно-коллоидные и цементационные связи (связные грунты). В строительстве этот показатель важен при расчете оснований фундаментов и изготовлении земляных сооружений с откосами.

Водопроницаемость грунтов.

Водопроницаемость характеризуется способностью грунта пропускать через себя воду под действием разности напоров и обуславливается физическим строением и составом грунта. При прочих равных условиях при физическом строении с меньшим содержанием пор, и при преобладании в составе частиц глины водопроницаемость будет меньшей, нежели у пористых и песчаных грунтов соответственно. Нельзя недооценивать данный показатель, т.к. в строительстве он влияет на устойчивость земляных сооружений и обуславливает скорость уплотнения грунтов оснований, суффозию грунта и оползневые явления (в т.ч. и на сопротивление растяжению).

Фильтрацией называется движение свободно-гравитационной воды в грунтах в различных направлениях (горизонтально, вертикально вниз и вверх) под воздействием гидравлического градиента (уклона, равного потере напора на пути движения) напора. Коэффициентом фильтрации (Kf) принято считать скорость фильтрации при гидравлическом градиенте равном единице. При этом скорость фильтрации (V) прямо пропорциональна гидравлическому градиенту (J). V = Kf * J.

 

    Название: Прочностные и деформационные свойства каменно-грунтовых смесей
    Авторы:
    Ключевые слова: Смеси горных пород
    Q Tests (soils)
    R Tests (soils)
    Triaxial Shear Tests
    Soils
    Shear strength
    Soil mechanics
    Rock mechanics
    DeGray Dam, Arkansas
    Publisher:  Geotechnical Laboratory (U. S.)
    Engineer Research and Development Центр (США)
    Номер серии/отчета: Технический отчет (Экспериментальная станция инженерных водных путей армии США); ГЛ-85-9.
    Описание:  Технический отчет
    Резюме: Результаты и анализ серии испытаний на трехосное сжатие с регулируемой деформацией, консолидированного-недренированного (R) и неконсолидированного-недренированного (Q) сжатий, выполненных на различных градациях искусственно перемешанных земно-каменных смесей и на природной земно-каменной смеси. полученные из карьера F, связанного со строительством плотины ДеГрей, река Каддо, Арканзас. Были проведены тесты для определения применимости двух широко используемых методов моделирования в случаях, когда размеры доступного трехосного испытательного оборудования меньше, чем те, которые диктуются максимальным размером частиц полномасштабной градации. Цель была достигнута путем сравнения результатов трехосных испытаний Q и R, выполненных на образцах полномасштабной градации диаметром 15 дюймов и высотой 38,5 дюймов с результатами, полученными на образцах диаметром 6 дюймов и 13,6 дюймов. 2. Эффекты, связанные с оборудованием и размером образца, оценивались также путем тестирования снятых/замененных образцов диаметром 15 дюймов. Отдельный набор трехосных испытаний Q был выполнен на скальпированном материале, уплотненном до начальных условий минус № 4 фракций соответствующих скальпированных/замещенных образцов, для определения вклада фракций гравия в прочность. Наконец, была проведена отдельная серия трехосных R-испытаний на естественной градации грунт-порода (максимальный размер частиц 3 дюйма, 48 процентов гравия, 26 процентов глины) из DeGray Dam для проверки тенденций, наблюдаемых для смешанных материалов. Полномасштабные и снятые/замененные образцы были уплотнены до 95 процентов от их соответствующей максимальной плотности при стандартном усилии в сухом состоянии при содержании воды, полученной путем объединения минус фракций № 4, приготовленных при их соответствующем оптимальном содержании воды при стандартном усилии, плюс 1 процентный пункт с насыщенным поверхностно-сухим гравием. Скальпированные образцы были испытаны при 95 процентах их соответствующей максимальной плотности в сухом состоянии и при содержании воды, соответствующем их оптимальным значениям плюс 1 процентный пункт. Представленные данные включают кривые напряжение-деформация и поровое давление-деформация, траектории эффективных напряжений, огибающие прочности, основанные на суммарных и эффективных напряжениях, и графики сравнительных тенденций. Для тестов Q и R был сделан вывод, что ни скальпирование/замена, ни скальпирование не дают удовлетворительных оценок параметров общей прочности напряжения для исходных полномасштабных градаций. R-тесты на скальпированных/замещенных или скальпированных градациях могут значительно занижать прочность полномасштабного материала, тогда как Q-тесты на измененных градациях могут завышать истинную прочность. Материал DeGray Dam продемонстрировал более высокую пластичность фракции минус № 40, чем у смешанного материала (идентичный PL, но PI на 10 процентных пунктов выше) и несколько меньшую разницу между данными прочности в натуральную величину и скальпированными/замещенными данными прочности. Эффект пластичности мелких частиц не был целью программы, но результаты предполагают проведение дополнительных исследований для определения того, существует ли уровень пластичности мелких частиц, выше которого скальпированные/замещенные градации могут быть надежными для оценки прочности полномасштабных градаций. Процедура скальпирования/замены удовлетворительна для оценки эффективных параметров прочности при напряжении натурных материалов. Грунтово-каменные смеси, уплотненные до 9Можно ожидать, что 5-процентное стандартное усилие, максимальная плотность в сухом состоянии и близкое к оптимальному содержание воды создадут значительное поровое давление во время недренированного сдвига, что приведет к таким низким углам полного напряжения внутреннего трения, как 11 градусов. Эффекты из-за различий в размерах образцов или оборудования не были значительными. Рекомендуются дополнительные исследования для установления влияния пластичности мелких частиц как на параметры трехосного сдвига, так и на данные испытаний на уплотнение между полномасштабными и скальпированными/замещенными градациями.

    ООО "ПАРИТЕТ" © 2021. Все права защищены.