Каква е структурната здравина на почвата? Срутени почви: видове и характеристики. Метод за определяне на плътността на почвата Влияние на началния градиент на главата

Мнозинство глинести почвиима структурна здравина, а водата в порите на тези почви съдържа газ в разтворен вид. Тези почви могат да се разглеждат като двуфазно тяло, състоящо се от скелет и натискваща вода в порите. Ако външното налягане е по-малко от структурната якост на почвата Пстраница . , тогава процесът на уплътняване на почвата не настъпва, а ще има само малки еластични деформации. Колкото по-голяма е структурната якост на почвата, толкова по-малко приложено натоварване ще се прехвърли върху поровата вода. Това се улеснява и от свиваемостта на поровата вода с газ.

В началния момент от времето част от външното налягане ще бъде прехвърлено към поровата вода, като се вземе предвид здравината на почвения скелет и свиваемостта на водата П w o - начално порово налягане във водонаситена почва под натоварване Р. В този случай коефициентът на първоначалното порово налягане

В този случай първоначалното напрежение в почвения скелет:

pz 0 = П – П wО (5,58)

Относителна мигновена деформация на почвения скелет

 0 = м v (П – П wО). (5,59)

Относителна деформация на почвата поради свиваемостта на водата, когато порите са напълно запълнени с вода

 w = м w П wО н , (5.60)

където м wе коефициентът на обемна свиваемост на водата в порите; н- порьозност на почвата.

Ако приемем, че в началния период при стрес П zобемът на твърдите частици остава непроменен, тогава относителната деформация на почвения скелет ще бъде равна на относителната деформация на поровата вода:

 0 =  w = . (5.61)

Приравнявайки десните страни на (5.59) и (5.60), получаваме

. (5.62)

Заместване П w o в уравнение (5.57), намираме коефициента на първоначалното порово налягане

. (5.63)

Коефициентът на обемна свиваемост на водата в порите може да се намери по приблизителната формула

, (5.64)

където Дж w– коефициент на водонаситеност на почвата; Па - атмосферно налягане 0,1 MPa.

Диаграмата на вертикалните налягания в почвения слой от натоварването със свиваема порова вода и структурната якост на почвата е показана на фиг.5.14.

С оглед на гореизложеното формула (5.49) за определяне на слягането във времето на почвен слой при непрекъснат равномерно разпределен товар, като се вземе предвид конструктивната якост и свиваемостта на газосъдържащата течност, може да се запише, както следва:

. (5.65)

Фиг.5.14. Диаграми на вертикалните налягания в почвения слой при непрекъснато натоварване, като се вземе предвид якостта на конструкцията

смисъл нопределя се по формулата (5.46). В същото време коефициентът на консолидация

Подобни промени могат да бъдат направени във формулите (5.52), (5.53), за да се определи слягането във времето, като се вземе предвид структурната якост и свиваемостта на газосъдържащата течност за случаи 1 и 2.

5.5. Влияние на началния градиент на главата

Глинистите почви съдържат силно и слабо свързана вода и частично свободна вода. Филтрирането, а оттам и уплътняването на почвения слой започва само когато градиентът е по-голям от първоначалния и 0 .

Помислете за окончателното утаяване на почвен слой с дебелина з(фиг.5.15), който има начален градиент и 0 и натоварен с равномерно разпределен товар. Филтрирането на водата е двупосочно (нагоре и надолу).

При наличие на начален градиент от външно натоварване Рвъв всички точки по дълбочината на слоя в поровата вода има налягане, равно на П/ w ( w - специфично тегловода). На диаграмата за свръхналягане началният градиент ще бъде представен от тангенса на ъгъла аз:

Р
е.5.15. Схемата на уплътняване на почвата при наличие на начален градиент на налягането: а - зоната на уплътняване не достига дълбочината; б - зоната на уплътняване се простира на цялата дълбочина, но уплътняването е непълно

tg аз = и 0 . (5.66)

Само в тези области, където градиентът на налягането ще бъде по-голям от първоначалния (
), ще започне филтриране на водата и ще настъпи уплътняване на почвата. Фигура 5.15 показва два случая. Ако при z < 0,5зградиентът е по-малък от първоначалния и 0 , тогава водата няма да може да филтрира от средата на слоя, т.к има "мъртва зона". Съгласно фиг. 5.15, a намираме

, (5.67)

тук zмакс< 0,5з. В този случай утайката е

С 1 = 2м v zP/ 2 или С 1 = м v zP. (5.68)

Заместваща стойност zмакс в (5.68), получаваме

. (5.69)

За случая, показан на фиг. 5.15, б, тягата се определя по формулата

. (5.70)

Работата е посветена на характеристиката на изходното състояние на дисперсните почви – тяхната структурна якост. Познаването на неговата променливост дава възможност да се определи степента на уплътняване на почвата и, вероятно, характеристиките на историята на нейното формиране в даден регион. Оценката и отчитането на този показател по време на изпитване на почви е от първостепенно значение за определяне на характеристиките на техните физико-механични свойства, както и при по-нататъшни изчисления на слягането на основите на конструкции, което е слабо отразено в нормативните документи и се използва малко. в практиката на инженерно-геоложките проучвания. Статията накратко очертава най-често срещаните графични методи за определяне на индекса въз основа на резултатите от изпитванията на компресия, резултатите от лабораторни изследвания на структурната якост на дисперсните почви на територията на Томска област. Разкриват се връзките между структурната якост на почвите и дълбочината на тяхното залягане, степента на тяхното уплътняване. Дадени са кратки препоръки относно използването на индикатора.

Структурна якост на почвите

налягане на предварително запечатване

1. Белендир Е.Н., Векшина Т.Ю., Ермолаева А.Н., Засорина О.А. Метод за оценка на степента на свръхконсолидация на глинести почви в естествено явление // Патент на Русия № 2405083

2. ГОСТ 12248–2010. Почви. Методи за лабораторно определяне на характеристиките на якост и деформируемост.

3. ГОСТ 30416–2012. Почви. Лабораторни изследвания. Общи положения.

4. Кудряшова Е.Б. Модели на образуване на свръхуплътнени глинести почви: канд. канд. Геоложки и минералогични науки: 25.00.08. - М., 2002. - 149 с.

5. МГСН 2.07–01 Основи, основи и подземни конструкции. - М.: Правителството на Москва, 2003. - 41 с.

6. SP 47.13330.2012 (актуализирана версия на SNiP 11-02-96). Инженерни проучвания за строителство. Основни разпоредби. – М.: Госстрой на Русия, 2012.

7. Цитович Н.А.// Материали на Всесъюзната конференция за строителство върху слаби водонаситени почви. - Талин, 1965. - С. 5-17.

8. Akai, K. ie structurellen Eigenshaften von Schluff. Mitteilungen Heft 22 // Die Technishe Hochchule, Аахен. - 1960 г.

9. Becker, D.B., Crooks, J.H.A., Been, K., и Jefferies, M.G. Работа като критерий за определяне in situ и напрежения на провлачване в глини // Canadian Geotechnical Journal. - 1987. - Кн. 24., № 4. – стр. 549-564.

10. Boone J. Критична преоценка на интерпретациите на „предварително консолидационно налягане“ с помощта на теста на одометр // Can. геотехн. Й. - 2010. - Кн. 47.-стр. 281–296.

11. Boone S.J. & Lutenegger A.J. Карбонати и циментиране на ледникови кохезионни почви в щат Ню Йорк и южно Онтарио, Can. Геотехника.- 1997.-Т.34.-с. 534–550.

12. Burland, J.B. Тридесета лекция на Ранкин: За свиваемостта и якостта на срязване на естествените глини // Геотехника. - 1990. - Т. 40, бр. – стр. 327–378.

13 Бурмистър, Д.М. Прилагането на контролирани методи за изпитване в консолидационните тестове. Symfosium on Consolidation Testing на почви // ASTM. СТП 126. - 1951. - с. 83–98.

14. Бътърфийлд, Р. Естествен закон за компресия за почви (напредък на e–log p’) // Геотехника. - 1979. - Т. 24, бр. – стр. 469–479.

15. Casagrande, A. Определяне на натоварването преди консолидация и неговото практическо значение. // В доклади от Първата международна конференция по механика на почвите и фундаментно инженерство. Харвардска печатница, Кеймбридж, Масачузетс. - 1936. - Кн. 3.-стр. 60–64.

16. Чен, B.S.Y., Mayne, P.W. Статистически връзки между измерванията на пиезокон и историята на напрежението на глините // Canadian Geotechnical Journal. - 1996. - Кн. 33-стр. 488-498.

17. Chetia M, Bora P K. Оценка на свръхконсолидирано съотношение на наситени нециментирани глини от прости параметри // Indian Geotechnical Journal. - 1998. - Кн. 28, бр.2. – стр. 177-194.

18. Кристенсен С., Янбу Н. Едометърни тестове – основно изискване в практическата механика на почвата. // Proceedings Nordisk Geoteknikermode NGM-92. - 1992. - Кн. 2, № 9. – стр. 449-454.

19. Conte, O., Rust, S., Ge, L., and Stephenson, R. Оценка на методите за определяне на напрежението преди консолидация // Instrumentation, Testing, and Modeling of Soil and Rock Behaviour. – 2011. – с. 147–154.

20. Dias J. et al. Ефекти на трафика върху натиска на предварително уплътняване на почвата поради операции по събиране на реколтата от евкалипт // Sci. селскостопански. - 2005. - Кн. 62, бр.3. – стр. 248-255.

21. Диас Джуниър, M.S.; Пиърс, F.J. Проста процедура за оценка на предконсолидационното налягане от кривите на компресия на почвата. // Технология на почвата. - Амстердам, 1995. - Т.8, No2. – стр. 139–151.

22. Ейнав, I; Картър, JP. Относно изпъкналостта, нормалността, налягането преди консолидация и особеностите при моделиране на гранулирани материали // Granular Matter. - 2007. - Кн. 9, № 1-2. – стр. 87-96.

23. Григорий, А.С. et al. Изчисляване на индекса на сгъстяване и напрежението преди компресия от данните от теста за компресия на почвата // Soil and Tillage Research, Амстердам. - 2006. - Кн. 89, №1. – стр. 45–57.

24. Grozic J. L. H., lunne T. & Pande S. Изследване на тест с одометр върху напрежението преди консолидация на глациомариновите глини. // Canadian Geotechnical Journal. - 200. - Кн. 40.-стр. 857–87.

25. Iori, Piero et al. Сравнение на полеви и лабораторни модели на товароносимост в кафеени плантации // Ciênc. agrotec. - 2013. Кн. 2, #2. – стр. 130-137.

26. Якобсен, H.M. Bestemmelse af forbelastningstryk i laboratoriet // In Proceedings of Nordiske Geotechnikermonde NGM–92, май 1992 г. Олборг, Дания. Бюлетин на Датското геотехническо дружество. - 1992. Кн. 2, бр. 9. - с. 455–460.

27. Janbu, N. Концепцията за съпротивление, приложена към деформация на почви // In Proceedings of the 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico City, 25–29 August 1969. A.A. Балкема, Ротердам, Холандия. - 1969. - Кн. 1.-стр. 191–196.

28. Йоланда Л. Характеристика на напрежението на Seebodenlehm // 250 Seiten, broschier. - 2005. - 234 с.

29. Хосе Бабу Т.; Шридхаран Асур; Ейбрахам Бени Матюс: Log-log метод за определяне на налягането за предварително консолидиране // ASTM Geotechnical Testing Journal. - 1989. - Т.12, бр.3. – стр. 230–237.

30. Kaufmann K.L., Nielsen B.N., Augustesen A.H. Якост и деформационни свойства на третичната глина в музея Moesgaard // Aalborg University Department of Civil Engineering Sohngaardsholmsvej 57 DK-9000 Aalborg, Denmark. – 2010. – с. 1–13.

31. Контопулос, Николаос С. Ефектите от смущенията в пробата върху налягането на предварително консолидиране за нормално консолидирани и свръхконсолидирани глини Масачузетски технологичен институт. // Дълбочина. по гражданско и екологично инженерство. - 2012. - 285с.

32. Ladd, C. C. Settlement Analysis of Cohesive Soils // Soil Publication 272, MIT, Department of Civil Engineering, Cambridge, Mass. - 1971. - 92с.

33. Mayne, P.W., Coop, M.R., Springman, S., Huang, A-B., and Zornberg, J. // GeoMaterial Behavior and Testing // Proc. 17th Intl. конф. Механика на почвите и геотехническо инженерство. - 2009. - Кн. 4.-стр. 2777-2872.

34. Mesri, G. and A. Castro. Cα/Cc концепция и Ko по време на вторична компресия // ASCE J. Geotechnical Engineering. - 1987. Кн. 113, бр.3. – стр. 230-247.

35. Nagaraj T. S., Shrinivasa Murthy B. R., Vatsala A. Prediction of soil behaviors – part ii- saturated uncimented soil // Canadian Geotechnical Journal. - 1991. - Кн. 21, бр. 1. – стр. 137-163.

36. Oikawa, H. Крива на компресия на меки почви // Journal of the Japanese Geotechnical Society, Soils and Foundations. - 1987. - Кн. 27, бр.3. – стр. 99-104.

37. Onitsuka, K., Hong, Z., Hara, Y., Shigeki, Y. Тълкуване на данните от изпитване на едометър за естествени глини // Journal of the Japanese Geotechnical Society, Soils and Foundations. - 1995. - Кн. 35, бр.3.

38. Pacheco Silva, F. Нова графична конструкция за определяне на напрежението преди консолидиране на почвена проба // In Proceedings of the 4th Brazilian Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Rio de Janeiro, August 1970. - Vol. 2, #1. – стр. 225–232.

39. Пол У. Мейн, Бари Р. Кристофър и Джейсън Де Йонг. Ръководство за подземни изследвания // Национален институт по пътищата, Федерална магистрална администрация, Вашингтон, окръг Колумбия. - 2001. - 305с.

40. Салфорс, Г. Предварително консолидационно налягане на меки, високопластични глини. - Гьотеборг. Геотехнически отдел на Технологичния университет Чалмърс. - 231 стр.

41. Schmertmann, JH, Undisturbed Consolidation Behavior of Clay, Transaction, ASCE. - 1953. - Кн. 120.-стр. 1201 г.

42. Schmertmann, J., H. Насоки за тестове за проникване на конус, изпълнение и дизайн. // Федерална пътна администрация на САЩ, Вашингтон, окръг Колумбия, Доклад, FHWATS-78-209. – 1978. – с. 145.

43. Semet C., Ozcan T. Определяне на предконсолидационно налягане с изкуствена невронна мрежа // Гражданско инженерство и системи за опазване на околната среда. - 2005. - Кн. 22, бр. 4. - с. 217–231.

44. Senol A., Saglamer A. Определяне на налягането преди консолидация с нов метод за енергийно логаритмично напрежение на деформация // Електронно списание по геотехническо инженерство. - 2000. - Кн. 5.

45. Senol, A. Zeminlerde On. Определяне на предконсолидационния натиск: докторска дисертация, Институт за наука и технологии. - Истанбул Турция. – 1997. – с. 123.

46. Solanki C.H., Desai M.D. Предварително консолидационно налягане от индекса на почвата и свойствата на пластичността // 12-та международна конференция на Международната асоциация за компютърни методи и напредък в геомеханиката. – Гоа, Индия. – 2008 г.

47. Sully, J.P., Campenella, R.G. и Робъртсън, П.К. Интерпретация на налягането в порите на проникване за оценка на историята на напрежението на глините // Сборник на първия международен симпозиум по тестване на проникване. — Орландо. - 1988. - Т.2 - с. 993-999.

48. Tavenas F., Des Rosier J.P., Leroueil S. et al. Използването на енергията на деформация като критерий за добив и пълзене за леко свръхконсолидирани глини // Géotechnique. - 1979. - Кн. 29.-стр. 285-303.

49. Thøgersen, L. Ефекти на експериментални техники и осмотично налягане върху измереното поведение на третичната експанзивна глина: Ph. D. дисертация, лаборатория по механика на почвата, университет в Олборг. - 2001. - Кн. един.

50. Wang, L. B., Frost, J. D. Метод на енергия на разсеяната деформация за определяне на налягането на предконсолидиране // Canadian Geotechnical Journal. - 2004. - Кн. 41, бр. – стр. 760-768.

структурна здравина p strнаречена якост, поради наличието на структурни връзки и се характеризира с напрежение, на което почвената проба, когато е натоварена с вертикално натоварване, практически не се деформира. Тъй като уплътняването започва при напрежения в почвата, които надвишават нейната структурна якост и при изпитване на почви, подценяването на този показател води до грешки при определяне на стойностите на други характеристики на механичните свойства. Значението на дефинирането на индикатор p strсе чества дълго време, тъй като Н.А. Цитович - „... в допълнение към обичайните показатели за деформационни и якостни свойства на слабите глинести почви, за да се оцени поведението на тези почви при натоварване и да се установи правилното прогнозиране на степента на уреждане на конструкции, издигнати върху тях , е необходимо да се определи якостта на конструкцията по време на проучванията p str". Явлението при изследване на степента на уплътняване на почвите е важно за прогнозиране на слягането на проектираната конструкция, тъй като слягането върху преуплътнени почви може да бъде четири или повече пъти по-малко, отколкото при нормално уплътнени почви. За стойности на коефициента на свръхконсолидация OCR > 6, коефициентът на странично налягане на почвата в покой К околоможе да надвишава 2, което трябва да се вземе предвид при изчисляване на подземни конструкции.

Както е отбелязано в статията: „Първоначално условията на нормално уплътняване преобладават по време на процеса на утаяване и образуване и последващо уплътняване на морски, езерни, алувиални, делтични, еолови и речни отлагания на пясъци, тиня и глини. Въпреки това, повечето почви на Земята са станали леко/умерено/силно свръхконсолидирани в резултат на различни физически, екологични, климатични и термични процеси в продължение на много хиляди до милиони години. Тези механизми на свръхконсолидация и/или видимо предварително напрягане включват: повърхностна ерозия, атмосферни влияния, повишаване на морското равнище, повишаване на нивото на водата, заледяване, цикли на замръзване-размразяване, многократно намокряне/изпаряване, изсушаване, загуба на маса, сеизмични натоварвания, приливни цикли и геохимични въздействия“ . Темата за определяне на състоянието на уплътняване на почвата все още е много актуална и се среща в публикации от почти всички континенти. В работата се разглеждат фактори и показатели, които определят свръхуплътненото или недостатъчно уплътненото състояние на глинестите почви, причините и влиянието върху физико-механичните параметри на такава силна циментация. Резултатите от определянето на индикатора също имат широк спектър от приложения в практиката, като се започне от изчисляването на слягането на основите на конструкции; запазване на естествената структура на пробите, предназначени за лабораторно изследване; към много специфични теми, прогнозиране на уплътняването на почвата в насажденията от евкалипт и кафе чрез сравняване на тяхната структурна здравина с натоварването от машини.

Познаване на стойностите на индикатора p strи тяхната променливост с дълбочина характеризират особеностите на състава, връзките и структурата на почвите, условията на тяхното формиране, включително историята на натоварването. В тази връзка особен научен и практически интерес представляват изследванията p str v различни региони, тези проучвания са особено важни за територията Западен Сибирс дебела покривка от седиментни отлагания. В област Томск бяха извършени подробни проучвания на състава и свойствата на почвите, в резултат на което както територията на град Томск, така и околните райони бяха проучени достатъчно подробно от инженерно-геоложки позиции. В същото време трябва да се отбележи, че почвите са проучени специално за изграждане на определени съоръжения в съответствие с действащите нормативни документи, които не съдържат препоръки за по-нататъшно използване. p strи съответно да не го включва в списъка на необходимите характеристики на почвата, които трябва да бъдат определени. Следователно целта на тази работа е да се определи структурната якост на дисперсните почви и нейните промени по участъка в най-активно развитите и развити райони на Томска област.

Целите на изследването включват преглед и систематизиране на методите за получаване p str, лабораторни определяния на състава на почвата и характеристики на основните физико-механични свойства, изследване на променливостта p strс дълбочина, сравнение на структурната якост с вътрешното налягане.

Работата е извършена в хода на инженерно-геоложки проучвания за редица големи обекти, разположени в централните и северозападните райони на Томска област, където горната част на разреза е представена от различни стратиграфски и генетични комплекси от кватернера, палеогена и скали от креда. Условията на тяхното възникване, разпространение, състав, състояние зависят от възрастта и генезиса и създават доста разнородна картина; по състав са изследвани само дисперсните почви, в които преобладават глинести разновидности с полутвърда, твърда и твърдопластична консистенция. За решаване на поставените задачи бяха изпитани кладенци и ями на 40 точки, избрани са повече от 200 проби от дисперсна почва от дълбочина до 230 м. Извършени са почвени тестове в съответствие с методите, дадени в действащите нормативни документи. Бяха определени: разпределение по размер на частиците, плътност (ρ) , плътност на твърдите частици ( ρs) , плътност на сухата почва ( п г) , влажност ( w), съдържание на влага на глинести почви, на границата на валцуване и течливост ( wLи wp), показатели за деформационни и якостни свойства; изчислени параметри на състоянието, като коефициент на порьозност (д)порьозност, обща влагоемкость, за глинести почви - брой на пластичност и индекс на течливост, коефициент на уплътняване на почвата OCR(като съотношение на налягането преди компресия ( п")към вътрешното налягане в точката на вземане на проби) и други характеристики.

При избор на графични методи за определяне на индикатора p str, Освен това методКазаграндебяха разгледани методи, използвани в чужбина за определяне на налягането преди уплътняване σ p ".Трябва да се отбележи, че в терминологията на инженер-геолог "налягане преди уплътняване" ( Предварителна консолидация Стрес) , започва да измества познатото понятие за "структурна якост на почвата", въпреки че методите за определянето им са едни и същи. По дефиниция, структурната якост на почвата е вертикалното напрежение в почвената проба, съответстващо на началото на прехода от еластични натискни деформации към пластични, което съответства на термина Добив Стрес. В този смисъл характеристиката, определена при изпитванията за компресия, не трябва да се приема като максимално налягане в „историческата памет“ на пробата. Бърланд смята, че терминът добив стрес е по-точно и терминът предварителна консолидация стрестрябва да се използва за ситуации, при които големината на такова налягане може да се определи чрез геоложки методи. По същия начин, терминът Над Консолидация Съотношение (OCR) трябва да се използва за описване на известна история на стресове, в противен случай терминът Добив Стрес Съотношение (YSR) . В много случаи Добив Стрес се приема като ефективно напрежение преди уплътняване, въпреки че последното е технически свързано с облекчаване на механичното напрежение, докато първото включва допълнителни ефекти, дължащи се на диагенеза, кохезия поради органична материя, съотношението на компонентите на почвата и нейната структура, т.е. е структурната здравина на почвата.

Следователно, първата стъпка към идентифициране на характеристиките на почвообразуването трябва да бъде количественото определяне на профила Добив Стрес, което е ключов параметър за отделяне на нормално уплътнени почви (с преобладаващо пластичен отговор) от свръхконсолидирани почви (свързани с псевдоеластичен отговор). и структурна здравина p strи налягане преди уплътняване п"се определят по същия начин, както е отбелязано, главно чрез лабораторни методи въз основа на резултатите от изпитванията за компресия (GOST 12248, ASTM D 2435 и ASTM D 4186). Има много интересни работи, изследващи състоянието на почвата, налягането преди уплътняване п"и методи за определянето му в полеви условия. Графичната обработка на резултатите от тестовете за компресия също е много разнообразна, по-долу е дадена Кратко описаниенай-често използваните в чужбина методи за определяне п",които трябва да се използват за получаване p str.

МетодКазагранде(1936) е най-старият метод за изчисляване на якостта на конструкцията и налягането преди уплътняване. Тя се основава на предположението, че почвата претърпява промяна в якостта от еластична реакция на натоварване до пластична реакция в точка, близка до налягането преди уплътняване. Този метод работи добре, когато има добре дефинирана точка на прегъване на графиката на кривата на компресия. от формата e - log σ"(фиг. 1а), през която се прокарва допирателна и хоризонтална линия от коефициента на порьозност, след това ъглополовяща между тях. Правият участък на края на кривата на компресия се екстраполира към пресечната точка с ъглополовящата и се получава точка , значениекогато се проектира върху оста log σ", съответства на налягането на свръхконсолидация п"(или структурна здравина). Методът остава най-често използваният в сравнение с други.

Бурмистър метод(1951) - представя зависимостта на формата ε-Log σ", където ε - относителна деформация. смисъл п"се определя в пресечната точка на перпендикуляра, идващ от оста Дневник σ" през точката на хистерезисната верига при многократно натоварване на пробата, с допирателна към крайния участък на кривата на компресия (фиг. 1б).

Метод на Шемертман(1953), тук се използва и кривата на компресия на формата e - log σ"(фиг. 1в). Изпитванията за компресия се извършват, докато се получи отчетлив прав участък на кривата, след което се разтоварва до вътрешно налягане и се презарежда. На графиката начертайте линия, успоредна на средната линия на кривата на декомпресия-рекомпресия през точката на вътрешно налягане. смисъл п"се определя чрез начертаване на перпендикуляр от оста log σ"през точката на разтоварване, до пресечната точка с успоредна линия. От една точка п"начертайте линия, докато се пресече с точка от прав участък от крива на компресия с коефициент на порьозност д\u003d 0,42. Получената истинска крива на компресия се използва за изчисляване на степента на компресия или коефициента на уплътняване. Този метод е приложим за меки почви.

МетодАкай(1960), представя зависимостта на коефициента на пълзене εsот σ" (фиг. 1г), се използва съответно за почви, склонни към пълзене. Кривата на консолидация представлява зависимостта на относителната деформация от логаритъма на времето и се разделя на участък на консолидиране на просмукване и консолидиране на пълзене. Акай отбеляза, че факторът на пълзене нараства пропорционално σ" до стойност п",и след п"пропорционално log σ".

Метод Джанбу(1969) се основава на предположението, че налягането преди уплътняване може да се определи от графика като ε - σ" . В метода Джанбу за глини с висока чувствителност и ниска OCRналягането на предварително уплътняване може да се определи чрез начертаване на кривата натоварване-деформация с помощта на линейна скала. Втори начин Джанбуе графика на секущния модул на деформация Еили E 50от ефективни натоварвания σ" (фиг. 1 д). И още един вариант Метод Кристенсен-Джанбу(1969), представя зависимост на формата r - σ", получени от кривите на консолидация , където т-време , r= dR/dt, Р= dt/dε.

Метод за продажба(1975) е зависимост от формата ε - σ" (Фиг. 1f), се използва основно за метода CRS. Оста напрежение-деформация се избира при фиксирано съотношение в линейна скала, обикновено 10/1 за съотношението на напрежението (kPa) към деформацията (%). Това заключение е направено след поредица от полеви тестове, при които е измерено поровото налягане на порите и седимента. Това означава, че методът на Салфорс за оценка на налягането на свръхконсолидация дава по-реалистични стойности от оценките, направени в полеви опити.

Метод на Пачеко Силва(1970), изглежда е много прост по отношение на начертаването, също и във формата e - Log σ"(фиг. 1g) , дава точни резултати при тестване на меки почви. Този метод не изисква субективна интерпретация на резултатите и също така е независим от мащаба. Широко използван в Бразилия.

МетодБътърфийлд(1979) се основава на анализа на зависимостта на обема на пробата от ефективното напрежение на формата log(1+e) - log σ"или ln (1+e) - ln σ"(фиг. 1h). Методът включва няколко различни версии, при които налягането за предварително уплътняване се дефинира като пресечна точка на две линии.

Метод на Тавенас(1979), предлага линейна връзка между енергията на деформация и ефективното напрежение за частта на рекомпресията на теста в графика като σ"ε - σ" (Фиг. 1n, в горната част на графиката). Използва се директно на базата на кривата на компресия, без да се взема предвид частта за нулиране на теста. За по-консолидирани проби графиката напрежение/деформация се състои от две части: първата част на кривата се издига по-рязко от втората. Точката на пресичане на двете линии се определя като налягането преди уплътняване.

Метод на Оикава(1987), представлява пресечната точка на линиите на графиката на зависимостта log(1+e)от σ" -

Метод на Хосе(1989), представя зависимост на формата log e - log σ"много прост метод за оценка на налягането преди уплътняване, методът използва пресечната точка на две прави линии. Това е директен метод и няма грешки при определяне на местоположението на точката на максимална кривина. МетодШридхаранetал. (1989) също е графика на зависимост log(1+e) - log σ" за определянеструктурна якост на плътни почви, така че допирателната пресича хоризонталната линия, съответстваща на първоначалния коефициент на порьозност, което дава добри резултати.

МетодBurland(1990) е графика на зависимост индекс на порьозностI v от стрес σ" (фиг. 1 и). Индексът на порьозност се определя по формулата I v= (д-e* 100)/(e* 100 -e* 1000), или dl аз по-слаби почви: I v= (д-e* 10)/(e* 10 -e* 100), където д* 10, e* 100 и e* 1000коефициенти на порьозност при натоварвания от 10, 100 и 1000 kPa (фиг. б) .

МетодЯкобсен(1992), се приема, че структурната якост е 2,5 σ към, където σ към c е точката на максимална кривина на графиката на Casagrande, съответно също зависимост на формата електронен дневник σ" (фиг. 1 л).

Метод на Оницука(1995), представлява пресечната точка на линии на графиката на зависимостта log(1+e)от σ" - ефективни напрежения, нанесени в скалата в логаритмична скала (десетични логаритми).

Метод на Ван Зелст(1997), върху графика на зависимост от видовете ε - log σ", наклонът на линията (ab) е успореден на наклона на изпускателната линия ( cd). Точка абциса ( б) е структурната якост на почвата (фиг. 1m).

МетодБекер(1987), подобно на метода на Тавенас, определя енергията на деформация за всяко натоварване при изпитване на компресия, използвайки връзката У- σ", където. Енергията на деформация (или, от друга страна, работата на силата) е числено равна на половината от произведението на величината на фактора на силата и стойността на изместване, съответстваща на тази сила. Размерът на напрежението, съответстващ на общата работа, се определя в края на всяко увеличение на напрежението. Зависимостта от графиката има два прави участъка, като пресечната точка на тези прави линии ще бъде налягането на свръхконсолидация.

МетодСтрес на енергийния дневник(1997),Сенол и Сагламер(2000 (фиг. 1n)), трансформирана по методите на Бекер и/или Тавенас, е зависимост на формата σ" ε - log σ", 1 и 3 участъци са прави линии, чиято пресечна точка, когато се разшири, ще бъде структурната якост на почвата.

МетодНагараджа и Шриниваса Мърти(1991, 1994), авторите предлагат обобщена връзка на формата log σ"ε - log σ"- да се предвиди величината на налягането преди консолидация за прекалено уплътнени наситени неуплътнени почви. Методът се основава на метода на Тавенас и се сравнява с Метод сеноли др. (2000), този метод дава по-висок коефициент на корелация в специални случаи.

Метод Четия и Бора(1998), разглежда преди всичко историята на натоварванията на почвата, техните характеристики и оценка по отношение на коефициента на свръхконсолидация (OCR), основната цел на изследването е да се установи емпирична връзка между OCR и съотношението e/e L .

МетодТогерсен(2001), е зависимостта на коефициента на консолидация от ефективните напрежения (фиг. 1о).

Методуангислана, РазсеяниПрецедетеЕнергияметод DSEM (2004) също се отнася до енергийните методи за изчисляване на деформацията. В сравнение с Strain Energyметод, DSEM използва разсеяната енергия на деформация и наклона на цикъла на компресия разтоварване-претоварване, за да сведе до минимум ефекта от счупената структура на пробата и да елиминира ефекта от еластичната деформация. Разсеяната енергия на деформация, от гледна точка на микромеханиката, е пряко свързана с необратимостта на процеса на консолидация. Използването на наклона на кривата на компресия в секцията разтоварване-презареждане симулира еластично презареждане по време на етапа на рекомпресия и може да сведе до минимум въздействието на разрушаването на пробата. Методът е по-малко зависим от оператора от повечето съществуващи.

Метод Einavикартър(2007), също е графика на формата д-logσ",а п"изразено чрез по-сложна експоненциална зависимост .

Случаят на преминаване на почвата към стадия на пълзене на консолидация след преодоляване п"описано в работите, ако краят на действието на следващата стъпка на натоварване съвпада с края на първичната консолидация и коефициента на порьозност на графиката на зависимостта e - log σ"пада рязко вертикално, кривата навлиза в етап на вторична консолидация. При разтоварване кривата се връща към крайната точка на първичната консолидация, създавайки ефект на натиск на свръхконсолидация. Съществуват редица произведения, предлагащи изчислителни методи за определяне на индикатора п".

а) б) v)

ж) д) д)

ж) з) и)

Да се) л) м)

м) о)

методи:

а)Казагранде, б)Бурмистър, в) Шемертман,ж)Акай, д)Джанбу, е) Селфорс, ж) Пачеко Силва, з)Бътърфийлд и)Burland, Да се)Якобсен, л)Ван Зелст, м)Бекер, н)Senol и Сагламер, О)Thø gersen

Ориз. Фиг. 1. Схеми за графична обработка на резултатите от изпитванията на натиск, използвани при определяне на структурната якост на почвата, по различни методи

Като цяло графичните методи за определяне на налягането на повторно уплътняване въз основа на резултатите от тестовете за компресия могат да бъдат разделени на четири основни групи. Първа групарешения включва зависимости на коефициента на порьозност ( д)/плътност (ρ)/относителна деформация ( ε )/промяна на силата на звука ( 1+д) от ефективни напрежения (σ" ). Графиките се коригират чрез вземане на логаритъм на една или две от изброените характеристики, което води до изправяне на участъците от кривата на компресия и желания резултат ( п")се получава чрез пресичане на екстраполираните изправени участъци. Групата включва методите на Casagrande, Burmister, Schemertmann, Janbu, Butterfield, Oikawa, Jose, Sridharan et al., Onitsuka и др. Втора групасвързва скоростта на консолидация с ефективни напрежения, това са методи: Akai, Christensen-Janbu и Thøgersen. Най-простите и точни са методи от третата група- методи на енергийно напрежение: Tavenas, Becker, Strain Energy-Log Stress, Nagaraj & Shrinivasa Murthy, Senol and Saglamer, Frost and Wang и др. ефективно напрежение, Becker et al. оценяват линейната връзка между общата енергия на деформация Уи ефективно напрежение без разтоварване и презареждане. Всъщност всички енергийни методи се показват в космоса. У- σ" , както и методът на Бътърфийлд се възпроизвежда в полето дневник(1+д)-дневник σ". Ако методът на Casagrande фокусира налягането на повторното консолидиране главно върху най-извитата част на графиката, тогава енергийните методи се адаптират към средата на наклона на кривата на компресия до п". Част от признаването на превъзходството на тези методи се дължи на относителната им новост и споменаването при разработването и усъвършенстването на нов метод на тази активно развиваща се група. Четвърта групакомбинира методи с различни нестандартни подходи към графичната обработка на кривите, те включват методите на Якобсен, Селфорс, Пачеко Силва, Ейнав и Картър и др. Въз основа на анализа, даден в източници 10, 19, 22-24, 30, 31, 43-46] отбелязваме, че най-разпространени са графичните методи на Casagrande, Butterfield, Becker, Strain Energy-Log Stress, Sellfors и Pacheco Silva, в Русия се използва основно методът Casagrande.

Трябва да се отбележи, че ако, за да се определи YSR (или OCR) една стойност е достатъчна p strили п" , след това при избор на прави участъци от кривата на компресия преди и след p strпри получаване на деформационни характеристики е желателно да се получат две ключови точки: минимумът p str/мини максимум p str / мбрадваякост на конструкцията (фиг. 1а). Тук е възможно да се използват точки на прекъсване, допирателни към началната и крайната секции, или да се използват методите на Casagrande, Sellfors и Pacheco Silva. Като насоки при изследване на параметрите на компресия се препоръчва също да се определят показателите за физическите свойства на почвата, съответстващи на минималната и максималната структурна якост: на първо място, коефициентите на порьозност и съдържание на влага.

В тази работа индикаторът p strбешеполучен съгласно стандартния метод, определен в GOST 12248 в комплекса ASIS NPO Geotek. За определяне p str първият и следващите етапи на налягане бяха взети равни на 0,0025 MPa до началото на компресията на почвената проба, което се приема като относителна вертикална деформация на почвената проба д >0,005. Сила на конструкциятасе определя от началния участък на кривата на компресия ди = е(lg σ" ), където ди - коефициент на порьозност при натоварване и. Точката на ясно прекъсване на кривата след първоначалния прав участък съответства на структурната якост на натиск на почвата. Графичната обработка на резултатите беше извършена и по класическите методи на Casagrande и Becker. . Резултатите от определянето на показателите съгласно GOST 12248 и методите на Casagrande и Becker корелират добре един с друг (коефициенти на корелация r=0,97). Несъмнено, знаейки стойностите предварително, можете да получите най-точните резултати, като използвате и двата метода. Всъщност методът Бекер изглеждаше малко по-труден при избора на допирателна в началото на графиката (фиг. 1m).

Според лабораторните данни стойностите се променят p str от 0 до 188 kPa за глинести, за глини до 170, за пясъчни глини до 177.Максималните стойности се отбелязват, разбира се, в проби, взети от големи дълбочини. Установена е и зависимост на изменението на индикатора с дълбочината. h(r = 0,79):

p str = 19,6 + 0,62· з.

Анализ на променливостта ОСР(фиг. 2) показа, че почвите под 20 m са нормално уплътнени, т.е. якостта на конструкцията не надвишава или леко надвишава вътрешното налягане ( OCR ≤1 ). На левия бряг на реката Об в интервали от 150-250 m, полускамени и скалисти почви, здраво циментирани със сидерит, гьотит, хлорит, лептохлорит и цимент, както и дисперсни почви с висока структурна якост над 0,3 MPa, подстилани и прослоени от по-малко ефекта на циментацията върху структурната якост на почвите, което се потвърждава от систематизирането на подобни действителни материали в работата. Наличието на по-издръжливи почви предизвика голямо разпределение на стойностите в този интервал, така че техните показатели не бяха включени в графиката на зависимостта ОСРот дълбочината, като нетипично за целия район. За горната част на участъка трябва да се отбележи, че разсейването на стойностите на индекса е много по-широко - до силно уплътнени (фиг. 2), тъй като почвите на зоната на аерация често се намират в полутвърда и твърдо трифазно състояние и с увеличаване на съдържанието на влага ( r\u003d -0,47), пълен капацитет на влага ( r= -0,43) и степен на насищане с вода ( r= -0,32) конструктивната якост намалява. Има също така, отбелязано по-горе, опцията за преход към пълзящо уплътняване (и то не само в горната част на участъка). Тук трябва да се отбележи, че почвите със структурна якост са много разнообразни: някои могат да бъдат в ненаситено двуфазно състояние, други могат да имат много висок коефициент на чувствителност към механично натоварване и склонност към пълзене, трети имат значителна кохезия поради цимент, а четвъртите са просто доста здрави., напълно наситени с вода глинести почви, срещащи се на малка дълбочина.

Резултатите от проучванията позволиха за първи път да се оцени един от най-важните показатели за първоначалното състояние на почвите в района на Томск - нейната структурна якост, която варира в много широк диапазон над зоната на аерация, така че трябва да се определят на всеки обект преди изпитване за определяне на физичните и механичните свойства на почвата. Анализът на получените данни показа, че има промени в индикатора OCRна дълбочина под 20-30 метра са по-малко значими, почвите обикновено са уплътнени, но тяхната структурна якост също трябва да се вземе предвид при определяне на механичните характеристики на почвите. Резултатите от изследванията се препоръчват за използване при изпитвания на компресия и срязване, както и за определяне на нарушеното състояние на проби с естествена структура.

Рецензенти:

Савичев О.Г., доктор на геоложките науки, професор в катедрата по хидрогеология, инженерна геология и хидрогеоекология на Института по природни ресурси на Томския политехнически университет, Томск.

Попов В.К., доктор по геология и математика, професор в катедрата по хидрогеология, инженерна геология и хидрогеоекология на Института по природни ресурси на Томския политехнически университет, Томск.

Библиографска връзка

Крамаренко В.В., Никитенков А.Н., Молоков В.Ю. ЗА СТРУКТУРНАТА МОЩНОСТ НА ГЛИНОСТИТЕ ПОЧВИ НА ТЕРИТОРИЯТА НА ТОМСКАТА ОБЛАСТ // Съвременни проблеми на науката и образованието. - 2014. - бр.5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=14703 (дата на достъп: 01.02.2020 г.). Предлагаме на вашето внимание списанията, издавани от издателство "Академия по естествена история"

Съвкупността от твърди частици формира скелета на почвата. Формата на частиците може да бъде ъглова и заоблена. Основната характеристика на структурата на почвата е класиране,което показва количественото съотношение на фракции от частици с различни размери.

Текстурата на почвата зависи от условията на нейното формиране и геоложката история и характеризира хетерогенността на почвения слой във водоема. Съществуват следните основни типове състав на естествените глинести почви: слоести, непрекъснати и сложни.

Основните видове структурни връзки в почвите:

1) кристализациявръзките са присъщи на скалисти почви. Енергията на кристалните връзки е съизмерима с вътрешнокристалната енергия на химическата връзка на отделните атоми.

2)водно-колоиденвръзките се определят от електромолекулните сили на взаимодействие между минерални частици, от една страна, и водни филми и колоидни черупки, от друга. Големината на тези сили зависи от дебелината на филмите и черупките. Водно-колоидните връзки са пластични и обратими; с увеличаване на влажността те бързо намаляват до стойности, близки до нула.

Край на работата -

Тази тема принадлежи към:

Бележки от лекции по механика на почвата

Ако се нуждаеш допълнителен материалпо тази тема, или не сте намерили това, което търсите, препоръчваме да използвате търсенето в нашата база данни с произведения:

Какво ще правим с получения материал:

Ако този материал се оказа полезен за вас, можете да го запишете на страницата си в социалните мрежи:

Всички теми в този раздел:

Състав и структура на почвите
Почвата е трикомпонентна среда, състояща се от твърди, течни и газообразни компоненти. Понякога биота е изолирана в почвата - жива материя. Твърди, течни и газообразни компоненти

Физични свойства на почвите
Представете си определен обем трикомпонентна почва с маса

Концепцията за условна проектна съпротива
Най-важната характеристика на носещата способност на почвите е проектното съпротивление, което зависи от физико-механичните свойства на основата и геометричните параметри на основата.

Механични свойства на почвите
Механичните свойства на почвите се разбират като способността им да издържат на промени в обема и формата в резултат на сила (повърхност и маса) и физически (промени във влажността, температурата и

Деформируемост на почвата
Под действието на натоварванията, предавани от конструкцията, фундаментните почви могат да претърпят големи деформации. Помислете за зависимостта на черновата на печат

Тестване на компресия, получаване и анализ на кривите на компресия
Компресията е едноосно притискане на почвена проба от вертикално натоварване при липса на странично разширение. Изпитванията се извършват в устройство за компресия - одометър (фиг. 2.2.).

Деформационни характеристики на почвите
При лека промяна в напреженията на натиск (от порядъка на 0,1 ... 0,3 MPa) намаляването на коефициента на порьозност на почвата е пропорционално на увеличаването на напрежението на натиск. Коефициент на компресия

Пропускливост на почвата
Водопропускливостта е свойството на наситената с вода почва под въздействието на разликата в налягането да пропуска непрекъснат поток вода през порите си. Помислете за схемата на филтриране на водата в елемента

Закон за ламинарната филтрация
Експериментално учените Дарси установиха, че скоростта на филтриране е право пропорционална на разликата в налягането (

Модели на филтриране на водата в рохкави и кохезивни почви
Законът на Дарси е валиден за песъчливи почви. В глинести почви при относително малки стойности на градиента на налягането може да не се случи филтрация. Режимът на постоянно филтриране се задава от

Устойчивост на почвата с едноплоскостно рязане
Устройството за срязване (фиг. 2.6.) позволява при различни дадени нормални напрежения да се определят пределните напрежения на срязване, които възникват в момента на разрушаване на почвената проба. срязване (разрушаване)

Устойчивост на срязване при сложно напрегнато състояние. Теория за силата на Мор-Кулон
Теорията на Мор-Кулон разглежда здравината на почвата в условия на сложно напрегнато състояние. Нека основните напрежения се прилагат към повърхностите на елементарния обем на почвата (фиг. 2.8, а). С постепенно

Якост на почвите в неконсолидирано състояние
Горното съответства на изпитването на почви в стабилизирано състояние, т.е. когато утайката на пробата от действието на напрежението на натиск е престанала. С непълен консо

Полеви методи за определяне на параметрите на механичните свойства на почвите
В случаите, когато е трудно или невъзможно да се вземат почвени проби от ненарушена конструкция за определяне на деформационните и якостните характеристики, се използват методи за полеви изпитвания.

Определяне на напреженията в почвените масиви
Напреженията в почвените масиви, които служат като основа, среда или материал за конструкция, възникват под въздействието на външни натоварвания и собственото тегло на почвата. Основните задачи за изчисляване

Модел на локални еластични деформации и еластично полупространство
При определяне на контактните напрежения важна роля играе изборът на изчислителния модел на основата и метода за решаване на контактната задача. Най-разпространено в инженерната практика е

Влияние на твърдостта на фундамента върху разпределението на контактните напрежения
Теоретично, диаграмата на контактните напрежения под твърда основа има седловидна форма с безкрайно големи стойности на напреженията по ръбовете. Въпреки това, поради пластични деформации на почвата в действие

Разпределение на напреженията в почвените основи от собственото тегло на почвата
Вертикалните напрежения от собственото тегло на почвата на дълбочина z от повърхността се определят по формулата:

Определяне на напреженията в почвената маса от действието на локално натоварване върху нейната повърхност
Разпределението на напреженията в основата зависи от формата на основата в план. В строителството най-широко се използват лентови, правоъгълни и кръгли основи. Така че за

Проблемът за действието на вертикална концентрирана сила
Решението на задачата за действието на вертикална концентрирана сила, приложена към повърхността на еластично полупространство, получено през 1885 г. от J. Boussinesq, дава възможност да се определят всички компоненти на напрежението

Плоска задача. Действието на равномерно разпределен товар
Схема за изчисляване на напреженията в основата в случай на плоска задача под действието на равномерно разпределен товар с интензитет

Пространствена задача. Действието на равномерно разпределен товар
През 1935 г. А. Ляв получава стойностите на вертикалните напрежения на натиск във всяка точка

Метод на ъглова точка
Методът на ъгловата точка ви позволява да определите напреженията на натиск в основата по вертикала, преминаваща през всяка точка на повърхността. Има три възможни решения (фиг. 3.9.).

Влиянието на формата и площта на основата по отношение на
На фиг. 3.10. графики на нормални напрежения по вертикалната ос, преминаваща през нея

Сила и стабилност на почвените масиви. Натиск на почвата върху оградите
При определени условия може да има загуба на стабилност на част от почвената маса, придружена от разрушаване на взаимодействащи с нея структури. Свързано е с образуването

Критични натоварвания върху фундаментни почви. Фази на напрегнатото състояние на почвените основи
Помислете за графиката на зависимостта на фиг. 4.1, а. За кохезивна почва, началната

Първоначалното критично натоварване съответства на случая, когато граничното състояние възниква в основата под основата на основата в една точка под лицето на основата. Избираме в основата

Проектно съпротивление и проектно налягане
Ако позволим под подметката на централно натоварен фундамент с ширина b развитието на зони на крайно равновесие до дълбочина

Крайното критично натоварване ri съответства на напрежението под основата на фундамента, при което се изчерпва носещата способност на основните почви (фиг. 4.1), което задвижва

Практически методи за изчисляване на носимоспособността и устойчивостта на основите
Принципи на изчисляване на фундаментни основи според I гранично състояние (по отношение на якост и носимоспособност на почвите). Съгласно SNiP 2.02.01-83 * носимоспособността на основата се счита за

Наклон и стабилност на наклона
Наклонът е изкуствено създадена повърхност, която ограничава естествен почвен масив, изкоп или насип. Откосите се образуват при изграждането на различни видове насипи (язовири, земни язовири

Концепцията за коефициента на стабилност на склонове и склонове
Коефициентът на стабилност често се приема като: , (4.13) където

Най-простите методи за изчисляване на стабилността
4.4.1. Стабилност на наклона в идеално рохкави почви (ϕ ≠0; с=0)

Отчитане на влиянието на силите на филтриране
Ако нивото на подземните води е над дъното на склона, има филтрационен поток, който излиза на повърхността му, което води до намаляване на стабилността на склона. В този случай при разглеждане

Метод на кръгли плъзгащи се повърхности
Предполага се, че загубата на стабилност на наклона (наклон) може да възникне в резултат на

Мерки за подобряване на стабилността на склоновете и склоновете
Един от най-ефективните начини за повишаване на стабилността на склоновете и склоновете е тяхното изравняване или създаване на стъпаловиден профил с образуване на хоризонтални платформи (берми) на височина от

Концепциите за взаимодействието на почвите с ограждащите конструкции (налягане на покой, активно и пасивно налягане)
Ограждащите конструкции са проектирани да предпазват почвените маси зад тях от срутване. Такива структури включват поддържаща стена, както и сутеренни стени и

Определяне на пасивно налягане
Пасивен натиск възниква, когато стената се движи към засипващата почва (фиг. 4.9).

Формулиране на проблема
Изчислителните схеми за задачата за определяне на окончателното стабилизирано слягане на основата от действието на натоварването, предавано на почвата през основата на основата, са показани на фиг. 5.1.

Определяне на слягането на линейно деформируемо полупространство или почвен слой с ограничена дебелина
Използват се строги решения за разпределение на напреженията в хомогенна изотропна почвена маса от натоварвания, приложени върху нейната повърхност. Връзката между уреждането на подметката на централно натоварена

Практически методи за изчисляване на крайни деформации на фундаментни основи
5.2.1. Изчисляване на седиментите чрез послойно сумиране. Методът на послойно сумиране (без да се отчита възможността за странично разширяване на почвата) се препоръчва от SNiP 2.02.01-83*.

Изчисляване на населените места по метода на еквивалентния слой
Еквивалентният слой е слой от почва с дебелина he, чието утаяване при непрекъснато натоварване на повърхността p0 ще бъде равно на утаяването на полупространството на почвата под въздуха

Лекция 9
5.3. Практически методи за изчисляване на слягането на фундаментни основи във времето. Ако в основата на основите лежат наситени с вода глинени отлагания

Когато трябва да вземете предвид много фактори. Особено внимание трябва да се обърне на състава и някои от неговите видове са способни да увиснат, когато влажността се увеличи в напрежение под собственото му тегло или от външно натоварване. Оттук и името на тези почви – „пролягане". Помислете допълнително за техните характеристики.

Видове

Разглежданата категория включва:

Льосови почви (суспези и льози).
Глини и глини.
Отделни видове покривни суспензии и глинести.
Насипни промишлени отпадъци. Те включват по-специално пепел, прах от решетка.
Прашни глинести почвис висока структурна якост.

Специфичност

В началния етап строителна организацияе необходимо да се проведе проучване на почвения състав на обекта, за да се идентифицират вероятните деформации. Тяхното възникванепоради особеностите на процеса на почвообразуване. Слоевете са в недостатъчно уплътнено състояние. В льосовата почва такова състояние може да се запази през цялото време на своето съществуване.

Увеличаването на натоварването и влажността обикновено причинява допълнително уплътняване в долните слоеве. Но тъй като деформацията ще зависи от силата на външното въздействие, недостатъчното уплътняване на пласта спрямо външното налягане, превишаващо напрежението от собствената му маса, ще остане.

Възможността за фиксиране на слаби почви се определя при лабораторни изследвания чрез съотношението на намаляването на якостта при намокряне към индикатора за ефективното налягане.

Имоти

В допълнение към недостатъчно уплътняване, потъващите почви се характеризират с ниско естествено съдържание на влага, прашен състав и висока структурна якост.

Насищането на почвата с вода в южните райони като правило е 0,04-0,12. В регионите на Сибир, средната лента, индикаторът е в диапазона от 0,12-0,20. Степента на влажност в първия случай е 0,1-0,3, във втория - 0,3-0,6.

Сила на конструкцията

Дължи се основно на циментационната адхезия. Колкото повече влага навлиза в земята, толкова по-ниска е здравината.

Резултатите от изследванията показват, че тънките водни филми имат заклинващ ефект върху образуванията. Те действат като лубрикант, което улеснява плъзгането на частиците от потъващата почва. Филмите осигуряват по-плътно полагане на слоеве под външно въздействие.

Наситен с влага захват потъваща почваопределя се от влиянието на силата на молекулярното привличане. Тази стойност зависи от степента на плътност и състава на земята.

Характеристика на процеса

Изчерпването е сложен физичен и химичен процес. Проявява се под формата на уплътняване на почвата поради движението и по-плътното (компактно) опаковане на частици и агрегати. Поради това общата порьозност на слоевете се намалява до състояние, съответстващо на нивото на действащо налягане.

Увеличаването на плътността води до известна промяна в индивидуалните характеристики. Впоследствие, под въздействието на натиск, уплътняването продължава, съответно силата продължава да нараства.

Условия

За да настъпи изтегляне, трябва:

Натоварването от основата или собствената му маса, която, когато е мокра, ще преодолее кохезионните сили на частиците.
Достатъчно ниво на влажност. Допринася за намаляване на силата.

Тези фактори трябва да работят заедно.

Влажността определя продължителността на деформацията потъващи почви. По правило това се случва за сравнително кратко време. Това се дължи на факта, че земята е предимно в състояние на ниска влажност.

Деформацията във водонаситено състояние продължава по-дълго, тъй като водата се филтрира през почвата.

Методи за определяне на плътността на почвата

Относителното слягане се определя от проби с ненарушена структура. За това се използва устройство за компресиране - измервател на плътност на почвата. При изследването се използват следните методи:

Една крива с анализ на една проба и нейното накисване в крайния етап на действащото натоварване. С този метод е възможно да се определи свиваемостта на почвата при дадена или естествена влажност, както и относителната склонност към деформация при определено налягане.
Две криви с теста на 2 проби с еднаква степен на плътност. Единият се изследва при естествена влажност, вторият - в наситено състояние. Този метод ви позволява да определите свиваемостта при пълна и естествена влага, относителната склонност към деформация при промяна на натоварването от нула до крайна.
Комбиниран. Този метод е модифицирана комбинация от предишните два. Тестът се провежда върху една проба. Първо се изследва в естествено състояние до налягане от 0,1 MPa. Използването на комбинирания метод ви позволява да анализирате същите свойства като метода с 2 криви.

Важни точки

По време на тестването в измерватели за плътност на почватакогато се използва някоя от горните опции, е необходимо да се вземе предвид, че резултатите от проучванията се характеризират със значителна вариабилност. В тази връзка някои показатели, дори при тестване на една проба, могат да се различават с 1,5-3, а в някои случаи и с 5 пъти.

Такива значителни флуктуации са свързани с малкия размер на пробите, хетерогенността на материала поради карбонатни и други включвания или наличието на големи пори. Важни за резултатите са и неизбежните грешки в изследването.

Влиятелни фактори

В хода на множество изследвания е установено, че индикаторът за склонността на почвата към слягане зависи главно от:

налягане.
Степени на плътност на почвата при естествена влага.
Състав потъваща почва.
Ниво на влажност.

Зависимостта от натоварването се отразява в кривата, според която с увеличаване на индикатора стойността на относителната склонност към промяна първа също достига максималната си стойност. С последващо повишаване на налягането то започва да се приближава до нула.

Като правило, за налягането е 0,2-0,5 MPa, а за льосови глини - 0,4-0,6 MPa.

Зависимостта се причинява от факта, че в процеса на натоварване на потъващата почва с естествено насищане на определено ниво започва разрушаването на конструкцията. В този случай се забелязва рязка компресия без промяна в наситеността с вода. Деформацията при нарастващо налягане ще продължи, докато слоят достигне своето изключително плътно състояние.

Зависимост от състава на почвата

Изразява се във факта, че с увеличаване на броя на пластичността тенденцията към деформация намалява. Просто казано, по-голяма степен на променливост на структурата е характерна за суспензията, по-малка - за глината. Естествено, за да се изпълни това правило, други условия трябва да са равни.

Първоначално налягане

В проектиране на основи за сгради и конструкциисе изчислява натоварването на конструкциите върху земята. В този случай се определя първоначалното (минимално) налягане, при което деформацията започва при пълно насищане с вода. Нарушава естествената структурна здравина на почвата. Това води до факта, че нормалният процес на уплътняване е нарушен. Тези промени от своя страна са придружени от преструктуриране и интензивно уплътняване.

Като се има предвид горното, изглежда, че на етапа на проектиране при организиране на строителството стойността на първоначалното налягане трябва да се приеме близо до нула. На практика обаче това не е така. Посоченият параметър трябва да се използва така, че дебелината да се изчислява според Общи правилабез теглене.

Предназначение на индикатора

Първоначалният натиск се използва при разработването на проекти основи върху потъващи почвиза определяне:

Прогнозно натоварване, при което няма да има промяна.
Размерът на зоната, в която ще се случи уплътняване от масата на основата.
Необходимата дълбочина на деформация на почвата или дебелината на почвената възглавница, която напълно изключва деформацията.
Дълбочината, от която започват промените от масата на почвата.

Начална влажност

Нарича се индикаторът, при който почвите в напрегнато състояние започват да провисват. Компонент от 0,01 се приема като нормална стойност при определяне на първоначалната влажност.

Методът за определяне на параметъра се основава на компресионни лабораторни тестове. За изследването са необходими 4-6 проби. Използва се методът на две криви.

Една проба се тества при естествена влажност с натоварване до максимално налягане на отделни етапи. С него почвата се накисва до стабилизиране на слягането.

Втората проба първо се насища с вода и след това при непрекъснато накисване се зарежда до граничното налягане на същите стъпки.

Овлажняването на останалите проби се извършва до индикатори, които разделят границата на влага от първоначалното до пълно насищане с вода на относително равни интервали. След това те се изследват в компресионни устройства.

Увеличаването се постига чрез изливане на изчисления обем вода в пробите с допълнително задържане за 1-3 дни до стабилизиране на нивото на насищане.

Характеристики на деформация

Те са коефициентите на свиваемост и нейната променливост, модул на деформация, относителна компресия.

Модулът на деформация се използва за изчисляване на вероятните показатели за слягане на основата и тяхната неравномерност. По правило се определя на място. За това почвените проби се изпитват със статични натоварвания. Стойността на модула на деформация се влияе от влажността, нивото на плътност, структурната кохезия и здравината на почвата.

С увеличаване на масата на почвата този показател се увеличава, с по-голямо насищане с вода намалява.

Коефициент на вариабилност на свиваемостта

Определя се като съотношението на свиваемостта при постоянна или естествена влага към характеристиките на почвата във водонаситено състояние.

Сравнението на коефициентите, получени при теренни и лабораторни изследвания, показва, че разликата между тях е незначителна. Тя е в рамките на 0,65-2 пъти. Следователно за практическо приложение е достатъчно да се определят показателите в лабораторията.

Коефициентът на променливост зависи главно от налягането, влажността и нивото на неговото увеличение. С увеличаване на налягането индикаторът се увеличава, с увеличаване на естествената влажност намалява. Когато е напълно наситен с вода, коефициентът се доближава до 1.

Силни характеристики

Те са ъгълът на вътрешно триене и специфичното сцепление. Те зависят от конструктивната якост, нивото на наситеност с вода и (в по-малка степен) плътността. С увеличаване на влажността адхезията намалява с 2-10 пъти, а ъгълът - с 1,05-1,2. С увеличаване на якостта на конструкцията, адхезията се засилва.

Видове потъващи почви

Има общо 2:

Утаяването става предимно в деформируемата зона на основата под действието на натоварването на основата или други външен фактор. В същото време деформацията от теглото му почти липсва или е не повече от 5 cm.
Възможно е слягането на почвата от нейната маса. Среща се предимно в долния слой на дебелината и надвишава 5 см. Под действие на външно натоварване може да настъпи слягане и в горната част в границите на деформируемата зона.

Видът на слягане се използва при оценка на строителните условия, разработване на мерки срещу слягане, проектиране на основи, фундаменти и самата сграда.

Допълнителна информация

Утаяването може да се случи на всеки етап от изграждането или експлоатацията на конструкцията. Може да се прояви след повишаване на първоначалната влага на слягане.

При аварийно накисване почвата провисва в границите на деформируемата зона доста бързо - в рамките на 1-5 см/ден. След прекратяване на подаването на влага, след няколко дни, изпадането се стабилизира.

Ако първоначалното накисване е станало в границите на част от зоната на деформация, при всяко следващо насищане с вода ще настъпи слягане, докато цялата зона бъде напълно намокрена. Съответно тя ще се увеличава с увеличаване на натоварването на почвата.

При интензивно и непрекъснато накисване слягането на почвата зависи от движението надолу на овлажняващия слой и образуването на водонаситена зона. В този случай слягането ще започне веднага щом фронтът на овлажняване достигне дълбочината, на която почвата провисва от собственото си тегло.

Основни понятия на курса. Цели и задачи на курса. Състав, структура, състояние и физични свойствапочви.

Основни понятия на курса.

Механика на почватаизучава физика и механични свойствапочви, методи за изчисляване на напрегнатото състояние и деформации на основите, оценки на устойчивостта на почвените масиви, натиск на почвата върху конструкции.

почвасе отнася до всяка скала, използвана в строителството като основа на конструкция, средата, в която е издигната конструкцията, или материалът за конструкцията.

скално образуваниесе нарича редовно изграден набор от минерали, който се характеризира със състав, структура и текстура.

Под композицияпредполагат списък на минералите, които съставляват скалата. структура- това е размерът, формата и количественото съотношение на частиците, които изграждат скалата. Текстура- пространственото разположение на почвените елементи, което определя нейната структура.

Всички почви се делят на естествени - магматични, седиментни, метаморфни - и изкуствени - уплътнени, фиксирани в естествено състояние, насипни и алувиални.

Цели на курса по механика на почвата.

Основната цел на курса е да научи студента:

Основни закони и основни положения на почвената механика;

Свойства на почвата и техните характеристики – физични, деформационни, якостни;

Методи за изчисляване на напрегнатото състояние на почвената маса;

Методи за изчисляване на якостта на почвите и утайките.

Състав и структура на почвите.

Почвата е трикомпонентна среда, състояща се от твърдо, течно и газообразноКомпоненти. Понякога изолирани в земята биота- жива материя. Твърди, течни и газообразни компоненти са в постоянно взаимодействие, което се активира в резултат на конструкцията.

Твърди частициПочвите се състоят от скалообразуващи минерали с различни свойства:

Минералите са инертни по отношение на водата;

Минерали, разтворими във вода;

глинени минерали.

Течносткомпонентът присъства в почвата в 3 състояния:

Кристализация;

Свързани;

Безплатно.

газообразенкомпонентът в най-горните слоеве на почвата е представен от атмосферния въздух, отдолу - от азот, метан, сероводород и други газове.

Структура и текстура на почвата, структурна здравина и връзки в почвата.

Основните видове структурни връзки в почвите: