Όπως είναι γνωστό, το έδαφος παραμορφώνεται υπό πίεση. Η φύση και το μέγεθος της παραμόρφωσης εξαρτώνται από τη φύση του εδάφους, τη μέθοδο φόρτισης και τις οριακές συνθήκες παραμόρφωσης του εδάφους. Οι ιδιότητες παραμόρφωσης των εδαφών καθορίζονται από τους ακόλουθους κύριους φυσικούς παράγοντες: 1) δομή και υφή. 2) σύνθεση και συγκέντρωση του διαλύματος πόρων. 3) χημική και ορυκτολογική σύνθεση του σκελετού του εδάφους. 4) θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η επίδραση ορισμένων φυσικών παραγόντων στην παραμόρφωση των εδαφών εξαρτάται κυρίως από τη δομή του εδάφους, δηλ. σχετικά με τη διασπορά, την πυκνότητα και τη θέση των σωματιδίων στο χώρο και τις συνδέσεις μεταξύ των σωματιδίων. Ανάλογα με τη μέθοδο φόρτισης του εδάφους, οι παραμορφώσεις διακρίνονται σε στατικές (βηματικές), κρουστικές και δυναμικές μεθόδους εφαρμογής πίεσης. Τις περισσότερες φορές, οι ιδιότητες παραμόρφωσης των εδαφών στις βάσεις των κατασκευών προσδιορίζονται υπό στατική φόρτιση. Σε ειδικές περιπτώσεις, οι ιδιότητες παραμόρφωσης των εδαφών προσδιορίζονται υπό την επίδραση κρουστικών φορτίων (έμβολα, έκρηξη κ.λπ.), κραδασμούς, καθώς και υπό την επίδραση υδροστατικής, κυρίως αρνητικής (τριχοειδής) πίεσης που συμβαίνει όταν το νερό μειώνεται σε διασπορά. εδάφη.
Οι ιδιότητες παραμόρφωσης των διασκορπισμένων εδαφών καθορίζονται από τη συμπιεστότητά τους υπό φορτίο, που προκαλείται από τη μετατόπιση των σωματιδίων μεταξύ τους και, κατά συνέπεια, τη μείωση του όγκου των πόρων λόγω της παραμόρφωσης των σωματιδίων πετρώματος, νερού και αερίου. Κατά τον προσδιορισμό της συμπιεστότητας των εδαφών, διακρίνονται δείκτες που χαρακτηρίζουν την εξάρτηση της τελικής παραμόρφωσης από το φορτίο και τη μεταβολή της παραμόρφωσης του εδάφους με την πάροδο του χρόνου υπό σταθερό φορτίο. Το πρώτο χαρακτηριστικό των δεικτών περιλαμβάνει τον συντελεστή συμπίεσης, το λόγο συμπίεσης, τον συντελεστή καθίζησης, το δεύτερο - τον συντελεστή ενοποίησης.
Οι παραμορφωτικές ιδιότητες των εδαφών προσδιορίζονται τόσο σε εργαστηριακές συνθήκες σε δείγματα με σπασμένες ή μη σπασμένες δομικές συνδέσεις όσο και σε συνθήκες πεδίου. Οι εργαστηριακές δοκιμές εξακολουθούν να είναι η κύρια μέθοδος για τη μελέτη των ιδιοτήτων των εδαφών, καθώς καθιστούν δυνατή τη σχετικά απλή μεταφορά διαφόρων πιέσεων στο έδαφος, τη μελέτη της συμπεριφοράς του εδάφους σε μεγάλο εύρος μεταβολών στη φυσική κατάσταση και τις περιβαλλοντικές συνθήκες και την προσομοίωση περίπλοκων περιπτώσεων της λειτουργίας του εδάφους στη βάση ή στο σώμα των κατασκευών. Οι μέθοδοι επιτόπιων δοκιμών καθιστούν δυνατό τον ακριβέστερο αντικατοπτρισμό της επίδρασης των χαρακτηριστικών της υφής του εδάφους στην παραμορφωσιμότητα του.
Για τη μελέτη της συμπιεστότητας των εδαφών σε συνθήκες πεδίου, χρησιμοποιείται ένα πιεσόμετρο - μια συσκευή που βασίζεται στη συμπίεση και τη μέτρηση της παραμόρφωσης του εδάφους που βρίσκεται στα τοιχώματα μιας ανοιχτής τρύπας και στον προσδιορισμό του συντελεστή συμπιεστότητας.
20. Στα κύρια χαρακτηριστικά ιδιότητες αντοχής των εδαφώνπεριλαμβάνουν: αντοχή στη διάτμηση του εδάφους κατά μήκος του εδάφους και κατά μήκος των επιφανειών κατάψυξης. αντοχή στη συμπίεση, την τάση. πρόσφυση και γωνία εσωτερικής τριβής, ισοδύναμη πρόσφυση.
Υπάρχουν απλές και πολύπλοκες καταστάσεις καταπόνησης στο έδαφος.
Μια απλή κατάσταση τάσης αντιστοιχεί στην εκδήλωση ενός από τους τύπους τάσης: συμπίεση, τάση, διάτμηση. Η κατάσταση τάσης σε μια εδαφική μάζα αντιστοιχεί σε μια πολύπλοκη κατάσταση τάσης, όταν όλοι οι τύποι απλών καταστάσεων τάσης εμφανίζονται ταυτόχρονα με διαφορετικούς συνδυασμούς.
Επιτρέπουν την εκτροπή των καθιζήσεων των κατασκευών, τον προσδιορισμό της σταθερότητας των πετρωμάτων στη βάση τους και, κατά την κατασκευή θεμελίων, τη μέγιστη χρήση της φέρουσας ικανότητας των εδαφών. Οι δείκτες που εκφράζουν τη διατμητική αντίσταση των πετρωμάτων καθιστούν δυνατό τον σχεδιασμό της τοποθέτησης πλαγιών φραγμάτων, επιχωμάτων, φραγμάτων, πλευρών λατομείου με ελάχιστη ποσότητα εκσκαφικών εργασιών, προσδιορισμό της σταθερότητας των πρανών και των κατολισθήσεων, τον προσδιορισμό της ορθολογικής διατομής και σταθερότητας διάφορες δομές, συμπεριλαμβανομένων. φράγματα από σκυρόδεμα. Συμπιεστόπετρώματα ονομάζουν την ικανότητά του να μειώνει τον όγκο υπό φορτίο. Όταν ο βράχος συμπιέζεται από ένα κατακόρυφο φορτίο υπό συνθήκες ελεύθερης πλευρικής διαστολής υπό μονοαξονική συμπίεση, η σχετική παραμόρφωση (e) είναι ο λόγος της απόλυτης μείωσης του φορτωμένου δείγματος (Δh) προς το αρχικό του ύψος (h 0) e=Δh/h 0 Η σχέση μεταξύ της τάσης (δ) και της τιμής της σχετικής παραμόρφωσης (e) υπό φορτία μικρότερα από το όριο αναλογίας προσδιορίζεται από την έκφραση: δ=Ee (Ε – μέτρο ελαστικότητας).
Διατμητική αντοχή. Ιδιότητες αντοχής των πετρωμάτωνκαθορίζονται από έναν αριθμό δεικτών που ανήκουν στην κατηγορία των δεικτών άμεσου υπολογισμού. Η αντοχή των πετρωμάτων χαρακτηρίζεται από την ικανότητα αντίστασης στις δυνάμεις διάτμησης (διάτμηση). Διάτμηση είναι η διαδικασία παραμόρφωσης και καταστροφής του πετρώματος λόγω της μετατόπισης ενός τμήματός του σε σχέση με ένα άλλο. Η μετατόπιση κατά μήκος μιας δεδομένης περιοχής προκαλείται από εφαπτομενική τάση σε αυτήν. Η διατμητική αντοχή εξαρτάται από την ποσότητα του κατακόρυφου φορτίου που εφαρμόζεται στο δείγμα. Η αντοχή των πετρωμάτων εκτιμάται κυρίως σύμφωνα με τη θεωρία του Mohr, σύμφωνα με την οποία η καταστροφή ενός σώματος συμβαίνει σε μια ορισμένη περιοριστική αναλογία κανονικών και διατμητικές τάσεις.
Ο προσδιορισμός των χαρακτηριστικών αντοχής και παραμόρφωσης πραγματοποιείται τόσο σε συνθήκες εργαστηρίου όσο και σε συνθήκες πεδίου, σε απλές και σύνθετες καταστάσεις τάσης. Οι κύριοι τύποι δοκιμών είναι: μονοαξονική συμπίεση; χάσμα; βάρδια; συστροφή; συμπίεση; αξονική τριαξονική συμπίεση με κατακόρυφο και ακτινικό φορτίο. αξονική τριαξονική συμπίεση με στρέψη. αξονική συμπίεση ενός κοίλου κυλίνδρου με στρέψη. τριαξονική συμπίεση με ανεξάρτητη ρύθμιση και των τριών κύριων κατευθύνσεων. Δοκιμή δυναμομέτρου σε λειτουργία χαλάρωσης-ερπυσμού.
21. Ρεολ. ιερά χώματα.Στη μηχανολογική-γεωλογική αξιολόγηση των πετρωμάτων, αυτές οι ιδιότητες είναι πολύ σημαντικές. Ωστόσο, ο ρόλος του καθενός από αυτούς είναι διαφορετικός, ο οποίος εξαρτάται από τη σύσταση των πετρωμάτων.1) Αδιάβροχο. Ο προσδιορισμός της αντοχής στο νερό είναι πιο σημαντικός κατά την αξιολόγηση αργιλικών πετρωμάτων που, όταν εκτίθενται στο νερό, χάνουν τη συνοχή και αλλάζουν συνοχή ή εμποτίζονται και αποσυντίθενται. Η ταχύτητα και η φύση του εμποτισμού χαρακτηρίζουν την αντοχή στο νερό.Ορισμένες ποικιλίες αργιλώδους πετρώματος διογκώνονται πολύ όταν υγραίνονται και ο όγκος τους αυξάνεται κατά 25-30%. Αλλαγές στις ιδιότητες των αργιλωδών πετρωμάτων συμβαίνουν όχι μόνο όταν υγραίνονται. Η ξήρανση των υγρών αργιλωδών πετρωμάτων μερικές φορές συνοδεύεται από ρωγμές, αλλαγές στη στερεότητα και μείωση του όγκου (συρρίκνωση). Το νερό, που δρα στα πετρώματα, μπορεί επίσης να διαλύσει και να εκπλύνει υδατοδιαλυτά μέρη και έτσι να αλλάξει τις ιδιότητές τους. 2) Ικανότητα υγρασίας. Η ικανότητα υγρασίας ενός βράχου αναφέρεται στην ικανότητά του να περιέχει και να συγκρατεί μια ορισμένη ποσότητα νερού. Σύμφωνα με αυτό, τα πετρώματα διακρίνονται: εντάσεως υγρασίας (άργιλοι, αργιλικοί), μέτριας-μη εντάσεως υγρασίας (αμμώδη, αμμουδιά m/z, s/z, ιλύς) και μη εντάσεως υγρασίας (άμμος s/z). , ko/z, χαλίκι κ.λπ.). Σε σχέση με πετρώματα που δεν έχουν ένταση υγρασίας, θα πρέπει να μιλήσουμε για την υδάτινη χωρητικότητα τους. Σε πετρώματα υψηλής έντασης υγρασίας διακρίνεται η ολική, τριχοειδής και μοριακή ικανότητα υγρασίας. Πλήρης χωρητικότητα υγρασίας είναι ο πλήρης κορεσμός του πετρώματος με νερό, δηλ. γεμίζοντας όλους τους πόρους της. Συγκρίνοντας τη φυσική περιεκτικότητα σε υγρασία του πετρώματος με την περιεκτικότητα σε υγρασία που αντιστοιχεί στην πλήρη υγρασία, κρίνεται ο βαθμός κορεσμού του σε νερό. Η τριχοειδική ικανότητα υγρασίας δεν αντιστοιχεί στον πλήρη κορεσμό του πετρώματος με νερό, αλλά όταν μόνο οι τριχοειδείς πόροι είναι γεμάτοι με νερό. Η μοριακή ικανότητα υγρασίας αναφέρεται στην ικανότητα των πετρωμάτων να συγκρατούν μια ορισμένη ποσότητα φυσικώς δεσμευμένου νερού. Η μέγιστη ποσότητα φυσικώς δεσμευμένου νερού που μπορεί να κρατήσει ένας βράχος στην επιφάνεια των σωματιδίων του ονομάζεται μέγιστη μοριακή ικανότητα υγρασίας. Από αμμώδεις βράχους κορεσμένους με νερό, δεν μπορεί να ρέει όλο το νερό ελεύθερα, αλλά μόνο εκείνο το τμήμα που υπακούει στη δύναμη της βαρύτητας. Η ικανότητα της άμμου και άλλων κλαστικών πετρωμάτων που είναι κορεσμένα με νερό να την απελευθερώνουν με ελεύθερη ροή χαρακτηρίζει την απόδοση τους σε νερό. Τα πετρώματα που δεν είναι εντάσεως υγρασίας έχουν αυτή την ικανότητα. Η απόδοση νερού των πετρωμάτων είναι περίπου ίση με τη διαφορά μεταξύ της συνολικής τους ικανότητας υγρασίας (W p) και της μέγιστης μοριακής τους ικανότητας: W dep = W p -W m Τα χαρακτηριστικά της απώλειας νερού των πετρωμάτων είναι σημαντικά για την επίλυση πολλών πρακτικά ζητήματα, για παράδειγμα, όταν σχεδιάζετε αποχετεύσεις, εισρέει νερό σε λάκκο κ.λπ. 3) Τριχοειδής. Με σημαντική αύξηση της υγρασίας των αμμωδών και ιδιαίτερα των αργιλωδών πετρωμάτων, μειώνονται οι κατασκευαστικές τους ιδιότητες. Η ύγρανση του νερού μπορεί να προκληθεί από τη διείσδυση νερού από την επιφάνεια της γης ή την είσοδό του από κάτω από έναν υδροφόρο ορίζοντα υπό την επίδραση της πίεσης των τριχοειδών δυνάμεων. Οι τριχοειδείς δυνάμεις σχηματίζουν μια τριχοειδή ζώνη πάνω από το επίπεδο των υπόγειων υδάτων, εντός της οποίας παρατηρείται αυξημένη υγρασία ή κορεσμός των πετρωμάτων. Με την έντονη εξάτμιση των τριχοειδών υδάτων, συμβαίνει αλάτωση του εδάφους και σχηματίζονται αλμυρά έλη. Είναι γνωστό ότι το μέγιστο ύψος τριχοειδούς ανόδου σε t/z και m/z άμμους μπορεί να φτάσει το 1,5-2,0 m, στα αργιλώδη πετρώματα τα 3-4 m. Στα χονδρόκοκκα πετρώματα είναι μικρό και δεν έχει πρακτική σημασία. 4) Υδατοπερατότητα. Οι κύριες υδάτινες ιδιότητες των πετρωμάτων περιλαμβάνουν την υδατοπερατότητα, δηλ. την ικανότητα να περνάει νερό υπό πίεση. Τα δεδομένα που χαρακτηρίζουν την υδατοπερατότητα χαλαρών κλαστικών και αργιλωδών πετρωμάτων χρησιμοποιούνται ευρέως στην πράξη για τον προσδιορισμό εισροών σε λάκκους κατασκευής, υπόγειες εργασίες, μεθόδους αποστράγγισης κ.λπ. Η υδατοπερατότητα της άμμου, των βότσαλων και άλλων χαλαρών ιζημάτων εξαρτάται από το πορώδες και το πορώδες τους. Τα αργιλικά πετρώματα σε χαμηλές πιέσεις είναι πολύ κακώς διαπερατά, γιατί το μέγεθος των πόρων τους είναι μικρό. Η κίνηση του νερού και άλλων υγρών μέσω πορωδών μέσων (πετρωμάτων) ονομάζεται διήθηση. Κατά συνέπεια, η υδατοπερατότητα της άμμου και των αργιλικών πετρωμάτων είναι η ικανότητα διήθησής τους. Ένα μέτρο της αγωγιμότητας του νερού των πετρωμάτων είναι ο συντελεστής διήθησης. Στη μηχανολογική-γεωλογική πρακτική χρησιμοποιούν κυρίως την έκφραση ταχύτητας του συντελεστή διήθησης, με βάση την εξίσωση v = K f I (k). Αν I=1, τότε v=K f m/ημέρα, cm/ημέρα.
Στα αργιλώδη πετρώματα, το ενεργό πορώδες είναι πάντα σημαντικά μικρότερο από το συνολικό πορώδες και συχνά είναι μηδενικό, επειδή ο χώρος των πόρων καταλαμβάνεται σε μεγάλο βαθμό από φυσικά συνδεδεμένο νερό.
22. Χαλάρωση.Όταν φορτίζεται με σταθερή δύναμη F, συμβαίνουν παραμορφώσεις,
αναπτύσσεται με την πάροδο του χρόνου. Για να σταματήσει η ανάπτυξη αυτών των παραμορφώσεων, είναι απαραίτητο να μειωθεί η δύναμη σύμφωνα με έναν ορισμένο νόμο F(t).Η μείωση του χρόνου της τάσης που απαιτείται για τη διατήρηση μιας σταθερής παραμόρφωσης ονομάζεται χαλάρωση τάσης. Από τη θέση της στατιστικής φυσικής, η χαλάρωση μπορεί να θεωρηθεί ως η διαδικασία δημιουργίας στατιστικής ισορροπίας σε ένα φυσικό σύστημα, όταν μικροσκοπικά μεγέθη που χαρακτηρίζουν την κατάσταση του συστήματος (στρες) προσεγγίζουν ασυμπτωτικά τις τιμές ισορροπίας τους. Το χαρακτηριστικό του φαινομένου της χαλάρωσης του στρες είναι ώρα χαλάρωσης, ίσο με το χρόνο κατά τον οποίο η τάση μειώνεται κατά e φορές, που χαρακτηρίζει τη διάρκεια της «καθιζημένης ζωής» των μορίων, δηλ. καθορίζει την κινητικότητα του υλικού. Οι χρόνοι χαλάρωσης ποικίλλουν για διαφορετικά σώματα. Για βραχώδη εδάφη, ο χρόνος χαλάρωσης ποικίλλει σε εκατοντάδες και χιλιάδες χρόνια, ΓΙΑ γυαλί - ΠΕΡΙΠΟΥ εκατό χρόνια, και για νερό - 10-11 δευτερόλεπτα. Για παράδειγμα, τα πετρώματα που σχηματίζουν τον φλοιό της γης έχουν χρόνο χαλάρωσης μετρημένο σε χιλιετίες, για τον αέρα 10-10, για το νερό 10-11, για τον πάγο εκατοντάδες δευτερόλεπτα. Εάν η διάρκεια της δράσης των δυνάμεων στο έδαφος είναι μικρότερη από την περίοδο χαλάρωσης, τότε θα αναπτυχθούν κυρίως ελαστικές παραμορφώσεις.
Έτσι, μέσα σε 100-1000 δευτερόλεπτα, ο πάγος συμπεριφέρεται σαν ελαστικό σώμα (για παράδειγμα, σπάει εύθραυστα κατά την πρόσκρουση υπό συνθήκες βαρέως φορτίου). Όταν το φορτίο μειώνεται, ο πάγος ρέει ως παχύρρευστο υγρό. Παρόμοια συμπεριφορά - εύθραυστο κάταγμα με γρήγορη εφαρμογή φορτίου και παχύρρευστη ροή με παρατεταμένη έκθεση σε φορτίο - εκδηλώνεται ξεκάθαρα σε παγωμένα εδάφη.
Εάν ο χρόνος δράσης της δύναμης στο έδαφος υπερβεί το χρόνο χαλάρωσης, τότε εμφανίζονται μη αναστρέψιμες παραμορφώσεις ερπυσμού και ροής στο έδαφος. Με άλλα λόγια, ανάλογα με την αναλογία του χρόνου δράσης της δύναμης προς τη στιγμή της χαλάρωσης, το σώμα θα συμπεριφέρεται ως στερεό ή ως υγρό. Η περίοδος χαλάρωσης είναι η κύρια σταθερά που συνδυάζει τις ιδιότητες στερεών και υγρών σωμάτων Η τιμή του χρόνου χαλάρωσης μπορεί να προσδιοριστεί από την αναλογία του ιξώδους r προς το μέτρο ελαστικότητας (διάτμησης): Στερεά σώματα, τα οποία περιλαμβάνουν διεσπαρμένα και βραχώδη εδάφη, χαρακτηρίζονται από την παρουσία μιας περιοριστικής διατμητικής τάσης Xk, που ονομάζεται αντοχή διαρροής και συμπίπτει με το όριο ελαστικότητας.
23-24. Βασικές φυσικές και χημικές ιδιότητες των εδαφών. Αυτές οι ιδιότητες περιλαμβάνουν ιδιότητες που εμφανίζονται ως αποτέλεσμα της φυσικοχημικής αλληλεπίδρασης μεταξύ των συστατικών του εδάφους. Αυτές περιλαμβάνουν τις διαβρωτικές ιδιότητες των εδαφών, τη διάχυση, την οσμωτική, την προσρόφηση, καθώς και την κολλητικότητα, την πλαστικότητα, τη διόγκωση, τη διαβροχή, τη συρρίκνωση και άλλες ιδιότητες των πετρωμάτων. Διαβρωτικές ιδιότητες: διάβρωση είναι η διαδικασία καταστροφής των υλικών ως αποτέλεσμα των χημικών, ηλεκτροχημικών ή βιοχημικών αλληλεπιδράσεων τους με το περιβάλλον. Η υπόγεια διάβρωση εκφράζεται στην καταστροφή μεταλλικών δομικών υλικών, κατασκευών και αγωγών κατά την αλληλεπίδρασή τους με τα εδάφη. Οι κύριες αιτίες της υπόγειας διάβρωσης είναι: 1) η επίδραση της υγρασίας του εδάφους στο μεταλλική κατασκευή; 2) το φαινόμενο της ηλεκτρόλυσης. Αυτά τα φαινόμενα συμβαίνουν γύρω από τον αγωγό, καθώς και σε περιοχές όπου χρησιμοποιείται η κυκλοφορία του τραμ και των σιδηροδρόμων. Παρόμοια καταστροφή συμβαίνει στα εδάφη ως αποτέλεσμα της επίδρασης των αδέσποτων ηλεκτρικών ρευμάτων στο νερό - ένα αλατούχο διάλυμα στους πόρους του εδάφους, το οποίο, ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης, θα γίνει ένας επιθετικός ηλεκτρολύτης CISO4. 3) οι δράσεις των μικροοργανισμών στα εδάφη που προκαλούν βιοδιάβρωση. Γενικά, η διάβρωση του εδάφους εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Τα κυριότερα περιλαμβάνουν χημική σύνθεσηεδάφη και, πρώτα απ 'όλα, τη σύνθεση και την ποσότητα των διαλυμένων αλάτων, καθώς και την υγρασία του εδάφους, την περιεκτικότητα σε αέρια, τη δομή του εδάφους, την ηλεκτρική τους αγωγιμότητα και την παρουσία βακτηρίων. Διάχυση (από το λατινικό Diffusion - εξάπλωση, διασπορά, διασπορά), η κίνηση των σωματιδίων ενός μέσου, που οδηγεί στη μεταφορά μιας ουσίας και την εξίσωση των συγκεντρώσεων ή τη δημιουργία ισορροπίας κατανομής των συγκεντρώσεων των σωματιδίων ενός δεδομένου τύπου στο Μεσαίο. Όσμωση (από το ελληνικό Osmos - ώθηση, πίεση), μονόδρομη μεταφορά διαλύτη μέσω ημιπερατού χωρίσματος (μεμβράνης) που διαχωρίζει το διάλυμα από καθαρό διαλύτη ή διάλυμα χαμηλότερης συγκέντρωσης. Η διάχυση και η όσμωση οδηγούν στην ανακατανομή των ιόντων της ουσίας και των μορίων του νερού και είναι πιο έντονες στα αργιλώδη εδάφη. Η όσμωση σε άργιλους μπορεί να προκαλέσει διόγκωση ή συρρίκνωση παραμορφώσεις. Για παράδειγμα, εάν τοποθετήσετε αλατούχο αργιλώδες έδαφος σε γλυκό νερό, θα προκύψει οσμωτική απορρόφηση του νερού και, ως αποτέλεσμα, το έδαφος θα διογκωθεί. Στην πράξη, μια τέτοια διόγκωση μπορεί να συμβεί σε διάφορα κανάλια που βρίσκονται σε αλατούχα εδάφη αφού πλημμυρίσουν με γλυκό νερό. Εάν συμβεί η αντίθετη αναλογία συγκεντρώσεων, δηλαδή το διάλυμα στα εδάφη είναι πιο φρέσκο από ότι στο κανάλι, τότε θα προκύψει οσμωτική αναρρόφηση του νερού από τα εδάφη ως αποτέλεσμα της συρρίκνωσής τους. Η προσρόφηση των εδαφών είναι η ικανότητά τους να απορροφούν ορισμένα σωματίδια ή στοιχεία ύλης από διαλύματα που διέρχονται. Υπάρχουν διάφοροι τύποι προσρόφησης: μηχανική (κατακράτηση σωματιδίων λόγω διαμόρφωσης πόρων). φυσική (λόγω μορίων που αλληλεπιδρούν μεταξύ σωματιδίων από το διάλυμα και τους πόρους της επιφάνειας). χημικό (λόγω χημικών αλληλεπιδράσεων). βιολογικών (λόγω της δράσης των φυτών και διάφορων μικροοργανισμών). Ορισμένοι τύποι προσρόφησης μπορούν να συμβούν μαζί (φυσικοχημική προσρόφηση).
25. Συρρίκνωση έδαφος . Η συρρίκνωση του εδάφους είναι η μείωση του όγκου του ως αποτέλεσμα της απομάκρυνσης του νερού κατά την ξήρανση ή υπό την επίδραση φυσικοχημικών διεργασιών (όσμωση κ.λπ.). Ως αποτέλεσμα της συρρίκνωσης, το έδαφος γίνεται πιο πυκνό και, μετά την ξήρανση, ακόμη και σκληρό. Η συμπίεση του αργιλώδους εδάφους κατά τη συρρίκνωση αυξάνει την αντοχή του στην παραμόρφωση, αλλά η παρουσία ρωγμών, που συνήθως συνοδεύουν τη συρρίκνωση, αυξάνει τη διαπερατότητα του νερού και μειώνει τη σταθερότητα του επιφανειακού στρώματος του εδάφους στις πλαγιές. Σε ξηρά και ζεστά κλίματα, οι ρωγμές συρρίκνωσης διασπούν την αργιλώδη εδαφική μάζα σε βάθος 7-8 m ή περισσότερο. Είναι λιγότερο κοινό σε άλλα συνεκτικά πετρώματα.
Κολλώδες έδαφος εμφανίζεται σε υγρασία μεγαλύτερη από Wm. φτάνει τη μεγαλύτερη αξία του σε αργιλώδη εδάφη. Η κολλητικότητα των αργίλων αυξάνεται με την αύξηση της εξωτερικής πίεσης και τη μείωση της υγρασίας· η μέγιστη τιμή της στις περισσότερες περιπτώσεις επιτυγχάνεται στη μέγιστη χωρητικότητα μοριακής υγρασίας. Η κολλητικότητα του εδάφους εξαρτάται από τις κατηγορίες του νερού που περιέχεται στο έδαφος, τα χαρακτηριστικά του χημικού και ορυκτού μέρους του, την περιοχή επαφής μεταξύ του εδάφους και του αντικειμένου κ.λπ. των χαρακτηριστικών τους σε εξωτερικούς παράγοντες, μπορεί να φτάσει τα 0,02-0,05 MPa. Επομένως, η κολλητικότητα του εδάφους είναι ένας από τους παράγοντες που καθορίζουν τις συνθήκες λειτουργίας των κάδων, των οδικών και εδαφοκαλλιεργητικών μηχανημάτων. Η πρόσφυση του εδάφους στην επιφάνεια των χωματουργικών και μεταφορικών μηχανημάτων και μηχανισμών προκαλεί μείωση της παραγωγικότητάς τους κατά την εκτέλεση εργασιών απογύμνωσης σε λατομεία, κατά την ανάπτυξη λάκκων κ.λπ.
Αδιάβροχοείναι η ικανότητα των εδαφών να διατηρούν μηχανική αντοχή και σταθερότητα όταν αλληλεπιδρούν με το νερό. Η αλληλεπίδραση των πετρωμάτων με το νερό μπορεί να είναι στατική και δυναμική: η επίδραση του ήρεμου νερού προκαλεί διόγκωση και διαβροχή, ενώ η υδροδυναμική επίδραση προκαλεί τη διαδικασία της διάβρωσης.
Διαβροχή- αυτή είναι η ικανότητα των αργιλωδών πετρωμάτων, όταν απορροφούν νερό, να χάνουν τη συνοχή και να μετατρέπονται σε χαλαρή μάζα με μερική ή πλήρη απώλεια φέρουσας ικανότητας. Η ένταση της διαδικασίας εμποτισμού εξαρτάται από τη φύση των δομικών συνδέσεων, τη σύνθεση και την κατάσταση του εδάφους. Η ταχύτητα και η ένταση της διάβρωσης εξαρτώνται τόσο από τη φύση της κρούσης του νερού όσο και από την αντίδραση του πετρώματος σε αυτή την κρούση - διάβρωση. Μια απότομη αλλαγή της αντοχής στο νερό (για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα της καιρικής φύσης) μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική μείωση της φέρουσας ικανότητας των εδαφών των θεμελίων των κατασκευών και στην εμφάνιση κατολισθήσεων και κατολισθήσεων στις πλευρές των οικοδομικών λάκκων και στα βαθιά λατομεία.
ΘολότηταΤις περισσότερες φορές υπολογίζεται από τον συντελεστή αντίστασης των πετρωμάτων στη διάβρωση.
ΠλαστικότηταΤα εδάφη είναι η ικανότητά τους να αλλάζουν το σχήμα τους (παραμόρφωση) χωρίς να διακόπτουν τη συνέχεια ως αποτέλεσμα εξωτερικών επιρροών και να διατηρούν το νέο σχήμα που αποκτάται κατά την παραμόρφωση μετά τη διακοπή της εξωτερικής επίδρασης. Οι πλαστικές ιδιότητες των εδαφών συνδέονται στενά με την υγρασία και ποικίλλουν ανάλογα με την ποσότητα και την ποιότητα του νερού στο έδαφος. Η μετάβαση του αργιλικού πετρώματος από τη μια μορφή συνοχής στην άλλη συμβαίνει σε ορισμένες τιμές υγρασίας, οι οποίες ονομάζονται χαρακτηριστικά επίπεδα ή όρια υγρασίας. Στη μηχανολογική-γεωλογική πρακτική, τα άνω και κάτω όρια πλαστικότητας χρησιμοποιούνται ευρύτερα. Τα πλαστικά όρια και οι αριθμοί πλαστικότητας χρησιμοποιούνται ευρέως στην ταξινόμηση αργιλωδών εδαφών, στον προσδιορισμό των αντιστάσεων του εδάφους σχεδιασμού και στην πρόχειρη εκτίμηση της σταθερότητας του εδάφους σε λάκκους, εκσκαφές κ.λπ.
Πρήξιμοχώμα ονομάζεται η αύξηση του όγκου του όταν αλληλεπιδρά με το νερό. Συχνά παρατηρείται διόγκωση του εδάφους όταν σκάβουμε λάκκους και εκσκαφές και οδηγεί σε παραμόρφωση στηρίγματος, οδοστρωμάτων, θεμελίων κ.λπ. Για τον προσδιορισμό της διόγκωσης, έχουν προταθεί διάφορες μέθοδοι που μπορούν να συνδυαστούν σε πέντε ομάδες με βάση την εκτίμηση της διόγκωσης: 1) από η θερμότητα του πρηξίματος? 2) με πίεση διόγκωσης? 3) από τον όγκο του ιζήματος που καθιζάνει στο υγρό. 4) από την ποσότητα (όγκο ή βάρος) του νερού που προκάλεσε οίδημα. 5) από την αύξηση του όγκου του εδάφους κατά τη διόγκωση.
Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος στην πρακτική της γεωτεχνικής εργασίας είναι η μέθοδος μελέτης της διόγκωσης με βάση την αύξηση του όγκου του εδάφους κατά τη διαδικασία κορεσμού του με νερό (όπως αναπτύχθηκε από τον A. M. Vasiliev).
26. Η κίνηση του νερού και άλλων υγρών μέσα από πορώδη μέσα (πετρώματα) ονομάζεται φιλτράρισμα. Κατά συνέπεια, η υδατοπερατότητα της άμμου και των αργιλικών πετρωμάτων είναι η ικανότητα διήθησής τους. Ένα μέτρο της αγωγιμότητας του νερού των πετρωμάτων είναι ο συντελεστής διήθησης. Στη μηχανολογική-γεωλογική πρακτική χρησιμοποιούν κυρίως την έκφραση ταχύτητας του συντελεστή διήθησης, με βάση την εξίσωση v = K f I (k). Αν I=1, τότε v=K f m/ημέρα, cm/ημέρα. Η ταχύτητα κίνησης του νερού μέσα από πορώδη μέσα (πετρώματα) είναι ευθέως ανάλογη με την υδραυλική κλίση, δηλ. ο λόγος της αποτελεσματικής πίεσης προς το μήκος της διαδρομής φιλτραρίσματος. Αυτός είναι ο πιο σημαντικός νόμος της υδατοπερατότητας των πετρωμάτων άμμου και αργίλου - ο νόμος της στρωτής διήθησης.
Η ταχύτητα κίνησης του νερού καθορίζεται επίσης από την εξίσωση: v=Q/F (Q είναι η ποσότητα νερού που φιλτράρεται μέσω του βράχου, m 3, F είναι η περιοχή διατομής, m 2 μέσω της οποίας φιλτράρεται το νερό). Δεδομένου ότι το νερό κινείται μόνο μέσω των πόρων, ο πραγματικός ρυθμός διήθησης (με βάση τη μικρότερη πραγματική επιφάνεια διατομής του βράχου) είναι μεγαλύτερος. Πραγματικός συντελεστής διήθησης: K fd = K f /n (n – πορώδες). Ο πραγματικός συντελεστής φίλτρου ονομάζεται μερικές φορές συντελεστής ταχύτητας φιλτραρίσματος. Στα αμμώδη πετρώματα, το K fd είναι πάντα μεγαλύτερο από τον συντελεστή διήθησης, που προσδιορίζεται απευθείας σε εργαστηριακές συνθήκες. Στα αργιλώδη πετρώματα, το ενεργό πορώδες είναι πάντα σημαντικά μικρότερο από το συνολικό πορώδες και συχνά είναι μηδενικό, επειδή ο χώρος των πόρων καταλαμβάνεται σε μεγάλο βαθμό από φυσικά συνδεδεμένο νερό. Στην κατασκευή, οι ιδιότητες διήθησης του εδάφους (η υδατοπερατότητα του) συνδέονται με: 1. Με εργασίες μηχανικής(διήθηση όχθες ως αποτέλεσμα κατασκευής φράγματος). 2. Με ερωτήσεις προσωρινής μείωσης της στάθμης των υπόγειων υδάτων (U.G.V.) για αποστραγγιστικά λάκκους. Μια εργαστηριακή συσκευή για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων διήθησης των εδαφών είναι ένα δοχείο με πορώδες πυθμένα (βλ. διάγραμμα) στο οποίο τοποθετείται άμμος. Χύνεται νερό από πάνω και μετράται η ροή του (διήθηση μέσω δείγματος άμμου) σε διάφορα χρονικά διαστήματα. Εάν δημιουργηθεί μια υδραυλική κλίση σε αργιλώδες έδαφος που είναι μικρότερη από την αρχική τιμή, δεν υπάρχει διήθηση στο έδαφος και αυτό το έδαφος είναι υδροφόρος ορίζοντας. Τα φιλολογικά χαρακτηριστικά των εδαφών χρησιμοποιούνται σε: 1. Υπολογισμό αποστράγγισης. 2. Προσδιορισμός της παροχής της υπόγειας πηγής ύδρευσης. 3. Υπολογισμός διευθέτησης κατασκευών (θεμελιώσεων) διαχρονικά. 4. Τεχνητή μείωση της U.G.V. 5.Υπολογισμός πασσάλων φύλλων κατά το σκάψιμο λάκκων και τάφρων.
Ας σημειώσουμε μια σειρά από χαρακτηριστικά που χαρακτηρίζουν τα μόνιμα παγωμένα εδάφη μετά την απόψυξη:
Οι μέγιστες τιμές υδατοπερατότητας σημειώνονται σε ζώνες τεκτονικού κατακερματισμού και δεν παρατηρείται εξασθένηση με το βάθος, γεγονός που εξηγείται από την υψηλή περιεκτικότητα σε πάγο που προκαλείται από τη διαστολή των διασκορπισμένων αδρανών. Αφού λιώσει ο πάγος, σχηματίζονται ισχυρές διόδους φιλτραρίσματος.
Η υδατοπερατότητα των μόνιμων παγωμένων εδαφών μετά την απόψυξή τους είναι συνήθως μεταβλητή με την πάροδο του χρόνου, καθώς επηρεάζεται από δύο αντίθετους παράγοντες. Από τη μία πλευρά, τα κενά που έχουν μόλις σχηματιστεί στον ορεινό όγκο μετά την τήξη του πάγου τείνουν να κλείνουν υπό την επίδραση του βάρους των υπερκείμενων εδαφών ή των φορτίων από κατασκευές, με αποτέλεσμα να μειωθεί η διαπερατότητα του νερού. Από την άλλη πλευρά, τα λεπτά διασκορπισμένα αδρανή, τα οποία μετά την τήξη του πάγου δεν έχουν δομή που να παρέχει την αντοχή του φίλτρου, μπορεί να ξεπλυθεί από τη ροή του φίλτρου. Αυτό συνεπάγεται αύξηση της περιεκτικότητας σε νερό των πετρωμάτων. Η ικανότητα φιλτραρίσματος των πετρωμάτων μόνιμου παγετού αξιολογείται από τα αποτελέσματα πειραματικών εργασιών σε περιοχές που είχαν προηγουμένως αποψυχθεί ή με έμμεσες μεθόδους. Οι έμμεσες μέθοδοι για την αξιολόγηση της παροχής νερού σε μόνιμα παγωμένα εδάφη περιλαμβάνουν: υπολογισμό. Σύγκριση των εξαρτήσεων των δεικτών υδατοπερατότητας από τη θραύση για αποψυγμένα και κατεψυγμένα εδάφη. δοκιμές αέρα φρεατίων. γεωφυσική. Όλες αυτές οι μέθοδοι έχουν αξιολογικό χαρακτήρα.
Μηχανικές ιδιότητες εδαφών Ιδιότητες αντοχής και παραμόρφωσης GOST 12248 -96 ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΥ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ
Ορισμός Οι ιδιότητες μηχανικής ή παραμόρφωσης και αντοχής του εδάφους χαρακτηρίζουν τη συμπεριφορά του υπό την επίδραση εξωτερικού φορτίου
Η συμπιεστότητα είναι η ικανότητα των εδαφών να μειώνουν τον όγκο υπό πίεση. Στα διεσπαρμένα αργιλώδη εδάφη η συμπιεστότητα συμβαίνει κυρίως λόγω της εξαγωγής νερού και αερίων από τον πορώδες χώρο. Η συμπιεστότητα της άμμου προκύπτει ως αποτέλεσμα αλλαγών στη σκελετική δομή και αναδιάταξη των σωματιδίων. Σε βραχώδη εδάφη - λόγω ελαστικής παραμόρφωσης του σκελετού
Χαρακτηριστικά συμπιεστότητας Τα χαρακτηριστικά συμπιεστότητας ή οι ιδιότητες παραμόρφωσης περιλαμβάνουν: u Συντελεστής παραμόρφωσης u λόγος Poisson u Συντελεστής συμπιεστότητας u Συντελεστές σταθεροποίησης u Συντελεστής επαναστερεοποίησης
Οι τάσεις είναι εσωτερικές δυνάμεις (πίεση) που προκύπτουν στο σώμα ως απόκριση σε εξωτερικά φορτία.
Ολικές και αποτελεσματικές τάσεις Οι τάσεις που προκύπτουν σε εδάφη κορεσμένα με νερό καθορίζονται από δύο παράγοντες - τις δυνάμεις που προκύπτουν στις επαφές μεταξύ των ορυκτών σωματιδίων (στον σκελετό του εδάφους) και την πίεση που δημιουργείται από το νερό που συμπιέζεται έξω από τους πόρους. Η αποτελεσματική καταπόνηση (GOST 12248-96) είναι η τάση που δρα στον σκελετό του εδάφους, που ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ της συνολικής τάσης στο δείγμα εδάφους και της πίεσης στο ρευστό πόρων. Φαινομενική, φανταστική, ουδέτερη κ.λπ. τάση-τάσηπου δημιουργείται από την πίεση του συμπιεσμένου νερού Ολική καταπόνηση - αποτελεσματική + φαινομενική καταπόνηση
Ολικές και αποτελεσματικές καταπονήσεις Θεωρώντας το έδαφος ως σύστημα δύο φάσεων που αποτελείται από σκελετό - μεταλλικά σωματίδια και νερό πόρων, εισάγουμε τις έννοιες: u Pz - αποτελεσματική πίεση, πίεση στον σκελετό του εδάφους (συμπυκνώνει και ενισχύει το έδαφος). u Рw – ουδέτερη πίεση, πίεση στο νερό των πόρων (δημιουργεί πίεση στο νερό, με αποτέλεσμα να φιλτράρεται). Σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή σε μια μάζα εδάφους πλήρως κορεσμένη σε νερό ισχύει η ακόλουθη σχέση: P = Pz + Pw, όπου P είναι η συνολική πίεση. Η ενεργός τάση προσδιορίζεται, στην περίπτωση αυτή, ως: Pz = P - Pw (σύμφωνα με τον Alekseev S.I., 2007)
Pw είναι η πίεση που δημιουργείται από το νερό που συμπιέζεται έξω από τον χώρο πόρων του εδάφους κατά την παραμόρφωση. Αυτή η πίεση προκαλεί τάσεις που ονομάζονται «ελάχιστες». u Με την πάροδο του χρόνου, τα φανταστικά στρες σταδιακά χαλαρώνουν (χαλαρώνουν). Σε αμμώδη εδάφη η διαδικασία χαλάρωσης συμβαίνει γρήγορα (μερικές φορές στιγμιαία), σε αργιλώδη εδάφη συμβαίνει πολύ πιο αργά. u Ο λόγος αυτής της διαφοράς είναι η διαφορά στον ρυθμό και τη φύση του φιλτραρίσματος του νερού υπό φορτίο. u
Στερέωση εδάφους κατά τη συμπίεση Στη γενική περίπτωση εφαρμογής εξωτερικού φορτίου σε έδαφος κορεσμένο με νερό, η συμπίεση συμβαίνει αρχικά λόγω ελαστικών παραμορφώσεων του νερού των πόρων και του σκελετού του εδάφους. Στη συνέχεια ξεκινά η διαδικασία της διήθησης εδραίωσης, λόγω της συμπίεσης του νερού από τους πόρους του εδάφους. u Με την ολοκλήρωση της διαδικασίας διήθησης, ξεκινά η διαδικασία δευτερογενούς εδαφικής ενοποίησης, που καθορίζεται από την αργή μετατόπιση των σωματιδίων μεταξύ τους υπό συνθήκες ελαφριάς συμπίεσης του νερού από τους πόρους του εδάφους. Η πρωτογενής ενοποίηση είναι η ενοποίηση διήθησης, η δευτερογενής ενοποίηση οφείλεται σε ερπυσμό. u
Θεωρία της σταθεροποίησης της διήθησης Η κύρια θέση της θεωρίας της σταθεροποίησης διήθησης: η συμπίεση του διασκορπισμένου υδατοκορεσμένου εδάφους συμβαίνει λόγω της συμπίεσης του νερού από αυτό κατά τη συμπίεση του πορώδους χώρου Ποιες καταπονήσεις προκαλούν τη σταθεροποίηση του εδάφους; Μόνο αποτελεσματικά, δηλαδή, μεταδίδονται στον σκελετό του εδάφους. Η ουδέτερη πίεση δεν επηρεάζει τη συμπίεση του εδάφους.
Η εξίσωση του Pavlovsky είναι η βάση της θεωρίας της ενοποίησης της διήθησης u Αυτή η εξίσωση για τη μονοδιάστατη περίπτωση έχει τη μορφή u όπου q είναι η μονάδα παροχής του φιλτραρισμένου νερού (ταχύτητα), m/s. n - πορώδες εδάφους. συντεταγμένη z (το φιλτράρισμα γίνεται κατά μήκος του άξονα z), m; t - χρόνος, s.
Η εξίσωση για ένα μονοδιάστατο πρόβλημα είναι η εξής: Για ένα χωρικό πρόβλημα έχει τη μορφή u όπου c. V - συντελεστής ενοποίησης. - Πίεση πόρων
Ο συντελεστής ενοποίησης Cv έχει διάσταση m 2/s. Υποδεικνύει την ταχύτητα της διαδικασίας ενοποίησης - όσο υψηλότερος είναι ο συντελεστής ενοποίησης, τόσο πιο γρήγορα πηγαίνει.
Διήθηση σε άμμους και άργιλους Η διήθηση συμβαίνει λόγω διαφορών πίεσης ή λόγω της παρουσίας βαθμίδας διήθησης.
Αρχική κλίση Στα αργιλώδη εδάφη, δεν υπάρχει ελεύθερο νερό, η ροή του οποίου υπόκειται στη βαρύτητα. Το νερό στα αργιλώδη εδάφη περιέχεται σε πολύ μικρούς, συχνά κλειστούς πόρους και δεν μπορεί να φιλτράρει από μόνο του. Για να ξεκινήσει η διήθηση σε αργιλώδες έδαφος, είναι απαραίτητο να ασκηθεί κάποια πρόσθετη πίεση σε αυτό, δημιουργώντας μια ορισμένη κλίση, η οποία ονομάζεται αρχική κλίση. Αρχική βαθμίδα διήθησης (i 0) η τιμή της βαθμίδας διήθησης σε αργιλώδη εδάφη στα οποία αρχίζει πρακτικά αισθητή διήθηση
Ο νόμος του Darcy: Vpot = Kf * i, Vpot - ρυθμός ροής i - κλίση πίεσης Kf - κιτ φιλτραρίσματοςΟ νόμος του Darcy, λαμβάνοντας υπόψη την αρχική κλίση φιλτραρίσματος, εκφράζεται ως εξής: Vpot = Kf * (i-i 0) για i>i 0, Vpot = 0 για i
Ο ερπυσμός (σύμφωνα με το GOST) u ερπυσμός είναι η ανάπτυξη παραμορφώσεων του εδάφους με την πάροδο του χρόνου σε συνεχή τάση. u Το στάδιο της μη απόσβεσης (αστάθειας) ερπυσμού είναι η διαδικασία παραμόρφωσης του εδάφους με σταθερό ή αυξανόμενο ρυθμό με σταθερή τάση
Οι παραμορφώσεις της θεμελίωσης του καθεδρικού ναού του Αγίου Ισαάκ (σύμφωνα με τον Dashko και άλλους) είναι συνέπεια του ερπυσμού http: //georec. Ανθρωποι ru/mag/2002 n 7/5/7. htm Αξιόπιστο ασθενώς συμπιεστό έδαφος Αδύναμο πολύ συμπιεστό έδαφος (ερπυστικό έδαφος) Αξιόπιστο ασθενώς συμπιεστό έδαφος
Θεωρία ελαστικότητας. Ο νόμος του Χουκ. Η ελαστική θλιπτική ή/και εφελκυστική τάση είναι ευθέως ανάλογη με την τάση: ε = Рх/Ε, όπου ε – σχετική τάση Рх – τάση (πίεση), MPa E – συντελεστής Young, MPa
Η φυσική σημασία του συντελεστή Young Συντελεστής Young (E, MPa) - αντανακλά την αναλογία μεταξύ σχετικής γραμμικής καταπόνησης και τάσης. Καθορίζεται από τη σύνθεση και τις ιδιότητες του υλικού (στην περίπτωσή μας, των εδαφών) και ποικίλλει ανάλογα με τη σύνθεση και τις ιδιότητες του τελευταίου. Δεν εξαρτάται από το μέγεθος της θλιπτικής τάσης.
Ελαστική παραμόρφωση Η ελαστική παραμόρφωση είναι μια σχετική αλλαγή στο μέγεθος και το σχήμα ενός σώματος υπό την επίδραση ενός εξωτερικού φορτίου. Μετά την αφαίρεση του φορτίου, το σχήμα και οι διαστάσεις αποκαθίστανται.
Ελαστικές παραμορφώσεις Με βάση τη φορά παραμόρφωσης χωρίζονται σε διαμήκεις (σε σχέση με την κατεύθυνση του ασκούμενου φορτίου) και εγκάρσιες. Σχετική διαμήκης καταπόνηση: x= (h 1 -h 2)/h 1 Σχετική εγκάρσια τάση: y= (S 2 -S 1)/S 1
Λόγος Poisson () Ο λόγος Poisson είναι ο λόγος των σχετικών γραμμικών παραμορφώσεων του σώματος στην εγκάρσια διεύθυνση της δράσης του φορτίου προς τις σχετικές γραμμικές παραμορφώσεις στη διαμήκη διεύθυνση: = ε y/ε x
Συντελεστής συμπιεστότητας () και συντελεστής ογκομετρικής παραμόρφωσης (K) ελαστικών σωμάτων u Για την περίπτωση της ολόπλευρης ομοιόμορφης συμπίεσης ενός στερεού σώματος, ο νόμος του Hooke έχει τη μορφή: όπου p=(px+py+pz)/3. Η τιμή p ονομάζεται μέση κανονική τάση.
Συντελεστής συμπιεστότητας (m 0) και συντελεστής ογκομετρικής παραμόρφωσης (K) ελαστικών σωμάτων u Με βάση το προηγούμενο, μπορούμε να βρούμε μια έκφραση για τον συντελεστή συμπιεστότητας ή την αντίστροφη τιμή του - μέτρο ογκομετρικής παραμόρφωσης K ενός ελαστικού μέσου: Δεν εξαρτάται από το μέγεθος της θλιπτικής τάσης.
Δοκιμές συμπίεσης u 5. 4. 1. 1 Πραγματοποιείται δοκιμή εδάφους με τη μέθοδο συμπίεσης για τον προσδιορισμό των ακόλουθων χαρακτηριστικών παραμόρφωσης: συντελεστής συμπιεστότητας mo, συντελεστής παραμόρφωσης E, συντελεστής στερεοποίησης. . . u 5. 4. 1. 2 Αυτά τα χαρακτηριστικά προσδιορίζονται με βάση τα αποτελέσματα δοκιμών δειγμάτων εδάφους σε συσκευές συμπίεσης (οδόμετρο) ..., αποκλείοντας την πιθανότητα πλευρικής διαστολής του δείγματος εδάφους όταν φορτώνεται με κατακόρυφο φορτίο.
Παραμορφώσεις Όταν συμπιέζεται σε μια συσκευή συμπίεσης, εμφανίζεται μείωση του όγκου και (κυρίως) μείωση του όγκου του πορώδους χώρου (και, επομένως, του πορώδους). Αυτό καθιστά δυνατή την έκφραση ογκομετρικής παραμόρφωσης μέσω αλλαγών στις τιμές του πορώδους π.χ.
Παραμόρφωση εδάφους Το έδαφος δεν είναι ένα απόλυτα ελαστικό σώμα. Στα αργιλώδη εδάφη, μαζί με τα ελαστικά, εμφανίζονται και πλαστικές παραμορφώσεις, που παραβιάζουν τη γραμμική φύση της σχέσης τάσης και παραμόρφωσης.
Καμπύλη συμπίεσης - υπερβολική γραφική παράσταση της εξάρτησης φορτίων και συντελεστής πορώδους e Συντελεστής πορώδους (συνάρτηση όγκου-παραμόρφωσης) e 0 i στάδιο φόρτισης e 1 e 2 i+1 στάδιο φόρτισης Ευθύγραμμο τμήμα P, MPa Ps P 1 P 2 κατακόρυφη πίεση e 0 - αρχική τιμή φυσικού πορώδους, Рs ελάχιστη πίεση στην οποία αρχίζει η αισθητή παραμόρφωση
Συντελεστής εγκάρσιας παραμόρφωσης Β-συντελεστής λαμβάνοντας υπόψη την απουσία πλευρικής διαστολής του εδάφους στη συσκευή συμπίεσης β=1 - (2 2/(1 -)) Ο συντελεστής (λόγος Poisson) προσδιορίζεται από δεδομένα τριαξονικής δοκιμής. Εάν λείπουν αυτά τα δεδομένα, οι τιμές του θεωρούνται ότι είναι: - Για αμμουδιές και αμμοπηλώδεις: 0. 30 -0. 35 - Για σκληρούς αργιλικούς και άργιλους: 0. 2 -0. 3 - Για ημιστερεά άργιλο και άργιλο: 0. 30 -0. 38 - Για άργιλους και άργιλους υψηλής ρευστότητας από πλαστικό: 0. 38 -0. 45
Συντελεστής παραμόρφωσης (E, MPa) - συντελεστής αναλογικότητας της γραμμικής σχέσης μεταξύ των αυξήσεων της πίεσης στο δείγμα και της ογκομετρικής του παραμόρφωσης. Είναι παρόμοιο στη φύση του με το μέτρο ογκομετρικής παραμόρφωσης (K) στο νόμο του Hooke, αλλά εξαρτάται από το μέγεθος της θλιπτικής τάσης. Κατά τον προσδιορισμό του Ε, η ογκομετρική παραμόρφωση V αντιστοιχεί περίπου σε αλλαγές του συντελεστή πορώδους e στα αντίστοιχα στάδια παραμόρφωσης: V e
Σχετική συμπιεστότητα στο i-ο στάδιο Ο συντελεστής σχετικής συμπιεστότητας (σχετική κατακόρυφη παραμόρφωση) στο i-ο στάδιο φόρτισης ορίζεται ως ο λόγος του ύψους με τον οποίο το δείγμα έχει αλλάξει από ένα δεδομένο φορτίο στο αρχικό ύψος του συμπιεσμένου δείγμα: εi = Δhi/h
Υπολογισμός του συντελεστή πορώδους στο i-ο στάδιο φορτίου Ο συντελεστής πορώδους στο i-ο στάδιο φορτίου υπολογίζεται ως: e 0 - αρχικός (αρχικός) συντελεστής πορώδους ei- συντελεστής πορώδους στο i-ο στάδιο φορτίου i- σχετική συμπιεστότητα στο i-ο στάδιο φόρτωσης
Υπολογισμός του συντελεστή παραμόρφωσης Σύμφωνα με το GOST 12248 -96, ο συνολικός συντελεστής παραμόρφωσης Ε υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τους τύπους: Еi-(i+1)= ((Рi – Pi+1)/(еi – еi+1))* β Ή Εi-(i +1)= ((1+εο)/mo)*β εο- συντελεστής πορώδους φυσικού εδάφους e- τιμές συντελεστή πορώδους στα στάδια φορτίου I και i+1 mo- συντελεστής συμπιεστότητας β - σύνολο πλευρώνεπεκτάσεις
Φορτία και συμπιεστότητα Τα φορτία ή οι ειδικές πιέσεις από πολλούς τύπους κατασκευών (κτίρια πέντε ορόφων, χωμάτινα επιχώματα ύψους περίπου 10 m κ.λπ.) κυμαίνονται από 200 έως 300 KPa. Με βάση αυτό, τα εδάφη σύμφωνα με τη συμπιεστότητά τους στο εύρος πιέσεων 200-300 KPa μπορούν να ταξινομηθούν σε: u mo mo >1/10 MPa - μέτρια συμπιεστά u mo >1/10 MPa - ασθενώς συμπιεστά
Συντελεστής ενοποίησης u. Συντελεστής φιλτραρίσματος s. V και δευτερεύουσα ενοποίηση - δείκτες που χαρακτηρίζουν το ρυθμό παραμόρφωσης του εδάφους σε σταθερή πίεση λόγω διήθησης νερού (ρ. V) και ερπυσμού του εδάφους με
Συντελεστής ενοποίησης Οι συντελεστές ενοποίησης χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση του ρυθμού ανάπτυξης ιζημάτων. Cv - cm 2/min, ώρα, έτος C - cm 2/min, ώρα, έτος Αυτές οι τιμές προσδιορίζονται με μια γραφική-αναλυτική μέθοδο χρησιμοποιώντας μια καμπύλη συμπίεσης (Παράρτημα N, GOST 12248-96) ή με ειδικές δοκιμές σε μια συσκευή συμπίεσης.
Οικιακή πίεση Η οικιακή (λιθοστατική ή φυσική ή ορεινή κ.λπ.) πίεση (Pb) ορίζεται ως: Pb = *H H- βάθος, m - ειδικό βάρος (MN/m 3)
Το ειδικό βάρος του εδάφους, λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση ζύγισης του νερού (για εδάφη κορεσμένα με νερό), καθορίζεται από τον τύπο u = (s - w)/ (1 + e), όπου: u s – ειδικό βάρος εδάφους τα σωματίδια υπολογίζονται: u s = s * g όπου: u s – πυκνότητα σωματίδια εδάφους t/m 3 u g – βαρυτική επιτάχυνση = 9,81 m/s2 u w – ειδικό βάρος νερού = 0,01 MN/m 3 u e – συντελεστής πορώδους (χωρίς διάσταση) u
Διάγραμμα κατακόρυφων τάσεων Οι εδαφικές μάζες υπό φυσικές συνθήκες βρίσκονται σε τάσεις λόγω πίεσης από τα εδαφικά στρώματα. Σε συνθήκες όπου δεν υπάρχει πιθανότητα πλευρικής διόγκωσης, η κατακόρυφη τάση αυξάνεται με το βάθος: bz= ∑ gi * i *hi, i- αριθμός στρωμάτων, βαρυτική επιτάχυνση, i- ειδικό βάρος του i-ου στρώματος, hi- βάθος η οροφή (κάτω) i- η στρώση.
Ορισμοί GOST 30416 -96 Σταθεροποιημένη κατάσταση του εδάφους, που χαρακτηρίζεται από το τέλος της παραμόρφωσης συμπίεσης υπό ορισμένο φορτίο και την απουσία υπερβολικής πίεσης στο ρευστό πόρων. u Μια μη σταθεροποιημένη κατάσταση του εδάφους, που χαρακτηρίζεται από ατελείς παραμορφώσεις συμπίεσης υπό ορισμένο φορτίο και παρουσία υπερβολικής πίεσης στο ρευστό των πόρων. u
Υπερστερεοποιημένα και υπο-ενοποιημένα εδάφη Τα εδάφη των οποίων η συμπιεστότητα είναι χαμηλότερη από την αναμενόμενη σε μια δεδομένη οικιακή πίεση ονομάζονται υπερστερεοποιημένα. Η υπερπήξη είναι συνέπεια της συμπίεσης των εδαφών στα βάθη της στιβάδας και της επακόλουθης απελευθέρωσής τους στην επιφάνεια ως αποτέλεσμα της διάβρωσης των υπερκείμενων ιζημάτων, της συμπίεσης υπό την πίεση των αρχαίων παγετώνων κ.λπ. Χαρακτηρίζονται από χαμηλή συμπιεστότητα και μερικές φορές πρήζονται. Σε γενικές γραμμές, είναι αξιόπιστοι λόγοι.
Τα εδάφη των οποίων η συμπιεστότητα είναι μεγαλύτερη από την αναμενόμενη σε μια δεδομένη πίεση περιβάλλοντος ονομάζονται υποενοποιημένα. Σχηματίζονται ως αποτέλεσμα πολύ γρήγορης συσσώρευσης (καθίζηση χιονοστιβάδων) και άλλων λόγων. Τυπικά υποενοποιημένα εδάφη είναι το λόες, καθώς και οι θαλάσσιες και προσχωσιγενείς λάσπες, οι σαπρόπελες και η τύρφη. Χαρακτηρίζεται από την παρουσία υπερβολικής πίεσης πόρων που υπερβαίνει την υδροστατική. υψηλή συμπιεστότητα? αστάθεια υπό δυναμικό φορτίο, είναι γενικά πολύ αναξιόπιστα θεμέλια.
Υπερστερεοποίηση και υποστερεοποίηση I - διάστημα φορτίων που δεν υπερβαίνουν την οικιακή πίεση II - διάστημα φορτίων που υπερβαίνουν την οικιακή πίεση e Рs - μέγιστη οικιακή πίεση που έχει σημειωθεί στη γεωλογική ιστορία (πίεση προ-συμπύκνωσης) Για υπερβολικά στερεοποιημένα εδάφη: Рs>Pb Για εδάφη υπό στερεοποίηση : Рs
Κιτ επανασύνδεσης Για την αξιολόγηση της συμπύκνωσης του εδάφους, χρησιμοποιείται το κιτ επαναστερεοποίησης KPU. Με βάση τις τιμές CPC, τα εδάφη μπορούν να ταξινομηθούν: u υποσυμπυκνωμένα CPC 4.
Ο συντελεστής επανασυμπίεσης KPU υπολογίζεται ως: KPU = Ps/Pb, όπου: u Ps - πίεση προ-συμπίεσης, MPa u Pb - σύγχρονη οικιακή πίεση, MPa
Κιτ επαναστερέωσης Τα υπομονωτικά εδάφη είναι επιρρεπή σε καθίζηση υπό την επίδραση του ίδιου του βάρους τους. Ταυτόχρονα, χαρακτηρίζονται από χαμηλή αντοχή, υψηλή συμπιεστότητα και αστάθεια υπό δυναμικά φορτία. Γενικά, είναι αναξιόπιστοι λόγοι. u Τα υπερβολικά συμπιεσμένα εδάφη έχουν υψηλή αντοχή, χαμηλή συμπιεστότητα και μπορεί να διογκωθούν. Όταν KPU>6, η πλευρική πίεση του εδάφους μπορεί να υπερβεί το 2, κάτι που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό υπόγειων κατασκευών. Σε γενικές γραμμές, είναι αξιόπιστοι λόγοι. u
Ιδιότητες αντοχής Η διατμητική αντοχή των εδαφών καθορίζεται από τη συνοχή (παρουσία δομικών δεσμών) και την τριβή μεταξύ των σωματιδίων. Κατασκευαστικός συνδέσεις - συνδέσειςμεταξύ δομικών στοιχείων (σωματίδια, αδρανή, κρύσταλλοι κ.λπ.) που συνθέτουν τα εδάφη
Χαρακτηριστικά ιδιοτήτων αντοχής C - συνοχή (ειδική πρόσφυση), MPa φ - γωνία εσωτερικής τριβής, μοίρες τ - αντίσταση διάτμησης εδάφους, MPa R - μονοαξονική αντίσταση θλίψης Su - μη στραγγιζόμενη διατμητική αντίσταση, MPa
Δομικοί δεσμοί ανάλογα με τον βαθμό αντοχής Μηχανικοί - τριβή μεταξύ σωματιδίων (σε άμμο, χονδρόκοκκα και αργιλώδη εδάφη) Νερό-κολλοειδείς ή πηκτικοί (ουσιαστικά η πρόσφυση των σωματιδίων) - που προκαλούνται από ηλεκτρομαγνητικές (Van der Wals - Van der Wals) δυνάμεις διαμοριακών έλξη (αργιλώδη διασκορπισμένα εδάφη) Τσιμέντωση - προκύπτουν λόγω της πλήρωσης του πορώδους χώρου με μια ορυκτή μάζα που τσιμενώνει τα σωματίδια (ημιπετρώματα) Κρυστάλλωση - μέσα στους κρυστάλλους και μεταξύ κρυστάλλων (πυριγενή και μεταμορφωμένα πετρώματα)
Αντοχή και καταστροφή Η αντοχή των εδαφών καθορίζεται κυρίως από τους δομικούς δεσμούς μεταξύ μεμονωμένων σωματιδίων (κρυστάλλων ή κόκκων) ή/και συσσωματωμάτων σωματιδίων και κρυσταλλικών διαφύσεων. Η αντοχή των ίδιων των στοιχειακών κρυστάλλων, σωματιδίων ή ορυκτών αδρανών είναι δευτερεύουσας σημασίας. Η καταστροφή του εδάφους συμβαίνει όταν, με την επίτευξη ορισμένων περιοριστικών τάσεων, οι δομικοί δεσμοί σπάνε και εμφανίζεται μη αναστρέψιμη κίνηση των σωματιδίων μεταξύ τους.
Η πίεση P από το βάρος του υπέργειου τμήματος της κατασκευής και το ίδιο βάρος της θεμελίωσης διαχέεται στη μάζα του εδάφους. Αποσυνθέτουμε το προκύπτον R σε δύο συστατικά και συμπιέζουμε τα σωματίδια του εδάφους το ένα προς το άλλο και πρακτικά δεν μπορούμε να τα καταστρέψουμε (σωματίδια εδάφους - χαλαζίας, άστριος κ.λπ.) καταστροφή 2000 kgf/cm 2.200 MPa - τέτοιες καταπονήσεις πρακτικά δεν προκύπτουν κάτω από το θεμέλιο .
u Αυτό σημαίνει ότι η καταστροφή του εδάφους συμβαίνει από τη δράση των εφαπτομενικών τάσεων (). Υπό την επίδραση αυτών των τάσεων, τα σωματίδια του εδάφους μετατοπίζονται σε σχέση με τις επαφές τους, οι κόκκοι εισέρχονται στο χώρο των πόρων και εμφανίζεται μια διαδικασία συμπίεσης του εδάφους με την εμφάνιση ολισθαίνουσες επιφάνειες σε ορισμένες περιοχές
Θεωρία Coulomb-Mohr Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η αντοχή του εδάφους καθορίζεται από τη σχέση μεταξύ κανονικών και εφαπτομενικών τάσεων: = σ * tanφ+ C, όπου - - εφαπτομενική τάση - σ - Κανονική τάση - C - συνοχή - φ - γωνία εσωτερικής τριβής
Φυσική και γεωμετρική σημασία των C και φ Γεωμετρική σημασία (σύμφωνα με το GOST 30416 -96): u Γωνία εσωτερικής τριβής - μια παράμετρος της άμεσης εξάρτησης της διατμητικής αντίστασης του εδάφους από την κατακόρυφη πίεση, που ορίζεται ως η γωνία κλίσης αυτής της ευθείας προς ο άξονας της τετμημένης. u Η ειδική συνοχή του εδάφους είναι μια παράμετρος της άμεσης εξάρτησης της αντίστασης διάτμησης του εδάφους από την κατακόρυφη πίεση, που ορίζεται ως το τμήμα που αποκόπτεται από αυτή την ευθεία στον άξονα τεταγμένων. Φυσική έννοια: u Ειδική πρόσφυση - η δύναμη ή η αντοχή των δομικών δεσμών u Γωνία εσωτερικής τριβής - δυνάμεις τριβής μεταξύ σωματιδίων Διακρίνονται δύο στοιχεία πρόσφυσης: 1 - αντοχή δομικών δεσμών (Cc) 2 - αντοχή λόγω τριβής (ΣW) - μηχανικοί δεσμοί
Αντοχή αργιλωδών εδαφών τ Σε συνεκτικά αργιλώδη εδάφη που περιέχουν σωματίδια άμμου με τσιμεντοποίηση ή υδροκολλοειδείς δεσμούς, η αντοχή καθορίζεται τόσο από την πρόσφυση όσο και από τη γωνία εσωτερικής τριβής φ τ = σ * tg φ + C C σ 0
Αντοχή αργιλωδών εδαφών τ Σε συνεκτικά αργιλώδη εδάφη που δεν περιέχουν σωματίδια άμμου, με τσιμεντοποίηση ή υδροκολλοειδείς δεσμούς, η αντοχή προσδιορίζεται ως πρόσφυση τ = C C σ 0
Αντοχή αμμωδών εδαφών τ Σε χαλαρά αμμώδη εδάφη, η αντοχή καθορίζεται κυρίως από τη γωνία εσωτερικής τριβής και οι τιμές του C είναι σχετικά μικρές τ = σ * tg φ φ σ
Προσδιορισμός των χαρακτηριστικών αντοχής με τη μέθοδο κοπής ενός επιπέδου u u 5. 1. 1. 1 Η δοκιμή εδάφους με τη μέθοδο κοπής ενός επιπέδου πραγματοποιείται για τον προσδιορισμό των ακόλουθων χαρακτηριστικών αντοχής: αντίσταση διάτμησης εδάφους τ, γωνία εσωτερικής τριβής φ, ειδική πρόσφυση Γ, για άμμο (εκτός από χαλίκια και χονδρόκοκκα), αργιλώδη και οργανικά-ορυκτά εδάφη. 5. 1. 1. 2 Αυτά τα χαρακτηριστικά προσδιορίζονται με βάση τα αποτελέσματα δοκιμών δειγμάτων εδάφους σε συσκευές διάτμησης μονού επιπέδου με σταθερό επίπεδο διάτμησης μετατοπίζοντας ένα μέρος του δείγματος σε σχέση με το άλλο τμήμα με εφαπτομενικό φορτίο ενώ ταυτόχρονα φορτώνεται το δείγμα με φορτίο κάθετο στο επίπεδο διάτμησης
Διάτμηση u Η διάταξη διάτμησης ενός επιπέδου αποτελείται από δύο δακτυλίους (κάτω και άνω). Ο κάτω δακτύλιος είναι στερεωμένος στο κιβώτιο ταχυτήτων. Το πάνω μπορεί να κινείται σε σχέση με το κάτω.
NN, KN και KD (σύμφωνα με το GOST 30416 -96) Δοκιμή ενοποιημένης αποστράγγισης εδάφους για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών αντοχής και παραμορφωσιμότητας με προκαταρκτική συμπίεση του δείγματος (στο οδόμετρο) και συμπίεση νερού από αυτό κατά τη διάρκεια ολόκληρης της δοκιμής. Ενοποιημένη δοκιμή μη στραγγιστού εδάφους για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών αντοχής με προκαταρκτική συμπύκνωση του δείγματος και συμπίεση νερού από αυτό μόνο κατά τη συμπύκνωση. Μια μη ενοποιημένη μη στραγγιζόμενη δοκιμή εδάφους για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών αντοχής χωρίς προκαταρκτική συμπίεση του δείγματος απουσία συμπίεσης νερού από αυτό κατά τη διάρκεια ολόκληρης της δοκιμής.
Αντοχή σε διάτμηση Η διατμητική αντίσταση του εδάφους είναι ένα χαρακτηριστικό της αντοχής του εδάφους, που καθορίζεται από την τιμή της διατμητικής τάσης στην οποία συμβαίνει η καταστροφή (διάτμηση). u Διατμητική αντίσταση εδάφους (τ, MPa) ορίζεται ως η τιμή του διατμητικού φορτίου Q διαιρούμενη με την περιοχή διάτμησης A του δείγματος σε μια δεδομένη τιμή του κανονικού φορτίου F. u τ = Q/A, MPa
Γιατί χρειάζεστε τουλάχιστον τρεις βαθμούς; τ - αντίσταση διάτμησης εδάφους, MPa Το τρίτο σημείο παίζει διορθωτικό ρόλο
Σχέδια δοκιμών διάτμησης: δοκιμή μη ενοποιημένης-αστράγγισης - για κορεσμένα με νερό αργιλώδη και αμμώδη εδάφη - δοκιμή χωρίς προκαταρκτική συμπύκνωση και χωρίς εξαγωγή νερού. u ενοποιημένη μη στραγγιζόμενη δοκιμή - για μη σταθεροποιημένα αργιλώδη εδάφη - δοκιμή με προ-συμπύκνωση (σε χιλιομετρητή) υπό πίεση ισοδύναμη με την οικιακή πίεση + πίεση από τη δομή και χωρίς εξαγωγή νερού. u δοκιμή ενοποιημένης αποστράγγισης - για σταθεροποιημένα αργιλώδη εδάφη και άμμους - δοκιμή με προ-συμπύκνωση και εξαγωγή νερού u
Μέθοδος μονοαξονικής συμπίεσης 5. 2. 1. 1 Πραγματοποιείται δοκιμή εδάφους με χρήση της μεθόδου μονοαξονικής συμπίεσης για τον προσδιορισμό των ακόλουθων χαρακτηριστικών αντοχής: μονοαξονική θλιπτική αντοχή (R) για βραχώδη ημιπετρώδη εδάφη. μη στραγγιζόμενη διατμητική αντίσταση για κορεσμένα σε νερό αργιλώδη εδάφη (Su). 5. 2. 1. 2 Η μονοαξονική θλιπτική αντοχή προσδιορίζεται ως ο λόγος του κατακόρυφου φορτίου που εφαρμόζεται στο δείγμα, στο οποίο καταστρέφεται το δείγμα, προς την περιοχή της αρχικής του διατομής.
Τριαξονική συμπίεση (η πιο προηγμένη μέθοδος) 5. 3. 1. 1 Πραγματοποιείται δοκιμή τριαξονικής συμπίεσης του εδάφους για τον προσδιορισμό των ακόλουθων χαρακτηριστικών αντοχής και παραμόρφωσης: γωνία εσωτερικής τριβής φ, ειδική συνοχή C, μη στραγγιζόμενη διατμητική αντίσταση Su, συντελεστής παραμόρφωσης E και συντελεστής πλευρικής παραμόρφωσης v για άμμο, αργιλώδη, οργανικά ορυκτά και οργανικά εδάφη. 5. 3. 1. 2 Αυτά τα χαρακτηριστικά προσδιορίζονται με βάση τα αποτελέσματα δοκιμών δειγμάτων εδάφους σε τριαξονικούς θαλάμους συμπίεσης, τα οποία επιτρέπουν την πλευρική διαστολή του δείγματος εδάφους υπό συνθήκες τριαξονικής συμμετρικής στατικής φόρτισης...
Χαρακτηριστικά της μεθόδου Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, ένα κυλινδρικό δείγμα εδάφους τοποθετείται σε ένα κέλυφος από καουτσούκ.Η πίεση στο δείγμα δημιουργείται από ένα έμβολο εργασίας (κάθετο φορτίο F) και την πίεση νερού σε όλη την έκταση. Σε αντίθεση με τη συμπίεση, τη διάτμηση και τη μονοαξονική συμπίεση, όχι μόνο Μετρώνται οι κατακόρυφες και διαμήκεις παραμορφώσεις (διάτμησης), αλλά και οι ογκομετρικές παραμορφώσεις (μετρώντας τον όγκο και την πίεση του νερού στο θάλαμο)
Τριαξονικές δοκιμές εδαφών με κυκλικά φορτία Σκοπός αυτής της μεθόδου είναι να αξιολογήσει τις ιδιότητες αντοχής κάτω από δυναμικά φορτία (σεισμοί, θαλάσσια κύματα, δονήσεις κατασκευής κ.λπ.) Με αυτή τη μέθοδο, ένα δείγμα εδάφους εκτίθεται σε εναλλασσόμενα φορτία συμπίεσης και τάσης. . Οι κύκλοι συμπίεσης και τάσης εναλλάσσονται με περίοδο και συχνότητα που αντιστοιχεί στην αναμενόμενη δυναμική επίδραση. Οι μέθοδοι δοκιμής δεν ρυθμίζονται.
6. Η αντοχή και η παραμορφωσιμότητα των κατεψυγμένων εδαφών προσδιορίζονται με τις ακόλουθες μεθόδους: Δοκιμές με σφραγίδα σφαίρας u Τομή σε ένα επίπεδο κατά μήκος της επιφάνειας κατάψυξης u Μονοαξονική συμπίεση u Όλες οι δοκιμές πραγματοποιούνται σε αρνητική εξωτερική θερμοκρασία, η οποία, ιδανικά, θα πρέπει να αντιστοιχεί στη φυσική θερμοκρασία του παγωμένου εδάφους
Τι να κάνετε εάν οι ιδιότητες παραμόρφωσης και αντοχής των εδαφών δεν έχουν προσδιοριστεί και είναι διαθέσιμες μόνο οι τιμές των φυσικών ιδιοτήτων; 1. 2. Οι ιδιότητες αντοχής και παραμόρφωσης λαμβάνονται από υλικά που λαμβάνονται σε παρακείμενες περιοχές. Για προκαταρκτικούς υπολογισμούς θεμελίων... επιτρέπεται ο καθορισμός των τυπικών και σχεδιαστικών τιμών των χαρακτηριστικών αντοχής και παραμόρφωσης των εδαφών με βάση τα φυσικά τους χαρακτηριστικά από το Παράρτημα 1 του SNi. Σ 2. 01 -83. Θεμέλια και θεμέλια.
Τυπικές τιμές ειδικής πρόσφυσης cn, k. Pa (kgf/cm 2), γωνία εσωτερικής τριβής n, deg. , ιλυροαργιλώδη μη λοϊκά εδάφη τεταρτογενών αποθέσεων
Τυπικές τιμές ειδικής πρόσφυσης cn, k. Pa (kgf/cm 2), γωνία εσωτερικής τριβής n, deg. και μέτρο παραμόρφωσης Ε, MPa (kgf/cm2), αμμώδη εδάφη τεταρτογενών αποθέσεων
SP 22.13330.2011
Ενημερωμένη έκδοση του SNiP 2.02.04-88
Συγγραφέας NIIOSP με το όνομα N.M. Gersevanov
Κεφάλαιο 5.3. Π.:
- Οι κύριες παράμετροι των μηχανικών ιδιοτήτων των εδαφών, που καθορίζουν τη φέρουσα ικανότητα των θεμελίων και την παραμόρφωσή τους, είναι η αντοχή και τα χαρακτηριστικά παραμόρφωσης των εδαφών (γωνία εσωτερικής τριβής φ, ειδική πρόσφυση ντο, μονοαξονική θλιπτική αντοχή βραχωδών εδαφών R γ, συντελεστής παραμόρφωσης μικαι ο συντελεστής εγκάρσιας παραμόρφωσης υ εδαφών). Επιτρέπεται η χρήση άλλων παραμέτρων που χαρακτηρίζουν την αλληλεπίδραση των θεμελίων με το έδαφος θεμελίωσης και καθορίζονται πειραματικά (ειδικές ανυψωτικές δυνάμεις κατά την κατάψυξη, συντελεστές ακαμψίας θεμελίωσης κ.λπ.).
Σημείωση - Περαιτέρω, εκτός από ειδικά αναφερόμενες περιπτώσεις, ο όρος «χαρακτηριστικά εδάφους» σημαίνει όχι μόνο τα μηχανικά, αλλά και τα φυσικά χαρακτηριστικά των εδαφών, καθώς και τις παραμέτρους που αναφέρονται στην παρούσα παράγραφο.
SP 50-101-2004 «Σχεδιασμός και εγκατάσταση θεμελίων
και θεμέλια κτιρίων και κατασκευών»
Συγγραφέας NIIOSP που πήρε το όνομά του. N.M. Gersevanova, Κρατική Ενιαία Επιχείρηση Mosgiproniselstroy
ρήτρα 5.1.8
Τα φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά των εδαφών περιλαμβάνουν:
- - πυκνότητα εδάφους και τα σωματίδια του και υγρασία (GOST 5180 και GOST 30416).
- - συντελεστής πορώδους.
- - κοκκομετρική σύνθεση για χοντρά εδάφη και άμμο (GOST 12536).
- - υγρασία στα όρια πλαστικότητας και ρευστότητας, αριθμός πλαστικότητας και δείκτης ρευστότητας για αργιλώδη εδάφη (GOST 5180).
- - γωνία εσωτερικής τριβής, ειδική πρόσφυση και συντελεστής παραμόρφωσης εδαφών (GOST 12248, GOST 20276, GOST 30416 και GOST 30672).
Δείτε τις τυπικές τιμές αυτών των χαρακτηριστικών - Παράρτημα A SP 22.13330.2016
- - προσωρινή αντίσταση κάτω από μονοαξονικούς δείκτες συμπίεσης, αποσκλήρυνσης και διαλυτότητας για βραχώδη εδάφη (GOST 12248).
Τα φυσικά χαρακτηριστικά των εδαφών περιλαμβάνουν:
Για συγκεκριμένα εδάφη, τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού των θεμελίων των οποίων καθορίζονται στην ενότητα 6 του SP 22.13330.2011 και κατά το σχεδιασμό των θεμελίων υπόγειων τμημάτων κατασκευών (βλ. ενότητα 9), τα χαρακτηριστικά που καθορίζονται σε αυτά τα τμήματα πρέπει επιπλέον να καθοριστούν .
Τα εδάφη με συγκεκριμένες δυσμενείς ιδιότητες περιλαμβάνουν:
- Καθιζάνοντα εδάφη
Διόγκωση εδαφών
Αλατούχα εδάφη
Οργανικά και οργανικά εδάφη
Eluvial εδάφη
Ογκώδη εδάφη
Προσχωσιγενή εδάφη
Εδάφη που βαραίνουν
Ενοποιημένα εδάφη
Κατά τον προσδιορισμό της αντοχής του εδάφους σχεδιασμού Rαιτιολογικό ξύλινα σπίτιαπου ανήκουν στην 3η κατώτερη τάξη ευθύνης, σύμφωνα με τις τιμές του πίνακα R0(Β.1-Β.10 του Παραρτήματος Β) δεν απαιτείται ο προσδιορισμός φυσικών και μηχανικών χαρακτηριστικών όπως:
Γωνία εσωτερικής τριβής, ειδική πρόσφυση, συντελεστής παραμόρφωσης και συντελεστής πλευρικής παραμόρφωσης εδαφών (GOST 12248, GOST 20276, GOST 30416 και GOST 30672).
Δείτε ένα παράδειγμα προσδιορισμού των ιδιοτήτων των εδαφών για την αντικατάσταση θεμελίωσης στη σελίδα του ιστότοπου: "Παράδειγμα υπολογισμού θεμελίωσης ξύλινου σπιτιού"
Ορισμοί
Παράρτημα Α. σελ.:
- Συντελεστής πορώδους eκαθορίζεται από τον τύπο (Βλ. A.6 GOST 25100-2011)
e = (ρ s - ρ d)/ρ d , (A.5)
- ρ s - πυκνότητα σωματιδίων εδάφους (σκελετός), μάζα ανά μονάδα όγκου στερεών (σκελετικών) σωματιδίων εδάφους g/cm3.
ρ d - πυκνότητα ξηρού εδάφους, ο λόγος της μάζας του εδάφους μείον τη μάζα του νερού και του πάγου στους πόρους του προς τον αρχικό του όγκο, g/cm3, που προσδιορίζεται από τον τύπο
- Πυκνότητα ξηρού εδάφους (σκελετός) ρ dκαθορίζεται από τον τύπο (βλ. A.16 GOST 25100.2011)
ρ d = ρ/(1+ w), (Α.8)
- όπου ρ είναι η πυκνότητα του εδάφους, g/cm 3 (βλ. GOST 5180).
w- φυσική υγρασία του εδάφους, %
- Ρυθμός ροής I L- ο λόγος της διαφοράς υγρασίας που αντιστοιχεί σε δύο καταστάσεις του εδάφους: φυσική W και στο όριο κύλισης Wp, προς τον αριθμό πλαστικότητας Ip
A.18 GOST 25100-2011, Ρυθμός ροής Ι Λ d.u., - δείκτης της κατάστασης (συνέπειας) των αργιλωδών εδαφών. καθορίζεται από τον τύποI L = (w - w p)/I p, (A.9)
- όπου w είναι η φυσική υγρασία του εδάφους, % (βλ. GOST-5180-84).
w p - υγρασία στο όριο κύλισης, % (βλ. GOST 5180).
I p - αριθμός πλαστικότητας, %, (βλ. A.31 GOST 25100-2011)
- Αριθμός πλαστικότητας I σελ(Βλ. A.31 GOST 25100-2011), %; καθορίζεται από τον τύπο
I p = w L - w p , (A.17)
- όπου w L είναι η περιεκτικότητα σε υγρασία στο σημείο διαρροής, % (βλ. 4 GOST 5180).
w p - υγρασία στο όριο κύλισης, % (βλ. 5 GOST 5180)
Συμπιεστό- την ικανότητα του εδάφους να μειώνεται σε όγκο υπό την επίδραση εξωτερικής δύναμης, που χαρακτηρίζεται από τον συντελεστή συμπιεστότητας m 0(εφαπτομένη της γωνίας κλίσης της καμπύλης συμπίεσης), που καθορίζεται από τον τύπο (Βλ. 5.4 GOST 12248-2010)
m 0 = (e i - e i+1)/ (p i+1 - p i) 5,32
- Τα e i και e i+1 είναι συντελεστές πορώδους που αντιστοιχούν στις πιέσεις p i και p i+1.
- Με βάση τις τιμές της οριζόντιας διάτμησης και των κανονικών φορτίων που μετρήθηκαν κατά τη δοκιμή, οι εφαπτομενικές και κανονικές τάσεις τ και σ, υπολογίζονται τα MPa χρησιμοποιώντας τους τύπους:
τ = 10Q/A; (5.3)
σ = 10F/A; (5.4) - Ειδική πρόσφυση ντοΚαι γωνία εσωτερικής τριβής φ
το έδαφος προσδιορίζονται ως παράμετροι γραμμικής εξάρτησης
τ = σ tan(φ) + c (5,5)
- Τα τ και φ προσδιορίζονται από τους τύπους (5.3) και (5.4) = Q/A, (5.1) - εφαπτομενικές τάσεις και
= F/A, (5.2) - κανονικές τάσεις
Τα Q και F είναι, αντίστοιχα, εφαπτομενικές και κανονικές δυνάμεις στο επίπεδο διάτμησης, kN
A - περιοχή κοπής, cm2
Πηγή: GOST 12248-2010 πυκνότητα εδάφους ρ - ο λόγος της μάζας του εδάφους συμπεριλαμβανομένης της μάζας του νερού στους πόρους του προς τον όγκο που καταλαμβάνει αυτό το έδαφος (g/cm 3 t/m 3)
πυκνότητα ξηρού εδάφους ρ d είναι ο λόγος της μάζας του ξηρού εδάφους (εξαιρουμένης της μάζας του νερού στους πόρους του) προς τον όγκο που καταλαμβάνει αυτό το έδαφος (g/cm 3 t/m 3)
πυκνότητα σωματιδίων εδάφους ρ s είναι ο λόγος της μάζας του ξηρού εδάφους (εξαιρουμένης της μάζας του νερού στους πόρους του) προς τον όγκο του στερεού μέρους αυτού του εδάφους (g/cm 3 t/m 3). Συνολική ικανότητα υγρασίας Wo - η μέγιστη δυνατή περιεκτικότητα όλων πιθανούς τύπουςνερό όταν οι πόροι του γεμίσουν πλήρως.
w sat = ν.ρ w/ ρ d
- όπου: n – πορώδες, μονάδες,
ρ w– πυκνότητα νερού, g/cm3,
ρ d – πυκνότητα ξηρού εδάφους.
Μηχανικές ιδιότητες εδαφών- αυτή είναι η ικανότητά τους να αντιστέκονται στις αλλαγές όγκου και σχήματος ως αποτέλεσμα δύναμης και φυσικών επιρροών.
παραμόρφωση- χωρητικότητα εδάφους δύναμη– χωρητικότητα εδάφους
αντισταθείτε στην ανάπτυξη παραμορφώσεων. αντισταθείτε στην καταστροφή.
Οι μηχανικές ιδιότητες επηρεάζονται από τη φύση των δομικών δεσμών των σωματιδίων, το μέγεθος των σωματιδίων και τη σύνθεση ορυκτών και την υγρασία του εδάφους. Οι κύριες μηχανικές ιδιότητες των εδαφών είναι: συμπιεστό; Διατμητική αντοχή? υδατοπερατότητα.
Συμπιεστό.
Η ικανότητα του εδάφους να μειώνεται σε όγκο υπό την επίδραση των φορτίων συμπίεσης ονομάζεται συμπιεστότητα, καθίζηση ή παραμόρφωση. Σύμφωνα με τη φυσική του δομή, το έδαφος αποτελείται από μεμονωμένα σωματίδια διαφόρων μεγεθών και ορυκτών σύστασης (σκελετός εδάφους) και πόρους γεμάτους με υγρό (νερό) και αέριο (αέρας). Όταν συμβαίνουν συμπιεστικές τάσεις, συμβαίνουν αλλαγές όγκου λόγω μείωσης των όγκων των πόρων που βρίσκονται μέσα στο έδαφος γεμάτο με νερό. Έτσι, η συμπιεστότητα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, οι κυριότεροι από τους οποίους είναι η φυσική σύνθεση, ο τύπος των δομικών δεσμών των σωματιδίων και το μέγεθος του φορτίου.
Ανάλογα με τη φύση της συρρίκνωσης, διακρίνονται οι ελαστικές και οι πλαστικές παραμορφώσεις. Οι ελαστικές παραμορφώσεις προκύπτουν ως αποτέλεσμα φορτίων που δεν υπερβαίνουν τη δομική αντοχή των εδαφών, δηλ. δεν καταστρέφουν τις δομικές συνδέσεις μεταξύ των σωματιδίων και χαρακτηρίζονται από την ικανότητα του εδάφους να επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση μετά την αφαίρεση των φορτίων. Οι πλαστικές παραμορφώσεις καταστρέφουν τον σκελετό του εδάφους, σπάζοντας δεσμούς και μετακινώντας σωματίδια μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, οι ογκομετρικές πλαστικές παραμορφώσεις συμπυκνώνουν το έδαφος λόγω αλλαγών στον όγκο των εσωτερικών πόρων και διατμητικές πλαστικές παραμορφώσεις - λόγω αλλαγών στο αρχικό του σχήμα και μέχρι την καταστροφή. Κατά τον υπολογισμό της συμπιεστότητας του εδάφους, τα κύρια χαρακτηριστικά παραμόρφωσης προσδιορίζονται σε εργαστηριακές συνθήκες σύμφωνα με τον σχετικό συντελεστή συμπιεστότητας, τον συντελεστή πλευρικής πίεσης και τον συντελεστή πλευρικής διαστολής.
Διατμητική αντοχή
Η τελική διατμητική αντοχή είναι η ικανότητα του εδάφους να αντιστέκεται στην κίνηση τμημάτων του εδάφους σε σχέση μεταξύ τους υπό την επίδραση εφαπτομενικών και άμεσων τάσεων. Αυτός ο δείκτης χαρακτηρίζεται από τις ιδιότητες αντοχής των εδαφών και χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς των θεμελίων κτιρίων και κατασκευών. Η ικανότητα του εδάφους να αντέχει φορτία χωρίς να καταρρέει ονομάζεται αντοχή. Σε αμμώδη και χονδρόκοκκα μη συνεκτικά εδάφη, η αντίσταση επιτυγχάνεται κυρίως λόγω της δύναμης τριβής μεμονωμένων σωματιδίων· τέτοια εδάφη ονομάζονται χαλαρά εδάφη. Τα αργιλώδη εδάφη έχουν υψηλότερη αντοχή στη διάτμηση γιατί... Μαζί με τη δύναμη τριβής, η διάτμηση αντιτίθεται από δυνάμεις πρόσφυσης. Στην κατασκευή, αυτός ο δείκτης είναι σημαντικός κατά τον υπολογισμό των βάσεων θεμελίωσης και την κατασκευή χωμάτινων κατασκευών με κλίσεις.
Η διατμητική αντίσταση t των αργιλωδών εδαφών προσδιορίζεται από την εξίσωση Coulomb:
Για αμμώδη εδάφη, λόγω της έλλειψης δυνάμεων πρόσφυσης, η διατμητική αντίσταση παίρνει τη μορφή:
Υδατοπερατότητα
Η υδατοπερατότητα χαρακτηρίζεται από την ικανότητα του εδάφους να διέρχεται νερό από τον εαυτό του υπό την επίδραση των διαφορών πίεσης και καθορίζεται από τη φυσική δομή και σύνθεση του εδάφους. Όλα τα άλλα πράγματα είναι ίσα, με φυσική δομή με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε πόρους και με επικράτηση σωματιδίων αργίλου στη σύνθεση, η υδατοπερατότητα θα είναι χαμηλότερη από αυτή των πορωδών και αμμωδών εδαφών, αντίστοιχα. Αυτός ο δείκτης δεν πρέπει να υποτιμάται, γιατί... στην κατασκευή, επηρεάζει τη σταθερότητα των χωμάτινων κατασκευών και καθορίζει το ρυθμό συμπίεσης των εδαφών θεμελίωσης.
Ιδιότητες παραμόρφωσης και αντοχής των εδαφών και τα χαρακτηριστικά τους.
ΣυμπιεστόΤο έδαφος χαρακτηρίζει την ικανότητά τους να παραμορφώνονται χωρίς καταστροφή υπό την επίδραση εξωτερικού φορτίου. Οι ιδιότητες παραμόρφωσης των εδαφών χαρακτηρίζονται από το συντελεστή ολικής παραμόρφωσης μι , Λόγος Poisson, συμπιεστότητα και συντελεστές στερεοποίησης, συντελεστές διάτμησης και ογκομετρικής συμπίεσης. Η συμπιεστότητα των διασκορπισμένων εδαφών υπό φορτίο οφείλεται στη μετατόπιση των ορυκτών σωματιδίων μεταξύ τους και, κατά συνέπεια, στη μείωση του όγκου των πόρων.
Αντοχή εδάφουςκαθορίζεται από τους αντοχή σε διάτμηση , η οποία μπορεί να περιγραφεί από τη γραμμική εξάρτηση Coulomb
τ = p τανφ + γ,
Οπου τ – αντοχή σε διάτμηση, MPa. R – κανονική πίεση, MPa; tg φ – συντελεστής εσωτερικής τριβής. φ – γωνία εσωτερικής τριβής, μοίρες. ντο – συμπλέκτης, MPa.
Ποσότητες φ Και ντο απαραίτητο για μηχανικούς υπολογισμούς αντοχής και σταθερότητας.
Η αντοχή των βραχωδών εδαφών καθορίζεται κυρίως από τις δομικές τους συνδέσεις, δηλ. κράτημα, αλλά κυρίως με ράγισμα.
Η αντοχή σε εφελκυσμό του βραχώδους εδάφους σε μονοαξονική συμπίεση (αντοχή θλίψης) είναι σημαντική χαρακτηριστική ταξινόμησης, που ταξινομεί το έδαφος ως βραχώδες (> 5 MPa) ή μη βραχώδες (< 5 МПа).
Η χημική και ορυκτή σύσταση, η δομή και η υφή των εδαφών και η περιεκτικότητα σε οργανική ύλη προσδιορίζονται σε γεωλογικά εργαστήρια εξοπλισμένα με τον απαραίτητο εξοπλισμό (ηλεκτρονικό μικροσκόπιο ακτίνων Χ κ.λπ.). Οι φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των εδαφών μελετώνται σε εργαστήρια εδαφολογίας και στο πεδίο σε μελλοντικά εργοτάξια. Ιδιαίτερη προσοχήΤαυτόχρονα, αντιμετωπίζεται η αξιοπιστία των αποτελεσμάτων που προκύπτουν.
Για κάθε χαρακτηριστικό του εδάφους, γίνονται αρκετοί προσδιορισμοί και πραγματοποιείται στατιστική ανάλυσή τους. Για κάθε IGE πρέπει να υπάρχουν τουλάχιστον τρεις ορισμοί.
Εδαφολογικό εργαστήριο.Τα δείγματα εδάφους για εργαστηριακή έρευνα επιλέγονται από στρώματα εδάφους σε κοιλώματα και γεωτρήσεις στις τοποθεσίες.
Τα δείγματα εδάφους παραδίδονται στο εργαστήριο με τη μορφή μονόλιθων ή χαλαρών δειγμάτων. Οι μονόλιθοι είναι δείγματα εδάφους με αδιατάρακτη δομή, τα οποία πρέπει να έχουν διαστάσεις 20 x 20 x 20 εκ. Στα αργιλώδη εδάφη πρέπει να διατηρείται η φυσική υγρασία λόγω αδιάβροχης παραφίνης ή κελύφους κεριού στην επιφάνειά τους. Σε χαλαρά εδάφη (άμμος , χαλίκι κ.λπ.) λαμβάνονται δείγματα βάρους τουλάχιστον 0,5 kg.
Σε εργαστηριακές συνθήκες, είναι δυνατός ο προσδιορισμός όλων των φυσικών και μηχανικών χαρακτηριστικών, το καθένα σύμφωνα με το δικό του GOST: φυσική υγρασία και πυκνότητα εδάφους - GOST 5180-84, αντοχή σε εφελκυσμό - GOST 17245-79, κοκκομετρική σύνθεση (κόκκων) - GOST 12536- 79 κλπ. Στο εργαστήριο προσδιορίζεται η υγρασία, η πυκνότητα των σωματιδίων του εδάφους και κάποια άλλα.
Ερευνα πεδίου.Η μελέτη των εδαφών στο χωράφι παρέχει πλεονέκτημα έναντι της εργαστηριακής ανάλυσης, καθώς επιτρέπει σε κάποιον να προσδιορίσει όλες τις τιμές των φυσικών και μηχανικών χαρακτηριστικών στη φυσική εμφάνιση των εδαφών χωρίς να καταστρέφει τη δομή και την υφή τους, διατηρώντας παράλληλα το καθεστώς υγρασίας. Στην περίπτωση αυτή προσομοιώνεται η λειτουργία εδαφικών μαζών στα θεμέλια κτιρίων και κατασκευών. Τέτοιες εδαφολογικές μελέτες χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο τα τελευταία χρόνια, ενώ παράλληλα βελτιώνεται ο τεχνικός εξοπλισμός και χρησιμοποιούνται υπολογιστές. Οι μέθοδοι Express σας επιτρέπουν να αποκτήσετε γρήγορα ιδιότητες εδάφους. Για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς των εδαφικών μαζών κατά την περίοδο λειτουργίας των κτιρίων και των κατασκευών, συνιστάται ο έξυπνος συνδυασμός εργαστηριακών και επιτόπιων μελετών.
Μεταξύ των μεθόδων δοκιμής παραμόρφωσης εδαφών για συμπιεστότητα, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η μέθοδος αναφοράς δοκιμές σφράγισης πεδίου (GOST 20278-85). Τα αποτελέσματα άλλων μεθόδων δοκιμής, τόσο πεδίου (πιεσομετρία, δυναμική και στατική οδήγηση) όσο και εργαστηριακά (συμπίεση και σταθερομετρική) πρέπει να συγκρίνονται με τα αποτελέσματα των δοκιμών σφραγίδας.
Κατά τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών αντοχής των εδαφών, τα πιο αξιόπιστα αποτελέσματα λαμβάνονται από δοκιμές πεδίου για την κοπή πυλώνων εδάφους απευθείας στο εργοτάξιο (GOST 23741-79). Λόγω του υψηλού κόστους και της έντασης εργασίας, η εργασία αυτή εκτελείται μόνο για δομές επιπέδου I (κατηγορία) ευθύνης. Αυτά περιλαμβάνουν κτίρια και κατασκευές μεγάλης οικονομικής σημασίας, κοινωνικές εγκαταστάσεις που απαιτούν αυξημένη αξιοπιστία (κεντρικά κτίρια θερμοηλεκτρικών σταθμών, πυρηνικοί σταθμοί, τηλεοπτικοί πύργοι, βιομηχανικοί σωλήνες άνω των 200 m, κτίρια θεάτρων, τσίρκο, αγορές, εκπαιδευτικά ιδρύματα κ.λπ. ).
Για άλλες περιπτώσεις κατασκευής (κατασκευές κατηγορίας II και III) αρκετά αξιόπιστοι δείκτες Με Και φ που ελήφθη ως αποτέλεσμα εργαστηριακών δοκιμών εδαφών σε συσκευές για επίπεδη διάτμηση (GOST 12248-78) και τριαξονική συμπίεση (GOST 26518-85).
Τα χαρακτηριστικά αντοχής μπορούν επίσης να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ανίχνευσης λεπίδων, τα αποτελέσματα της οποίας, κατά το σχεδιασμό κρίσιμων κατασκευών, συγκρίνονται με δοκιμές διάτμησης για να εξασφαλιστεί η αξιοπιστία των αποτελεσμάτων.
Δοκιμές παραμόρφωσης εδαφών.Η συμπιεστότητα των εδαφών μελετάται με μεθόδους αποτύπωσης, πιεσόμετρα, δυναμική και στατική ανίχνευση.
Μέθοδος σφραγίδας. ΣΕΣε μη βραχώδη εδάφη, τοποθετούνται σφραγίδες στον πυθμένα των λάκκων ή στον πυθμένα των γεωτρήσεων, στα οποία μεταφέρονται στατικά φορτία (GOST 20276-85). Σφραγίδα στο λάκκο – πρόκειται για μια στρογγυλή πλάκα από χάλυβα ή οπλισμένο σκυρόδεμα επιφάνειας 5000 cm2. Για τη δημιουργία μιας δεδομένης πίεσης κάτω από τη σφραγίδα, χρησιμοποιούνται γρύλοι ή πλατφόρμες με φορτίο (Εικ. 49).
Η καθίζηση των καλουπιών μετράται χρησιμοποιώντας μετρητές εκτροπής. Λαμβάνονται δείγματα εδάφους στο λάκκο στο σημάδι του πυθμένα της σφραγίδας και έξω από αυτό για παράλληλες εργαστηριακές μελέτες. Το γραμματόσημο φορτώνεται σταδιακά ανάλογα με τον τύπο του εδάφους και την κατάστασή του, κρατώντας μέχρι να σταθεροποιηθούν οι παραμορφώσεις. Ως αποτέλεσμα, οι δοκιμές δημιουργούν γραφήματα της εξάρτησης της καθίζησης σφραγίδας από την πίεση και το χρόνο στα στάδια φόρτισης.Μετά από αυτό, ο συντελεστής παραμόρφωσης του εδάφους υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο μι , MPa.
Σφραγίδα σε τρύπα τρυπανιούμι.Η δοκιμή εδάφους πραγματοποιείται σε πηγάδι με διάμετρο μεγαλύτερη από 320 mm και βάθος έως και 20 m. Μια σφραγίδα με εμβαδόν 600 cm 2 κατεβαίνει στον πυθμένα του φρέατος. Το φορτίο στη σφραγίδα μεταδίδεται μέσω μιας ράβδου στην οποία βρίσκεται μια πλατφόρμα με φορτίο. Ο συντελεστής παραμόρφωσης καθορίζεται επίσης από τον τύπο.
Πρεσιομετρικές μελέτεςπραγματοποιείται σε αργιλώδη εδάφη. Ένα πιεσόμετρο είναι ένας κυλινδρικός θάλαμος από καουτσούκ που χαμηλώνεται σε ένα πηγάδι σε ένα δεδομένο βάθος και διαστέλλεται με πίεση υγρού ή αερίου. Στις δημιουργούμενες πιέσεις μετρώνται οι ακτινικές κινήσεις των τοιχωμάτων της γεώτρησης, γεγονός που καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό του συντελεστή παραμόρφωσης και των χαρακτηριστικών αντοχής του εδάφους.
Ρύζι. 49. Προσδιορισμός συμπιεστότητας εδάφους με χρήση σφραγίδων:
α, β – κοιλώματα; γ – γεώτρηση. 1 – γραμματόσημα. 2 – γρύλος;
3 – πασσάλους αγκύρωσης. 4 – πλατφόρμα με φορτίο. 5 - ράβδος
Ανιχνεύοντας(ή διείσδυση ) χρησιμοποιείται για τη μελέτη πάχους εδάφους σε βάθος 15–20 μ. Με βάση την αντίσταση ενός μεταλλικού άκρου (ανιχνευτή) να διεισδύσει στο έδαφος, προσδιορίζεται η πυκνότητα και η αντοχή των εδαφών και η μεταβλητότητά τους σε κάθετη τομή. Η ηχογράφηση αναφέρεται σε εξπρές μεθόδους για τον προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων αμμωδών, αργιλωδών και οργανικών εδαφών που δεν περιέχουν ή έχουν λίγες προσμίξεις θρυμματισμένης πέτρας ή βότσαλο. Σύμφωνα με τη μέθοδο βύθισης του άκρου, διακρίνεται η ανίχνευση δυναμική και στατική . Κατά τη στατική ανίχνευση, ο κώνος πιέζεται ομαλά στο έδαφος και κατά τη δυναμική ανίχνευση, οδηγείται μέσα με ένα σφυρί.
Στατική και δυναμική αίσθησηεπιτρέπω:
Διαχωρίστε το πάχος του εδάφους σε ξεχωριστά στρώματα.
Προσδιορίστε το βάθος των βραχωδών και χονδροειδών εδαφών.
Προσδιορίστε την κατά προσέγγιση πυκνότητα της άμμου, τη συνοχή των αργιλωδών εδαφών και προσδιορίστε το μέτρο παραμόρφωσης.
Αξιολόγηση της ποιότητας των τεχνητά συμπιεσμένων εδαφών σε αναχώματα και αλλουβιακούς σχηματισμούς.
Μετρήστε το πάχος των οργανικών εδαφών σε βάλτους.
Στο Σχ. 50 δείχνει έναν σταθμό καταγραφής διείσδυσης.
Ρύζι. 50. Σταθμός διείσδυσης και υλοτομίας:
1 – αισθητήρας ανιχνευτή. 2 – ράβδος; 3 – κατάρτι; 4 – υδραυλικός κύλινδρος; 5 – κανάλι επικοινωνίας. 6 – σταθμός υλικού. 7 – πίνακας ελέγχου
Δοκιμές αντοχής εδαφών.Η διατμητική αντίσταση των εδαφών καθορίζεται από τις οριακές τιμές τάσεων κατά την αστοχία. Τα πειράματα γίνονται σε λάκκους αφήνοντας κολώνες αδιατάρακτου εδάφους, στους οποίους ασκούνται θλιπτικές και διατμητικές δυνάμεις. Για να προσδιοριστεί σωστά η εσωτερική τριβή και η ειδική πρόσφυση, το πείραμα πραγματοποιείται σε τουλάχιστον τρεις κολώνες υπό διαφορετικές δυνάμεις συμπίεσης. Η μετατόπιση παράγεται επίσης με την περιστροφή της πτερωτής, η οποία είναι μια συσκευή με τέσσερις λεπίδες. Πιέζεται στο έδαφος και περιστρέφεται, ενώ μετράται η ροπή, η οποία χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της διατμητικής αντίστασης.
Εμπειρος έργα κατασκευής . Κατά την κατασκευή αντικειμένων πρώτου επιπέδου ευθύνης (τάξη), η επιτόπια έρευνα των εδαφών γίνεται ιδιαίτερα σημαντική, επομένως καταφεύγουν σε πειραματικές εργασίες.
Έμπειροι σωροί. Στο εργοτάξιο βυθίζεται ο σωρός απογραφής και παρατηρείται η φύση της βύθισής του και η αντοχή του εδάφους. Με την εφαρμογή φορτίων στο σωρό και τη μέτρηση της βροχόπτωσης σε κάθε βήμα, προσδιορίζεται η φέρουσα ικανότητα του εδάφους σε συνθήκες φυσικής υγρασίας και όταν είναι εμποτισμένο. Τα αποτελέσματα των δοκιμών συγκρίνονται με υπολογισμένα δεδομένα που βασίζονται σε εργαστηριακές μελέτες εδάφους.
Έμπειρα ιδρύματα. Τα θεμέλια του μελλοντικού κτιρίου τοποθετούνται σε πλήρες μέγεθος και στο σχεδιασμένο βάθος. Εφαρμόζεται φορτίο στη θεμελίωση από το μελλοντικό κτίριο και γίνονται παρατηρήσεις για τη συμπίεση του εδάφους θεμελίωσης. Έτσι προσδιορίζεται η πραγματική φέρουσα ικανότητα του εδάφους και η καθίζηση του μελλοντικού κτιρίου.
Πειραματικά κτίρια. Μια ποσοτική αξιολόγηση των ιδιοτήτων καθίζησης του loess βασίζεται σε δεδομένα εργαστηριακών δοκιμών εδάφους και πεδίου. Σε πραγματικές συνθήκες, κάτω από ανεγερμένα κτίρια πλήρους μεγέθους, η βάση του loess είναι κορεσμένη με νερό και γίνονται παρατηρήσεις για τη φύση της εξέλιξης της διαδικασίας, προσδιορίζονται οι τιμές καθίζησης και αξιολογείται η κατάσταση των κτιριακών δομών. Παρόμοιες πειραματικές εργασίες πραγματοποιούνται κατά την αξιολόγηση των δυναμικών επιδράσεων σε κτιριακές κατασκευές και θεμέλια.
Επεξεργασία αποτελεσμάτων εδαφολογικής έρευνας. Οι ιδιότητες των εδαφικών ορεινών όγκων αξιολογούνται με βάση τα φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά ως αποτέλεσμα εργαστηριακών μελετών μεμονωμένων δειγμάτων εδάφους και εργασιών πεδίου στην επικράτεια του ορεινού όγκου. Τα χαρακτηριστικά που λαμβάνονται στο εργαστήριο και στο χωράφι αντιστοιχούν μόνο σε εκείνα τα μέρη όπου ελήφθησαν δείγματα και πραγματοποιήθηκαν δοκιμές εδάφους. Από αυτή την άποψη, τα διάσπαρτα ερευνητικά αποτελέσματα και οι κανονιστικοί δείκτες πρέπει να συνοψιστούν, δηλαδή να υποβληθούν σε στατιστική επεξεργασία προκειμένου να ληφθούν μέσες τιμές και η επακόλουθη χρήση στους υπολογισμούς.
Στατικές παρατηρήσειςκατά τη διάρκεια μηχανολογικών-γεωλογικών και υδρογεωλογικών μελετών, πραγματοποιούνται για την αξιολόγηση της εξέλιξης δυσμενών γεωλογικών διεργασιών (καρστ, κατολισθήσεις κ.λπ.), το καθεστώς υπόγεια ύδαταΚαι καθεστώς θερμοκρασίαςΈνα δίκτυο σημείων αναφοράς εγκαθίσταται σε επιλεγμένες χαρακτηριστικές περιοχές παρατήρησης και γίνονται οργανικές παρατηρήσεις της κίνησής τους κ.λπ. Οι μετρήσεις πραγματοποιούνται κατά τη λειτουργία κτιρίων και κατασκευών, αλλά μπορούν να ξεκινήσουν και σε περιόδους σχεδιασμού. Διάρκεια εργασίας – έως 1 έτος ή περισσότερο.