Предельное сопротивление грунтов сдвигу: Сопротивление грунтов сдвигу. закон Кулона

Содержание

Сопротивление грунтов сдвигу. закон Кулона

Вернуться на страницу «Основания фундаментов»

Под действием собственного веса или приложенной внешней нагрузки в отдельных точках (областях) массива грунта внешние эффективные давления могут вызвать касательные напряжения, превышающих внутренние связи в точках контактов структурных агрегатов и самых твердых частиц. В результате возникают оползни (скольжения) одних частиц и их агрегатов относительно других, что может нарушить целостность грунта в некоторой области, то есть прочность грунта будет исчерпана.

Характерными проявлениями сдвига является выпирание массивов грунта из-под подошвы фундаментов, сползания грунтовых массивов в откосах и склонах и тому подобное.

Внутреннее сопротивление, препятствует смещению частиц в сыпучих (несвязные) грунтах, т.к. объясняется возникающим в точках их контакта внутренним межчастичным трением, которое связанно с шероховатостью поверхности твердых частиц. В связных грунтах смещения частиц, кроме трения, оказывают силы внутреннего сцепления, обусловлены рядом факторов:

— наличием жестких кристаллизационных и цементационных структурных связей (природных цементов — коллоидных гелей и солей, как растворимых, так и не растворимых в воде) в точках контакта твердых частиц и по поверхностям оболочек связанной воды;

— наличием вязкопластических водно-коллоидных структурных связей, вызванных электро-молекулярными силами взаимодействия между твердыми частицами, с одной стороны, и пленками связанной воды, и коллоидными оболочками, прочно связанными с твердыми частицами — с другой;

— капиллярным давлением в зоне капиллярного увлажнения;

— взаимным заклиниванием и зацепленем частиц и тому подобное.

Вместе с тем, процесс деформирования грунта при сдвиге является очень сложным, и разграничивать сопротивление грунтов оползня на внутреннее трение и сцепление имеет в значительной степени условный характер. Так, невозможно выделить в чистом виде элементы, связанные с преодолением сил цементации структурных агрегатов, молекулярной связности, сопротивления деформированию водных пленок, взаимного заклинивания и зацепления частиц и т.д.

Количественные показатели сопротивления сдвигу — это основные характеристики прочности грунта. Они не постоянны и зависят от многих взаимосвязанных факторов: крупности и формы частиц грунта, его минералогического состава, степени водонасыщения и плотности строения, скорости приложения и продолжительности действия нагрузки и тому подобное. Правильный выбор показателей сопротивления сдвигу имеет важное значение для практики, ведь он вызывает точность расчетов большого перечня инженерных задач — предельного давления на грунт основания, устойчивости грунтовых массивов, давления грунтов на ограждающие сооружения и др.

В зависимости от физических свойств грунтов, обусловливающие их напряженно-деформированное состояние под зданием или сооружением, прочностные характеристики можно определять по результатам испытания грунтов методами консолидированного или неконсолидированного смещения.

Опытное определение показателей сопротивления грунтов сдвигу можно выполнять различными методами: по результатам прямого плоскостного сдвига, одноосного и трехосной сжатия, сдвига по цилиндрических поверхностях и др. Наиболее распространенными и простыми являются испытания при прямом плоскостном сдвиге.

Рисунок 1 — Схема одноплоскостного оползневого прибора:1 — образец грунта; 2 — разрезное кольцо (гильза) 3 -нижняя неподвижная обойма; 4 — верхняя подвижная обойма; 5 — фильтр; 6 — фильтр-штамп; 7 — поддон;8 — станина; 9 — плоскость сдвига; 10 — индикатор

Цилиндрический образец грунта 1 после предварительного уплотнения размещают в разрезном кольце (гильзе) 2 оползневого прибора так, чтобы одна его половина оставалась неподвижной, а вторая могла перемещаться горизонтально под действием приложенной к ней оползневой нагрузки T, причем должна быть обеспечена возможность увеличения или уменьшения объема грунта при сдвиге.

К образцу прикладывают нормальную к поверхности сдвига 9 сжимающую нагрузку N. После полной стабилизации деформаций от ее действия, половинки гильзы раздвигают до образования небольшого зазора для устранения трения между ними.

Касательное к поверхности смещения нагрузки T прикладывают к верхней обойме оползневого прибора 4 ступенями до тех пор, пока не произойдет сдвиг и скольжение одной части грунта по второй. Одновременно с приложением оползневой нагрузки выполняют измерения горизонтальных деформаций грунта Δl индикатором 10. Происходит свободный отвод воды, которая выжимается из пор грунта при его сжатии, что осуществляется через фильтры 5 и 6. Сдвигающие силы Ti, отнесенные к площади поперечного сечения образца A в плоскости сдвига, дают касательные сдвигающие напряжения ti, а силы Ni, отнесены к той же самой площади, дают нормальные плоскости сдвига сжимающие напряжения в образце si:

ti= Ti/A и si= Ni/A.

 Выполняют смещение нескольких (не менее трех) образцов, обжимаемых различными вертикальными нормальными напряжениямиσ1 … σ3, которые в течение одного испытания оставляют неизменными, и определяют соответствующие им значения предельных касательных напряжений (предельных сопротивлений смещения)tu,1… tu,3.

Результаты исследования сопротивления грунта сдвигу оформляют в виде графиков зависимостей горизонтальных деформаций грунта Δli от касательных напряжений ti (2, а) и предельных сопротивлений смещения tu,i от вертикальных нормальных сжимающих напряжений si (2, б).

Рисунок 2 — Графики сопротивлений смещению сыпучего грунта при различных вертикальных нормальных сжимающих напряжениях:а — горизонтальных перемещений Δl; б — предельных сопротивлений смещенииtu

Как показывают многочисленные результаты исследований, для сыпучих грунтов (сухие пески и крупнообломочные грунты) в пределах обычных изменений вертикальных нормальных давлений, в большинстве случаев имеет место (от 0,05 до 0,5 … 0,7 МПа), зависимость между предельными опорами сдвига tu, i и вертикальными нормальными сжимающими напряжениями si можно принять линейной из начала координат (рис. 2, б) в виде

tu, i= sitgφ

где tgφ — коэффициент внутреннего трения, характеризующий трением между частицами; φ — угол наклона прямой к горизонтальной оси нормальных сжимающих напряжений, который называют углом внутреннего трения.

Эта зависимость установлена ​​еще в 1773 г.. Французским ученым Ш. Кулоном. Она выражает закон сопротивления сыпучих (несвязных) грунтов смещению, формулируется следующим образом: предельное сопротивление сыпучих грунтов сдвигу прямо пропорционально внешнему нормальному к плоскости сдвига давлению. Этот закон в механике грунтов называется закона Кулона для сыпучих грунтов.

В сопротивлении сдвига связных грунтов (глинистые грунты, сапропели и др.) решающую роль играет сцепление — составляющая, которая не зависит от величины вертикального нормального сжимающего напряжения.

Если по аналогичной методике в таком же приборе провести несколько (не менее трех) испытаний на сдвиг одного и того же связного грунта, подвергая образцы действию различных вертикальных нормальных сжимающих напряжений σi, то в общем случае можно получить криволинейную зависимость предельных сопротивлений грунта сдвигу (рис. 3).

Рисунок 3 — График предельных сопротивлений смещения связного грунта при различных вертикальных нормальных сжимающих напряжениях.

Криволинейность зависимости наиболее ощутима при небольших значениях уплотнительных давлений (в пределах от 0 до σ0=0,05 МПа). При нормальных сжимающих напряжениях в диапазоне σi = 0,05 … 0,5 МПа зависимость можно представить прямой линией, описываемой уравнением

tu, i= sitgφ + с

где c — удельное сцепление грунта (величина отрезка, отсеченного прямой на вертикальной оси предельных сопротивлений смещения), МПа. Эта зависимость получила название закона Кулона для связных грунтов, формулируют так: предельное сопротивление связных грунтов сдвигу, при завершенной их консолидации, можно рассматривать как сумму сопротивления трения, прямо пропорционального внешнему нормальному к плоскости сдвига давлению, и сопротивления сцепления, независимого от этого давления.

Если линию зависимости tu, i= ƒ(si) довести до пересечения с осью вертикальных нормальных к плоскости сдвига сжимающих напряжений, можно получить величину pe, которую называют фиктивным давлением связности или условным эквивалентным давлением, создаваемым распределенными по объему грунта внутренними силами связности. Она может быть представлена как давление, необходимое для уплотнения, в условиях компрессионного испытания грунта, с влажностью на границе текучести (то есть такого, что практически не имеет сопротивления сдвигу) до состояния, в котором образец грунта находится при закладке в прибор для испытания на сдвиг.

Используя эквивалентное давление, параметр сцепления можно записать

с = petgφ,

откуда

pe=с/tgφ=с ×сtgφ

 Таким образом, угол внутреннего трения jі и удельное сцепление c следует рассматривать как математические параметры прямолинейных диаграмм сопротивления грунтов сдвигу.

 

 

 

 

 

Предельное сопротивление — грунт — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Cтраница 3

Несмотря на то, что существующие программы по расчету трубопроводов на компьютере позволяют использовать нелинейные зависимости сопротивление — перемещение, расчетчики предпочитают применять так называемую билинейную зависимость, состоящую из наклонной нелинейной зависимости по способу равенства площадей и горизонтальной, которая соответствует предельному сопротивлению грунта.
 [31]

Приведено решение, когда вследствие разности удельных весов трубопровода с продуктом изменяются предельные сопротивления грунту продольным перемещением. Предельные сопротивления грунта могут также изменяться за счет различных физико-механических характеристик грунта.
 [32]

Значение 7кр характеризует предельное сопротивление грунта на данной глубине и может определяться различными способами.
 [33]

Как показали проведенные нами эксперименты, предельное сопротивление грунта сдвигу нелинейно зависит от высоты засыпки над трубой. Кроме того, на предельное сопротивление грунта сдвигу оказывает влияние только необратимая часть сцепления, которую можно определять по методу повторных сдвигов ( при разной влажности) при нормальных напряжениях в грунтах, близких к действительным.
 [34]

Это означает, что, если бы мы рассматривали трубу как анкер, то при приложении постоянного усилия, равного максимальной удерживающей способности грунта, произошло бы выдергивание трубы. При небольших дополнительных перемещениях трубы к перемещению, соответствующему предельному сопротивлению грунта, последнее уменьшалось незначительно. При перемещениях, имеющих один и тот же порядок с высотой засыпки, сопротивление значительно уменьшилось, так как происходило разрушение грунта над трубой и растекание его по поверхности.
 [35]

При нахождении гу, т. е. составляющего реакции грунта на прогиб трубопровода, грунт не разделяется на засыпку и основание, т.к. трубопровод перемещается в горизонтальной плоскости. Коэффициенты касательного и нормального сопротивления грунта схо, с, предельное сопротивление грунта сдвигу tnp и несущая способность грунта Rrp определяются по исходным данным физико-механических характеристик грунта засыпки, что идет в запас прочности трубопровода при определении его допустимых значений характеристик НДС.
 [36]

Условием прочности любого материала в данной точке, как известно, является достаточная сопротивляемость его сдвигу в этой точке. Поэтому сопротивление сдвигу мерзлых грунтов является такой их механической характеристикой, без знаеия которой не представляется возможным рассчитать ни предельное сопротивление грунтов в основаниях сооружений, ни прочность их в различного рода ограждающих конструкциях ( например, при проходке котло-ва нов и шахт методом искусственного замораживания грунтов), ни устойчивость массивов мерзлых грунтов при действии сдвигающих нагрузок.
 [37]

Взаимодействие трубопровода с грунтом — описывается зависимостью сопротивления грунта от перемещения. Зависимости сопротивления грунта от поперечных и продольных перемещений приняты билинейными в виде диаграммы типа диаграммы Прандтля, характеризующимися соответственно предельной несущей способностью грунта и предельным сопротивлением грунта сдвигу. Расчетные модели грунта и их количественные характеристики приведены в гл.
 [38]

При подборе размеров подошвы фундамента п определении осадки знамение расчетного сопротивления R в отдельных случаях может быть повышено, но с проверкой проектируемого основания на устойчивость. При давлении по подошве фундамента, меньшем расчетного сопротивления грунта, для определения напряжений и деформации грунтов допускается применять теорию линейно деформируемых тел. Предельное сопротивление грунтов основания определяется для условий полной потери его устойчивости, надежность основания при этом гарантируется введением нескольких коэффициентов надежности.
 [39]

Обобщенный коэффициент касательного сопротивления грунта, отражающий его упругопластические деформации, определяем по имеющимся экспериментальным диаграммам тт ( м) по способу, предложенному проф. Для этого истинную диаграмму зависимости сопротивления грунта от продольных перемещений заменяем идеализированной, построенной по аналогии с диаграммой Прандтля. Зная предельное сопротивление грунта сдвигу, определим обобщенный коэффициент из услЪвия минимума ошибки. Для этого из начала координат проведем ломаную obc ( см. рис. 4.1) так, чтобы площади, образованные экспериментальной кривой и ломаной линией были равны. Обобщенный коэффициент касательного сопротивления грунта сх0 вычисляется как отношение тпр / Аусл, где Дусл — перемещение, соответствующее предельному сопротивлению грунта сдвигу.
 [40]

Следует иметь в виду, что Mhp соответствует предельному сопротивлению грунта, окружающего трубу.
 [41]

Размыв и разрушение грунта засыпки подводного перехода увеличивают длину его открытого участка. Существенно увеличивается зона активного воздействия на трубопровод скоростного напора водного потока. Очевидно, что при некоторой длине открытого участка из-за ограниченности предельного сопротивления грунта может произойти выравнивание трубопровода из грунта, т.е. разрушение подводной траншеи. С инженерной точки зрения эксплуатации магистральных газопроводов, пересекающих водные преграды, важной представляется задача об отыскании условий, при которых подводный переход с размытым участком является устойчивым по отношению к малым отклонениям скоростного напора, значения продольной сжимающей нагрузки, длины размытого участка и предельного сопротивления грунта.
 [42]

Зная предельное сопротивление грунта, определим обобщенный коэффициент. Для этого из начала координат проведем ломанную obc ( рис. 3.14) так, чтобы площади, образованные экспериментальной кривой и ломаной линией были равны. Обобщенный коэффициент сопротивления грунта k P вычисляется как отношение тпр / зусл, где зусл — перемещение, соответствующее предельному сопротивлению грунта закручиванию.
 [43]

Зная предельное сопротивление грунта, определим обобщенный коэффициент. Обобщенный коэффициент сопротивления грунта k P вычисляется как отношение тпр / зсл, где scl — перемещение, соответствующее предельному сопротивлению грунта закручиванию.
 [44]

Расчетная модель грунта.
 [45]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

Прочность грунтов на сдвиг | GeoEngineer.org

Bentley Coffee Corner: Геотехнический анализ (AM) — Моделирование усиления рок в Plaxis начинается с 13 декабря 2022

Подробнее

.

Прочность на сдвиг определяется как максимальное напряжение сдвига, которое может выдержать грунт без разрушения. Прочность на сдвиг является критическим параметром в геотехнических проектах. Он необходим для определения несущей способности, проектирования подпорных стен, оценки устойчивости откосов и насыпей и т. д.

Согласно критерию разрушения Мора-Кулона (уравнение 1 ), прочность грунтов на сдвиг состоит из двух компонентов: сцепления (с) и угла трения (φ), а также зависит от нормального эффективного напряжения (σ’) .

τ=c+σ’tanφ                                                                 (1)

Самые распространенные Испытания на месте :

  • Испытание на сдвиг лопасти.
  • Стандартный тест на проникновение (SPT)
  • Тест на пенетрометр с конусом (CPT)
  • Прессиометр

Наиболее распространенными лабораторными испытаниями являются следующие:

  • Испытание на прямой сдвиг
  • Испытание на неограниченное сжатие (UCC)
  • Простое испытание на сдвиг
  • Испытание на трехосное сжатие

Образовательные ресурсы

  • Прочность грунтов на сдвиг Презентация в формате Powerpoint. Подготовлено и предоставлено профессором Сивакуганом, Университет Джеймса Кука, Австралия.

Хотите читать больше, как это?

Лабораторные испытания

21 апреля 2020 г. | Образование

Лабораторные испытания являются неотъемлемой частью инженерно-геологических исследований и практики. Хорошо…

Испытание на прямой сдвиг

28 мая 2020 г. | Образование

Введение Испытание на прямой сдвиг — это экспериментальная процедура, проводимая в геотехн… Образование

Лабораторные динамические испытания грунта проводятся на образцах, извлеченных из интересующей области, и… Образование

Испытание на сдвиг лопасти является одним из наиболее распространенных методов оценки недренируемого сопротивления на месте…

Испытание на трехосное сжатие в горной породе

11 июня 2020 г. | Образование

Введение Трехосные тесты широко используются в инженерно-геотехнических работах как при обработке грунтов, так и горных пород. ..

Назначения веб-классов

Тенденции

Geoengineer.org использует сторонние файлы cookie для улучшения нашего веб-сайта и повышения удобства его использования.
Чтобы узнать больше о файлах cookie, которые мы используем, и о том, как их удалить, посетите нашу страницу о файлах cookie. Разрешить файлы cookie

Что такое сопротивление почвы сдвигу? [Тесты и формула]

Знание прочности грунта на сдвиг имеет ключевое значение для землеустроителей и жизненно важно для любого проектного проекта. В какой-то момент все построенное соприкасается с землей — и передает на нее нагрузку. Понимание того, что влияет на прочность грунта, и ее количественная оценка всегда являются первыми шагами, которые необходимо предпринять на этапе проектирования.

В этом руководстве мы сначала рассмотрим, что подразумевается под сопротивлением грунта сдвигу и его важность, а затем рассмотрим влияние грунтовых вод и влияние состояния грунта на сопротивление грунта сдвигу. Наконец, мы обсудим испытания прочности грунта на сдвиг и формулу для ее расчета.

Воспользуйтесь ссылками ниже, чтобы перейти к наиболее интересующему вас разделу:

  • Что означает сопротивление грунта сдвигу?
  • Значение прочности на сдвиг грунта
  • Какие факторы влияют на прочность грунта на сдвиг?
  • Влияние грунтовых вод на сопротивление сдвигу грунта
  • Влияние состояния грунта на сопротивление сдвигу грунта
  • Испытания грунта на сопротивление сдвигу
  • Прочность на сдвиг грунта формула

Что именно подразумевается под сопротивлением сдвигу грунта?

Прочность грунта на сдвиг определяет его сопротивление деформации касательным (или сдвиговым) напряжением. Почва с большей прочностью на сдвиг будет иметь большее сцепление между частицами и большее трение или сцепление, чтобы предотвратить скольжение частиц друг по другу. Прочность грунта на сдвиг используется для расчета несущей способности и проектирования подпорных стен, откосов и насыпей.

Важность прочности грунта на сдвиг

Понимание прочности грунта на сдвиг жизненно важно в инженерно-геологических работах. Это позволяет нам рассчитать несущую способность грунта при проектировании фундаментов зданий, тротуаров или временных подъездных дорог — в равной степени прочность грунта на сдвиг показывает, насколько устойчивыми будут подпорные стены, откосы и насыпи.

Без предварительного определения прочности грунта на сдвиг невозможно узнать, как геотехнические проекты будут реагировать на различные величины нагрузки и напряжения сдвига. В результате инженеры должны понимать прочность грунта на сдвиг (наряду с другими его свойствами), чтобы предотвратить разрушение конструкций.

Прочность грунта на сдвиг можно увеличить механическими и химическими процессами, а также за счет использования армирующих материалов. Например, инженеры могут адаптировать свои конструкции в зависимости от прочности грунта на сдвиг, внедрив подходящие георешетки или системы стен и откосов.

Какие факторы влияют на прочность грунта на сдвиг?

Прочность грунта на сдвиг зависит от многих факторов, одним из основных факторов является тип грунта. Частицы большинства грунтов практически несжимаемы, а грунтовые массы не обладают пределом прочности на растяжение. Грунты разрушаются, когда один блок грунта перемещается относительно другого блока, а частицы грунта в плоскости разрушения перемещаются друг над другом.

Это то, что известно как сдвиг. Когда частицы движутся поперек друг друга, сила сопротивления (или сдвига) представляет собой трение. Сопротивление сдвигу или прочность грунта на сдвиг связаны с физическими характеристиками грунта, включая размер частиц, форму, распределение и ориентацию, а также с напряжениями, действующими на грунт в этом месте.

Молотый кофе ‘Спроси Эндрю’ Эпизод 5: Эндрю Лис объясняет, что такое прочность почвы на сдвиг.

Трение

Ключевым элементом прочности грунта на сдвиг является трение. Для объектов, находящихся в контакте, сила трения вдоль плоскости зависит от давления, действующего перпендикулярно плоскости (известного как нормальное напряжение). По мере увеличения нормального напряжения увеличивается сопротивление трению или напряжение сдвига. Это подчеркивает, что прочность грунта на сдвиг не является единой цифрой, а зависит от напряжений, действующих на грунт. Для зернистых грунтов соотношение между напряжением сдвига и нормальным напряжением представляет собой прямую линию, определяемую углом (ø), известным как угол трения.

Угол трения

При рассмотрении прочности грунта на сдвиг важно знать угол трения, а также напряжения, которые будут действовать на грунт. При сравнении различных типов гранулированного грунта угол трения является единственным свойством, определяющим прочность. Угол трения имеет решающее значение при поиске материалов для конструкционного заполнения армированных грунтовых конструкций и важен для таких применений, как рабочие платформы и основания дорог. Следует также помнить, что любое изменение угла трения может потребовать изменения конструкции.

Сопротивление сдвигу глинистого грунта

Глинистый грунт также состоит из частиц, хотя частицы очень маленькие. Между этими мелкими частицами действуют электростатические заряды (силы притяжения), а поверхностное натяжение поровой воды удерживает частицы вместе даже без приложения внешних ограничивающих сил, поэтому глинистые грунты обладают некоторой прочностью на сдвиг, даже когда нормальное напряжение равно нулю. Эта дополнительная сила известна как кажущаяся сплоченность. Однако это не является фундаментальным свойством почвы. При рассмотрении прочности на сдвиг зернистых грунтов, даже с некоторым содержанием глины, сцеплением в основном можно пренебречь, поскольку ключевым является угол трения.

Влияние грунтовых вод на сопротивление сдвигу грунта

Наличие грунтовых вод также оказывает заметное влияние на сопротивление грунта сдвигу. Почвы могут быть насыщенными, когда все пустоты между частицами заполнены водой, или частично насыщенными, когда в пустотах присутствует определенный процент пузырьков воздуха. Создаваемое поровое давление влияет на напряжение между частицами и, следовательно, на трение между частицами почвы. Когда к насыщенному грунту прикладывается нагрузка, давление поровой воды (воды в пространствах) сразу возрастает, поскольку вода несжимаема.

Гранулированные грунты имеют относительно большие соединительные пустоты между частицами. Когда, как это обычно бывает в строительстве, нагрузки медленно воздействуют на зернистый грунт, можно предположить, что вода свободно стекает, рассеивая любое повышенное поровое давление и позволяя приложенной нагрузке передаваться скелету грунта. Следовательно, влиянием поровой воды можно пренебречь.

Глинистая почва реагирует иначе, так как пустоты микроскопически малы и плохо связаны между собой. Поэтому вода может двигаться только с гораздо меньшей скоростью, а дренаж очень медленный, поэтому, когда к глинистой почве прилагается нагрузка, поровое давление воды не может рассеяться. Поскольку вода несжимаема, поровое давление воды несет нагрузку, и напряжения между частицами в глине не увеличиваются. Таким образом, кратковременное насыщенное напряжение сдвига глинистого грунта является постоянным значением, называемым недренированным напряжением, обозначаемым cu или su.

При рассмотрении несущей способности глинистых грунтов решающее значение имеет прочность на сдвиг в недренированном состоянии. Это чрезвычайно распространено в Великобритании, где почвы с высоким содержанием глины встречаются на многих строительных площадках. Со временем вода будет стекать с глины, и поровое давление будет медленно снижаться, поэтому прочность глинистых грунтов будет увеличиваться – однако это очень долгосрочный эффект.

Влияние состояния грунта на сопротивление сдвигу грунта

Еще одним фактором, влияющим на сопротивление сдвигу гранулированного грунта, является степень уплотнения частиц или состояние грунта. Когда к рыхлому, неуплотненному грунту прикладывается нагрузка, частицы сближаются по мере того, как грунт сжимается. После сжатия почвы происходит сдвиг, когда частицы начинают двигаться друг над другом. Прочность почвы на сдвиг увеличивается по мере уплотнения частиц, в конечном итоге сохраняя постоянный уровень и постоянную плотность или объем.

Там, где зернистые грунты уже плотно уплотнены, усадка незначительна или отсутствует, и частицы слипаются. По мере увеличения нагрузки, прежде чем частицы смогут столкнуться друг с другом, они должны разойтись вдоль плоскости сдвига, разблокировав блокировку. Это известно как дилатация. Сила сдвига, необходимая для преодоления расширения, называется «пиковой силой» (øpeak). После расширения частицы могут легче перемещаться друг по другу, что требует меньшей силы сдвига, чем на пике, что называется прочностью при постоянном объеме øcv.

В ситуации, когда сдвиг грунта не ожидается, например, структурная засыпка в армированной грунтовой стене, при расчете следует использовать пиковую прочность. Если речь идет о условиях высокой деформации, предпочтительным вариантом, скорее всего, будет прочность на сдвиг грунта при постоянном объеме. Важным соображением является обеспечение того, чтобы в отчете о материалах была указана соответствующая прочность для целей проектирования.

Посетите нашу страницу Стеновые и наклонные системы TensarTech, чтобы узнать больше о том, как эти системы поддерживают подпорные конструкции, фундаменты насыпей и рабочие платформы.

Испытания грунта на сдвиг

Прочность грунта на сдвиг можно проверить следующими методами:

  • Испытание на сдвиг лопасти
  • Испытание на сдвиг в скважине
  • Испытание на прямой сдвиг
  • Трехосный тест
  • Испытание на неограниченное сжатие (UCC)

Испытание на сдвиг лопасти 

Это испытание прочности на сдвиг связных грунтов в недренированном состоянии (например, грунтов на глинистой основе) на месте и может проводиться только на образцах с сопротивлением сдвигу грунта до 0,5. кгс/см2. «Наконечник сдвига лопасти» вставляется в отверстие на месте и вращается для создания скручивающей силы, необходимой для сдвига.

Испытание на сдвиг в скважине

Еще одно испытание прочности на сдвиг грунта на месте для использования на мягких глинах. Устройство вставляется в скважину и наполняется сжатым воздухом для расширения в почву. По мере сдвигания грунта можно оценить прочность на сдвиг.

Испытание на прямой сдвиг Образец почвы помещается в ящик для сдвига на заданной горизонтальной плоскости. Образец подвергается действию различных нормальных напряжений и в каждом случае определяется касательное (касательное) напряжение (стадия консолидации). Затем, на этапе сдвига, напряжение сдвига прикладывается вдоль заданной горизонтальной плоскости для определения прочности образца на сдвиг.

Трехосное испытание

можно проводить на всех типах почвы независимо от условий дренажа. Термин «трехосный» относится к тому факту, что образец грунта подвергается давлению во всех направлениях во время этого типа испытаний. Дополнительную информацию см. в нашем руководстве по трехосному тесту.

Испытание на неограниченное сжатие (UCC) 

Особый тип трехосного испытания, который можно проводить только на водонасыщенных связных грунтах. В этом случае камера, в которой проводится испытание, не имеет всестороннего давления.

Формула прочности грунта на сдвиг

Формула прочности на сдвиг зернистых грунтов: = нормальное эффективное напряжение (кПа)

φ = дробная часть угла

Эта формула описывает огибающую Мора – Кулона, которая утверждает, что прочность на сдвиг равна сумме сцепления (c) и компонента трения (σ’tanφ) .

Следующие шаги

В этом руководстве объясняется, что мы подразумеваем под сопротивлением грунта сдвигу, его важность в инженерно-геологических работах, факторы, влияющие на это свойство грунта, испытания грунта на сопротивление сдвигу и формула, используемая для ее расчета.

Если вы нашли это полезным, вы также можете прочитать:

  • Несущая способность грунта — типы и расчеты
  • Руководство по трехосным испытаниям
  • Поровое давление воды и важность дренажа

Tensar производит ряд инженерно-геологических решений – посетите наши страницы георешеток и систем стен и откосов для получения дополнительной информации.