¿Cuál es la resistencia estructural del suelo? Suelos colapsados: tipos y características. Método de Determinación de la Densidad del Suelo Influencia del Gradiente de Carga Inicial

Mayoria suelos arcillosos tiene fuerza estructural, y el agua en los poros de estos suelos contiene gas en forma disuelta. Estos suelos se pueden considerar como un cuerpo de dos fases que consta de un esqueleto y agua compresiva en los poros. Si la presión externa es menor que la resistencia estructural del suelo PAGS página . , entonces no ocurre el proceso de compactación del suelo, sino que solo habrá pequeñas deformaciones elásticas. Cuanto mayor sea la resistencia estructural del suelo, menos carga aplicada se transferirá al agua intersticial. Esto también se ve facilitado por la compresibilidad del agua intersticial con gas.

En el momento inicial del tiempo, parte de la presión externa se transferirá al agua intersticial, teniendo en cuenta la resistencia del esqueleto del suelo y la compresibilidad del agua. PAGS w o - presión intersticial inicial en suelo saturado de agua bajo carga R. En este caso, el coeficiente de la presión intersticial inicial

En este caso, la tensión inicial en el esqueleto del suelo:

pz 0 = PAGS – PAGS w o (5.58)

Deformación instantánea relativa del esqueleto del suelo

 0 = metro v (PAGS – PAGS w O). (5.59)

Deformación relativa del suelo debido a la compresibilidad del agua cuando los poros están completamente llenos de agua.

 w = metro w PAGS w O norte , (5.60)

donde metro w es el coeficiente de compresibilidad volumétrica del agua en los poros; norte- porosidad del suelo.

Si aceptamos que en el período inicial de tensiones PAGS z el volumen de partículas sólidas permanece sin cambios, entonces la deformación relativa del esqueleto del suelo será igual a la deformación relativa del agua intersticial:

 0 =  w = . (5.61)

Igualando los lados derechos de (5.59) y (5.60), obtenemos

. (5.62)

Sustituyendo PAGS w o en la ecuación (5.57), encontramos el coeficiente de la presión intersticial inicial

. (5.63)

El coeficiente de compresibilidad volumétrica del agua en los poros se puede encontrar mediante la fórmula aproximada

, (5.64)

donde j w– coeficiente de saturación de agua del suelo; PAGS a - presión atmosférica 0,1 MPa.

El diagrama de presiones verticales en la capa de suelo de la carga con agua intersticial compresible y la resistencia estructural del suelo se muestra en la Fig.5.14.

En vista de lo anterior, la fórmula (5.49) para determinar el asentamiento en el tiempo de una capa de suelo bajo una carga continua uniformemente distribuida, teniendo en cuenta la resistencia estructural y la compresibilidad del líquido que contiene gas, se puede escribir de la siguiente manera:

. (5.65)

Figura 5.14. Diagramas de presiones verticales en la capa de suelo bajo carga continua, teniendo en cuenta la resistencia estructural

Significado norte determinado por la fórmula (5.46). Al mismo tiempo, el índice de consolidación

Se pueden hacer cambios similares a las fórmulas (5.52), (5.53) para determinar el asentamiento con el tiempo, teniendo en cuenta la resistencia estructural y la compresibilidad del líquido que contiene gas para los casos 1 y 2.

5.5. Influencia del gradiente de cabeza inicial

Los suelos arcillosos contienen agua ligada fuerte y débilmente y agua parcialmente libre. La filtración, y por lo tanto la compactación de la capa de suelo, comienza solo cuando el gradiente es mayor que el inicial. I 0 .

Considere el asentamiento final de una capa de suelo con un espesor h(Fig.5.15), que tiene un gradiente inicial I 0 y cargado con una carga uniformemente distribuida. La filtración de agua es bidireccional (arriba y abajo).

En presencia de un gradiente inicial de una carga externa R en todos los puntos a lo largo de la profundidad de la capa en el agua intersticial hay una presión igual a PAGS/ w ( w - Gravedad específica agua). En el diagrama de exceso de presión, el gradiente inicial estará representado por la tangente del ángulo I:

R
es.5.15. El esquema de compactación del suelo en presencia de un gradiente de presión inicial: a - la zona de compactación no alcanza la profundidad; b - la zona de compactación se extiende en toda la profundidad, pero la compactación es incompleta

tg I = I 0 . (5.66)

Sólo en aquellas zonas donde el gradiente de presión será mayor que el inicial (
), comenzará la filtración de agua y se producirá la compactación del suelo. La Figura 5.15 muestra dos casos. Estoy gordo z < 0,5h el gradiente es menor que el inicial I 0, entonces el agua no podrá filtrarse desde el medio de la capa, porque hay una "zona muerta". De acuerdo con la figura 5.15, a encontramos

, (5.67)

aquí z máximo< 0,5h. En este caso, el sedimento es

S 1 = 2metro v zP/ 2 o S 1 = metro v zP. (5.68)

Valor de sustitución z máximo en (5.68), obtenemos

. (5.69)

Para el caso que se muestra en la Fig. 5.15, b, el calado está determinado por la fórmula

. (5.70)

El trabajo está dedicado a la caracterización del estado inicial de los suelos dispersos: su resistencia estructural. Conocer su variabilidad permite determinar el grado de compactación del suelo y, posiblemente, las características de la historia de su formación en una región determinada. La evaluación y consideración de este indicador durante las pruebas de suelos es de suma importancia en la determinación de las características de sus propiedades físicas y mecánicas, así como en los cálculos posteriores del asentamiento de cimientos de estructuras, lo cual está poco reflejado en los documentos reglamentarios y es poco utilizado. en la práctica de la ingeniería y los estudios geológicos. El documento describe brevemente los métodos gráficos más comunes para determinar el índice en función de los resultados de las pruebas de compresión, los resultados de los estudios de laboratorio de la resistencia estructural de los suelos dispersos en el territorio de la región de Tomsk. Se revelan las relaciones entre la resistencia estructural de los suelos y la profundidad de su ocurrencia, el grado de su compactación. Se dan breves recomendaciones sobre el uso del indicador.

Resistencia estructural de los suelos

presión de presellado

1. Bellendir E.N., Vekshina T.Yu., Ermolaeva A.N., Zasorina O.A. Un método para evaluar el grado de sobreconsolidación de suelos arcillosos en ocurrencia natural//Patente de Rusia No. 2405083

2. GOST 12248–2010. Suelos. Métodos para la determinación en laboratorio de las características de resistencia y deformabilidad.

3. GOST 30416–2012. Suelos. Pruebas de laboratorio. Provisiones generales.

4. Kudryashova E.B. Patrones de formación de suelos arcillosos sobreconsolidados: Cand. candó. Ciencias Geológicas y Mineralógicas: 25.00.08. - M., 2002. - 149 p.

5. MGSN 2.07–01 Fundaciones, fundaciones y estructuras subterráneas. - M.: Gobierno de Moscú, 2003. - 41 p.

6. SP 47.13330.2012 (edición actualizada de SNiP 11-02-96). Estudios de ingeniería para la construcción. Disposiciones básicas. – M.: Gosstroy de Rusia, 2012.

7. Tsytovich N.A.// Materiales de la Conferencia de toda la Unión sobre construcción en suelos débiles saturados de agua. - Tallin, 1965. - Pág. 5-17.

8. Akai, K. es decir, Structurellen Eigenshaften von Schluff. Mitteilungen Heft 22 // Die Technishe Hochchule, Aquisgrán. - 1960.

9. Becker, D.B., Crooks, J.H.A., Been, K. y Jefferies, M.G. Trabajo como criterio para determinar in situ y tensiones de fluencia en arcillas // Canadian Geotechnical Journal. - 1987. - vol. 24., núm. 4. - pags. 549-564.

10. Boone J. Una reevaluación crítica de las interpretaciones de la "presión previa a la consolidación" usando la prueba del edómetro // Can. geotecnología J. - 2010. - vol. 47.-pág. 281–296.

11. Boone S.J. y Lutenegger A.J. Carbonatos y cementación de suelos cohesivos derivados de glaciares en el estado de Nueva York y el sur de Ontario, Can. Geotech.- 1997.- Vol 34.- p. 534–550.

12. Burland, J. B. Trigésima Conferencia Rankine: Sobre la compresibilidad y la resistencia al corte de las arcillas naturales // Geotécnica. - 1990. - Vol 40, No. 3. - pags. 327–378.

13 Burmister, D. M. La aplicación de métodos de prueba controlados en las pruebas de consolidación. Symfosium sobre ensayos de consolidación de suelos // ASTM. STP 126. - 1951. - pág. 83–98.

14. Butterfield, R. Una ley de compresión natural para suelos (un avance en e-log p ') // Geotechnique. - 1979. - Vol 24, No. 4. - pags. 469–479.

15. Casagrande, A. La determinación de la carga de preconsolidación y su significado práctico. // En Actas de la Primera Conferencia Internacional sobre Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones. Imprenta de Harvard, Cambridge, Massachusetts. - 1936. - Vol. 3.-p. 60–64.

16. Chen, B.S.Y., Mayne, P.W. Relaciones estadísticas entre las mediciones del piezocono y el historial de tensiones de las arcillas // Canadian Geotechnical Journal. - 1996. - vol. 33-p. 488-498.

17. Chetia M, Bora P K. Estimación de la relación sobreconsolidada de arcillas saturadas no cementadas a partir de parámetros simples // Indian Geotechnical Journal. - 1998. - vol. 28, nº 2. - pags. 177-194.

18. Christensen S., Janbu N. Pruebas de edómetro: un requisito principal en la mecánica práctica del suelo. // Actas Nordisk Geoteknikermode NGM-92. - 1992. - vol. 2, #9. - pags. 449-454.

19. Conte, O., Rust, S., Ge, L. y Stephenson, R. Evaluación de métodos de determinación de tensión previa a la consolidación // Instrumentación, prueba y modelado del comportamiento de suelos y rocas. – 2011. – pág. 147–154.

20. Dias J. et al. Efectos del tráfico sobre la presión de preconsolidación del suelo debido a las operaciones de cosecha de eucalipto // Sci. agrico - 2005. - vol. 62, nº 3. - pags. 248-255.

21. Dias Junior, MS; Pierce, FJ Un procedimiento simple para estimar la presión de preconsolidación a partir de las curvas de compresión del suelo. // Tecnología del Suelo. - Ámsterdam, 1995. - Vol.8, No. 2. - pags. 139–151.

22. Einav, I; Carter, JP. Sobre convexidad, normalidad, presión de preconsolidación y singularidades en el modelado de materiales granulares // Granular Matter. - 2007. - vol. 9, #1-2. - pags. 87-96.

23. Gregory, AS et al. Cálculo del índice de compresión y el estrés previo a la compresión a partir de datos de pruebas de compresión del suelo // Soil and Tillage Research, Ámsterdam. - 2006. - vol. 89, #1. - pags. 45–57.

24. Grozic J. L. H., lunne T. & Pande S. Un estudio de prueba de odeómetro sobre el estrés de preconsolidación de las arcillas glaciomarinas. // Revista geotécnica canadiense. - 200. - vol. 40.-pág. 857–87.

25. Iori, Piero et al. Comparación de modelos de campo y laboratorio de la capacidad portante en cafetales // Ciênc. agrotec. - 2013. vol. 2, #2. - pags. 130-137.

26. Jacobsen, H.M. Bestemmelse af forbelastningstryk i laboratoriet // En Proceedings of Nordiske Geotechnikermonde NGM–92, mayo de 1992. Aalborg, Dinamarca. Boletín de la Sociedad Geotécnica Danesa. - 1992. vol. 2, nº 9. - pág. 455–460.

27. Janbu, N. El concepto de resistencia aplicado a la deformación de suelos // En Actas de la 7.ª Conferencia Internacional sobre Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones, Ciudad de México, 25–29 de agosto de 1969. A.A. Balkema, Róterdam, Países Bajos. - 1969. - Vol. 1.-pág. 191–196.

28. Jolanda L. Caracterización de tensión-deformación de Seebodenlehm // 250 Seiten, broschier. - 2005. - 234 págs.

29. José Babú T.; Sridharan Asur; Abraham Benny Mathews: método log-log para determinar la presión de preconsolidación // Revista de pruebas geotécnicas de ASTM. - 1989. - Vol.12, No. 3. - pags. 230–237.

30. Kaufmann K. L., Nielsen B. N., Augustesen A. H. Propiedades de resistencia y deformación de la arcilla terciaria en el Museo Moesgaard // Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Aalborg Sohngaardsholmsvej 57 DK-9000 Aalborg, Dinamarca. – 2010. – pág. 1–13.

31. Kontopoulos, Nikolaos S. Los efectos de la perturbación de la muestra en la presión de preconsolidación para arcillas normalmente consolidadas y sobreconsolidadas Instituto de Tecnología de Massachusetts. // Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. - 2012. - 285p.

32. Ladd, C. C. Settlement Analysis of Cohesive Soils // Soil Publication 272, MIT, Departamento de Ingeniería Civil, Cambridge, Mass. - 1971. - 92p.

33. Mayne, P.W., Coop, M.R., Springman, S., Huang, A-B., y Zornberg, J. // Comportamiento y pruebas de geomateriales // Proc. 17 Internacional Conf. Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica. - 2009. - Vol. 4.-pág. 2777-2872.

34. Mesri, G. y A. Castro. Concepto Cα/Cc y Ko durante Compresión Secundaria // ASCE J. Ingeniería Geotécnica. - 1987. vol. 113, nº 3. - pags. 230-247.

35. Nagaraj T. S., Shrinivasa Murthy B. R., Vatsala A. Predicción del comportamiento del suelo –parte ii- suelo saturado no cementado // Canadian Geotechnical Journal. - 1991. - vol. 21, nº 1. - pags. 137-163.

36. Oikawa, H. Curva de compresión de suelos blandos // Revista de la Sociedad Geotécnica Japonesa, Suelos y Fundaciones. - 1987. - vol. 27, nº 3. - pags. 99-104.

37. Onitsuka, K., Hong, Z., Hara, Y., Shigeki, Y. Interpretación de los datos de prueba del edómetro para arcillas naturales // Revista de la Sociedad Geotécnica Japonesa, Suelos y Fundaciones. - 1995. - vol. 35, nº 3.

38. Pacheco Silva, F. Una nueva construcción gráfica para la determinación de la tensión de preconsolidación de una muestra de suelo // En Actas de la 4ª Conferencia Brasileña de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones, Río de Janeiro, agosto de 1970. - Vol. 2, #1. - pags. 225–232.

39. Paul W. Mayne, Barry R. Christopher y Jason De Jong. Manual sobre investigaciones del subsuelo // Instituto Nacional de Carreteras, Administración Federal de Carreteras Washington, DC. - 2001. - 305p.

40. Sallfors, G. Presión de preconsolidación de arcillas blandas de alta plasticidad. - Gotemburgo. Departamento Geotécnico de la Universidad Tecnológica de Chalmers. - 231p.

41. Schmertmann, J. H., Comportamiento de consolidación sin perturbaciones de Clay, Transaction, ASCE. - 1953. - vol. 120.-pág. 1201.

42. Schmertmann, J., H. Pautas para pruebas de penetración de cono, rendimiento y diseño. // Administración Federal de Carreteras de EE. UU., Washington, DC, Informe, FHWATS-78-209. – 1978. – pág. 145.

43. Semet C., Ozcan T. Determinación de la presión de preconsolidación con red neuronal artificial // Ingeniería Civil y Sistemas Ambientales. - 2005. - vol. 22, nº 4. - pág. 217–231.

44. Senol A., Saglamer A. Determinación de la presión de preconsolidación con un nuevo método de tensión de registro de energía de deformación // Revista electrónica de ingeniería geotécnica. - 2000. - vol. 5.

45. Senol, A. Zeminlerde On. Determinación de la presión de Preconsolidación: Tesis Doctoral, Instituto de Ciencia y Tecnología. - Istanbul, Turquía. – 1997. – pág. 123.

46. Solanki C.H., Desai M.D. Presión de preconsolidación del índice del suelo y propiedades de plasticidad // La 12ª Conferencia Internacional de la Asociación Internacional de Métodos Informáticos y Avances en Geomecánica. – Goa, India. – 2008.

47. Sully, J.P., Campenella, R.G. y Robertson, P.K. Interpretación de la presión intersticial de penetración para evaluar el historial de tensiones de las arcillas // Actas del primer simposio internacional sobre pruebas de penetración. —Orlando. - 1988. - Vol.2 - pág. 993-999.

48. Tavenas F., Des Rosier J.P., Leroueil S. et al. El uso de la energía de deformación como criterio de fluencia y fluencia para arcillas ligeramente sobreconsolidadas // Geotécnica. - 1979. - vol. 29.-pág. 285-303.

49. Thøgersen, L. Efectos de las técnicas experimentales y la presión osmótica sobre el comportamiento medido de la arcilla expansiva terciaria: Ph. D. tesis, Laboratorio de Mecánica de Suelos, Universidad de Aalborg. - 2001. - vol. una.

50. Wang, L. B., Frost, J. D. Método de energía de deformación disipada para determinar la presión de preconsolidación // Canadian Geotechnical Journal. - 2004. - vol. 41, nº 4. - pags. 760-768.

fuerza estructural p calle denominada resistencia, debido a la presencia de enlaces estructurales y caracterizada por la tensión, a la cual la muestra de suelo, cuando se carga con una carga vertical, prácticamente no se deforma. Dado que la compactación comienza con tensiones en el suelo que exceden su resistencia estructural y cuando se prueban los suelos, la subestimación de este indicador conduce a errores en la determinación de los valores de otras características de las propiedades mecánicas. Importancia de definir un indicador p calle se ha celebrado durante mucho tiempo, como N.A. Tsytovich - “... además de los indicadores habituales de las propiedades de deformación y resistencia de los suelos arcillosos débiles, para evaluar el comportamiento de estos suelos bajo carga y establecer la predicción correcta de la magnitud del asentamiento de las estructuras erigidas sobre ellos , es necesario determinar la resistencia estructural durante las encuestas p calle". El fenómeno de medir el grado de compactación del suelo es importante para predecir el asentamiento de la estructura diseñada, ya que en suelos sobrecompactados el asentamiento puede ser cuatro o más veces menor que en suelos normalmente compactados. Para valores del coeficiente de sobreconsolidación OCR > 6, el coeficiente de presión lateral del suelo en reposo k sobre puede exceder de 2, lo que debe tenerse en cuenta al calcular estructuras subterráneas.

Como se señala en el trabajo: “Inicialmente prevalecen condiciones de compactación normal durante el proceso de sedimentación y formación y posterior compactación de depósitos marinos, lacustres, aluviales, deltaicos, eólicos y fluviales de arenas, limos y arcillas. Sin embargo, la mayoría de los suelos de la Tierra se han sobreconsolidado leve/moderadamente/severamente como resultado de varios procesos físicos, ambientales, climáticos y térmicos durante muchos miles o millones de años. Estos mecanismos de sobreconsolidación y/o pretensado visible incluyen: erosión superficial, meteorización, aumento del nivel del mar, aumento del nivel freático, glaciación, ciclos de congelación y descongelación, humectación/evaporación repetida, desecación, pérdida de masa, cargas sísmicas, ciclos de marea e impactos geoquímicos”. . El tema de determinar el estado de compactación del suelo sigue siendo muy relevante y se encuentra en publicaciones de casi todos los continentes. En los trabajos se consideran los factores e indicadores que determinan el estado de sobrecompactación o subcompactación de los suelos arcillosos, las causas e influencia en los parámetros físicos y mecánicos de tan fuerte cementación. Los resultados de la determinación del indicador también tienen una amplia gama de aplicaciones en la práctica, a partir del cálculo del asentamiento de las cimentaciones de estructuras; preservación de la estructura natural de muestras destinadas a pruebas de laboratorio; a temas muy específicos, prediciendo la compactación del suelo en plantaciones de eucalipto y café comparando su resistencia estructural con la carga de la maquinaria.

Conocimiento de los valores de los indicadores p calle y su variabilidad con la profundidad caracterizan las características de la composición, los enlaces y la estructura de los suelos, las condiciones de su formación, incluida la historia de la carga. En este sentido, de particular interés científico y práctico son los estudios p calle v diferentes regiones, estos estudios son especialmente importantes en el territorio Siberia occidental con una gruesa capa de depósitos sedimentarios. En la región de Tomsk, se llevaron a cabo estudios detallados de la composición y las propiedades de los suelos, como resultado de lo cual, tanto el territorio de la ciudad de Tomsk como las áreas circundantes se estudiaron con suficiente detalle desde posiciones geológicas de ingeniería. Al mismo tiempo, cabe señalar que los suelos fueron estudiados específicamente para la construcción de determinadas instalaciones de acuerdo con los documentos normativos vigentes, que no contienen recomendaciones para su uso posterior. p calle y, en consecuencia, no incluirlo en la lista de características requeridas del suelo a determinar. Por lo tanto, el propósito de este trabajo es determinar la resistencia estructural de los suelos dispersos y sus cambios a lo largo de la sección en las áreas más desarrolladas y desarrolladas de la región de Tomsk.

Los objetivos del estudio incluyeron una revisión y sistematización de métodos para la obtención p calle, determinaciones de laboratorio de la composición del suelo y características de las principales propiedades físicas y mecánicas, el estudio de la variabilidad p calle con profundidad, comparación de la resistencia estructural con la presión doméstica.

El trabajo se llevó a cabo en el curso de ingeniería y estudios geológicos para varios objetos grandes ubicados en las regiones central y noroeste de la región de Tomsk, donde la parte superior de la sección está representada por varios complejos estratigráficos y genéticos del Cuaternario, Paleógeno. y rocas del Cretácico. Las condiciones de su aparición, distribución, composición, estado dependen de la edad y la génesis y crean un cuadro bastante heterogéneo, solo se estudiaron suelos dispersos en términos de composición, en los que predominan las variedades arcillosas de consistencia semisólida, dura y rígido-plástica. Para resolver las tareas planteadas, se ensayaron pozos y tajos en 40 puntos, se seleccionaron más de 200 muestras de suelos dispersos a una profundidad de hasta 230 m y se realizaron ensayos de suelo de acuerdo con los métodos previstos en los documentos normativos vigentes. Se determinaron: distribución granulométrica, densidad (ρ) , densidad de partículas sólidas ( ρs) , densidad del suelo seco ( pd) , humedad ( w), contenido de humedad de los suelos arcillosos, en el límite de rodadura y fluidez ( wL y palabra clave), indicadores de propiedades de deformación y resistencia; parámetros de estado calculados como el factor de porosidad (mi) porosidad, capacidad de humedad total, para suelos arcillosos - número de plasticidad e índice de flujo, coeficiente de compactación del suelo LOC(como relación de la presión de precompresión ( pags ") a la presión doméstica en el punto de muestreo) y otras características.

Al elegir métodos gráficos para determinar el indicador. p calle, Además métodoCasagrande Se consideraron los métodos utilizados en el extranjero para determinar la presión de precompactación. σ p ". Cabe señalar que, en la terminología de un ingeniero geológico, "presión de precompactación" ( Preconsolidación Estrés) , comienza a desplazar el concepto familiar de "resistencia estructural del suelo", aunque los métodos para determinarlos son los mismos. Por definición, la resistencia estructural del suelo es la tensión vertical en la muestra de suelo, correspondiente al inicio de la transición de las deformaciones elásticas compresivas a las plásticas, lo que corresponde al término Producir Estrés. En este sentido, la característica determinada en los ensayos de compresión no debe tomarse como la presión máxima dentro de la "memoria histórica" de la muestra. Burland cree que el término producir estrés es más preciso, y el término preconsolidación estrés debe utilizarse para situaciones en las que la magnitud de dicha presión puede determinarse mediante métodos geológicos. Del mismo modo, el término Encima Consolidación Proporción (LOC) debe usarse para describir un historial conocido de tensiones; de lo contrario, el término Producir Estrés Proporción (YSR) . En muchos casos Producir Estrés se toma como el estrés efectivo previo a la compactación, aunque este último está técnicamente relacionado con el alivio del estrés mecánico, mientras que el primero incluye efectos adicionales debido a la diagénesis, la cohesión orgánica, la relación de componentes del suelo y la estructura del suelo, es decir, es la resistencia estructural del suelo.

Por lo tanto, el primer paso para identificar las características de la formación del suelo debe ser una determinación cuantitativa del perfil Producir Estrés, que es un parámetro clave para separar suelos normalmente compactados (con respuesta predominantemente plástica) de suelos sobrecompactados (asociados con respuesta pseudoelástica) . y resistencia estructural p calle, y presión de precompactación pags" se determinan de la misma manera, como se ha señalado, principalmente por métodos de laboratorio basados en los resultados de las pruebas de compresión (GOST 12248, ASTM D 2435 y ASTM D 4186). Hay muchos trabajos interesantes que investigan el estado del suelo, la presión previa a la compactación pags" y métodos para su determinación en condiciones de campo. El procesamiento gráfico de los resultados de las pruebas de compresión también es muy diverso, a continuación se muestra Breve descripción métodos más utilizados en el extranjero para determinar pags ", que se debe utilizar para obtener p calle.

MétodoCasagrande(1936) es el método más antiguo para calcular la resistencia estructural y la presión de precompactación. Se basa en la suposición de que el suelo sufre un cambio de resistencia desde una respuesta elástica a una carga a una respuesta plástica en un punto cercano a la presión precompacta. Este método funciona bien cuando hay un punto de inflexión bien definido en el gráfico de la curva de compresión. de la forma e - log σ"(Fig. 1a), a través de la cual se dibuja una línea tangente y horizontal desde el coeficiente de porosidad, luego una bisectriz entre ellos. Se extrapola la recta del final de la curva de compresión a la intersección con la bisectriz y se obtiene un punto , significado cuando se proyecta sobre el eje registro σ", corresponde a la presión de sobreconsolidación pags"(o resistencia estructural). El método sigue siendo el más utilizado en comparación con otros.

Método Burmister(1951) - presenta la dependencia de la forma ε-Logaritmo σ", donde ε - deformación relativa. Significado pags" se determina en la intersección de la perpendicular procedente del eje Tronco σ" a través del punto del ciclo de histéresis al cargar repetidamente la muestra, con una tangente a la sección final de la curva de compresión (Fig. 1b).

método de Schemertmann(1953), la curva de compresión de la forma también se usa aquí e - log σ"(Figura 1c). Se realizan pruebas de compresión hasta obtener una sección recta distinta en la curva, luego se descarga a presión doméstica y se vuelve a cargar. En el gráfico, dibuje una línea paralela a la línea media de la curva de descompresión-recompresión a través del punto de presión doméstica. Significado pags" determinado trazando una perpendicular desde el eje registro σ" por el punto de descarga, hasta la intersección con una línea paralela. desde un punto pags" dibujar una línea hasta que se cruce con un punto en una sección recta de una curva de compresión que tenga un coeficiente de porosidad mi\u003d 0.42 La curva de compresión verdadera resultante se usa para calcular la relación de compresión o la relación de compactación. Este método es aplicable a suelos blandos.

MétodoAkai(1960), presenta la dependencia del coeficiente de fluencia εs desde σ" (Fig. 1d), se utiliza, respectivamente, para suelos propensos a la fluencia. La curva de consolidación representa la dependencia de la deformación relativa en el logaritmo del tiempo y se divide en la sección de consolidación por filtración y consolidación por fluencia. Akai notó que el factor de fluencia aumenta proporcionalmente σ" hasta el valor pags ", y después pags" proporcionalmente registro σ".

Método Janbu(1969) se basa en la suposición de que la presión previa a la compactación se puede determinar a partir de un gráfico como ε - σ" . En el método Janbu para arcillas con alta sensibilidad y baja LOC La presión de precompactación se puede determinar trazando la curva de carga-deformación utilizando una escala lineal. segunda forma Janbu es un gráfico del módulo de deformación secante mi o E 50 de tensiones efectivas σ" (Fig. 1e). Y una opción más Método Christensen-Janbu(1969), presenta una dependencia de la forma r - σ", obtenido de las curvas de consolidación , donde t- hora , r= dR/dt, R= dt/dε.

método de fuerza de venta(1975) es una dependencia de la forma ε - σ" (Fig. 1f), se utiliza principalmente para el método CRS. El eje tensión-deformación se elige en una relación fija en una escala lineal, normalmente 10/1 para la relación entre la tensión (kPa) y la deformación (%). Se llegó a esta conclusión después de una serie de pruebas de campo, donde se midió la presión intersticial de los poros y del sedimento. Esto significa que el método de Sallfors para estimar la presión de sobreconsolidación arroja valores más realistas que las estimaciones realizadas en los ensayos de campo.

Método Pacheco Silva(1970), parece ser muy simple con respecto al trazado, también de la forma e - Log σ"(Figura 1g) , da resultados precisos cuando se prueban suelos blandos. Este método no requiere una interpretación subjetiva de los resultados y también es independiente de la escala. Ampliamente utilizado en Brasil.

MétodoButterfield(1979) se basa en el análisis de la dependencia del volumen de la muestra de la tensión efectiva de la forma log(1+e) - log σ" o ln (1+e) - ln σ"(Figura 1h). El método incluye varias versiones diferentes en las que la presión precompacta se define como el punto donde se cruzan dos líneas.

Método Tavenas(1979), sugiere una relación lineal entre la energía de deformación y la tensión efectiva para la parte de recompresión de la prueba en un gráfico como σ"ε - σ" (Fig. 1n, en la parte superior del gráfico). Se utiliza directamente sobre la base de la curva de compresión sin tener en cuenta la parte de reinicio de la prueba. Para muestras más consolidadas, el diagrama de tensión/deformación consta de dos partes: la primera parte de la curva aumenta más bruscamente que la segunda. El punto de intersección de las dos líneas se define como la presión de precompactación.

Método Oikawa(1987), representa la intersección de líneas en el gráfico de dependencia registro (1 + e) desde σ" -

Método José(1989), presenta una dependencia de la forma log e - log σ" un método muy simple para estimar la presión de precompactación, el método utiliza la intersección de dos líneas rectas. Es un método directo y no hay errores en la determinación de la ubicación del punto de máxima curvatura. MétodoSridharanetAlabama. (1989) es también un gráfico de dependencia log(1+e) - log σ" para determinar resistencia estructural de los suelos densos, por lo que la tangente cruza la línea horizontal correspondiente al coeficiente de porosidad inicial, lo que da buenos resultados.

MétodoBurlandia(1990) es un gráfico de dependencia índice de porosidadyo del estrés σ" (Fig. 1 y). El índice de porosidad está determinado por la fórmula yo= (mi-e* 100)/(e* 100 -e* 1000), o dl i suelos más débiles: yo= (mi-e* 10)/(e* 10 -e* 100), donde e* 10, e* 100 y e* 1000 coeficientes de porosidad a cargas de 10, 100 y 1000 kPa (Fig. b) .

MétodoJacobsen(1992), se supone que la resistencia estructural es de 2,5 σ a, donde σ a c es el punto de máxima curvatura en la parcela de Casagrande, respectivamente, también una dependencia de la forma registro electrónico σ" (Fig. 1l).

metodo onitsuka(1995), representa la intersección de líneas en el gráfico de dependencia registro (1 + e) desde σ" - tensiones efectivas trazadas en la escala en una escala logarítmica (logaritmos decimales).

Método Van Zelst(1997), sobre un gráfico de dependencia de especies ε - registro σ", la pendiente de la línea (ab) es paralela a la pendiente de la línea de descarga ( CD). Punto abscisa ( B) es la resistencia estructural del suelo (Fig. 1m).

MétodoBecker(1987), al igual que el método de Tavenas, determina la energía de deformación para cada carga de prueba de compresión usando la relación W- σ", donde. La energía de deformación (o, por otro lado, el trabajo de la fuerza) es numéricamente igual a la mitad del producto de la magnitud del factor de fuerza y el valor de desplazamiento correspondiente a esta fuerza. La cantidad de esfuerzo correspondiente al trabajo total se determina al final de cada incremento de voltaje. La dependencia en el gráfico tiene dos tramos rectos, la presión de sobreconsolidación será el punto de intersección de estas rectas.

MétodoTensión Energía-Registro Estrés(1997),Senol y Saglamer(2000 (Fig. 1n)), transformada por los métodos de Becker y/o Tavenas, es una dependencia de la forma σ" ε - registro σ", los tramos 1 y 3 son líneas rectas, cuyo punto de intersección, al prolongarse, será la resistencia estructural del suelo.

MétodoNagaraj y Shrinivasa Murthy(1991, 1994), los autores proponen una relación generalizada de la forma log σ"ε - log σ"- para predecir la magnitud de la presión de precompactación para suelos no cementados saturados sobrecompactados. El método se basa en el método de Tavenas y se compara con Método Senol et al (2000), este método proporciona un coeficiente de correlación más alto en casos especiales.

Método Chetia y Bora(1998), considera principalmente la historia de las cargas del suelo, sus características y evaluación en términos de relación de sobreconsolidación (OCR), el objetivo principal del estudio es establecer una relación empírica entre OCR y la relación Anguila .

Métodothogersen(2001), es la dependencia del índice de consolidación de las tensiones efectivas (Fig. 1o).

MétodoWangyescarcha, DisipadoTensiónEnergíamétodo DSEM (2004) también se refiere a los métodos energéticos para calcular la deformación. Comparado con Energía de deformación DSEM utiliza la energía de deformación disipada y la pendiente del ciclo de compresión de descarga-recarga para minimizar el efecto de la estructura rota de la muestra y eliminar el efecto de la deformación elástica. La energía de deformación disipada, desde el punto de vista de la micromecánica, está directamente relacionada con la irreversibilidad del proceso de consolidación. El uso de la pendiente de la curva de compresión en la sección de descarga y recarga simula la recarga elástica durante la etapa de recompresión y puede minimizar el impacto de la interrupción de la muestra. El método depende menos del operador que la mayoría de los existentes.

Método Einavycarretero(2007), es también un gráfico de la forma mi-logσ", a pags" expresado por una dependencia exponencial más compleja .

El caso de la transición del suelo a la etapa de fluencia de consolidación después de superar pags" descrito en los trabajos, si el final del siguiente paso de carga coincide con el final de la consolidación primaria y el coeficiente de porosidad en el gráfico de dependencia e - log σ" cae bruscamente verticalmente, la curva entra en la etapa de consolidación secundaria. Al descargar, la curva vuelve al punto final de consolidación primaria, creando un efecto de presión de sobreconsolidación. Hay una serie de trabajos que ofrecen métodos de cálculo para determinar el indicador pags".

a) b) v)

GRAMO) mi) mi)

g) h) y)

A) l) m)

metro) O)

Métodos:

a)Casagrande, B)Burmister, c) Schemertmann,GRAMO)Akai, mi)Janbu, f) Sellfors, g) Pacheco Silva, h)Butterfield, y)Burlandia, A)Jacobsen, l)Van Zelst, m)Becker, n)Senol y saglamer, o)elø Gersen

Arroz. Fig. 1. Esquemas de procesamiento gráfico de los resultados de las pruebas de compresión, utilizados para determinar la resistencia estructural del suelo, por varios métodos.

En general, los métodos gráficos para determinar la presión de reconsolidación basados en los resultados de las pruebas de compresión se pueden dividir en cuatro grupos principales. Primer grupo soluciones incluye dependencias del coeficiente de porosidad ( mi)/densidad (ρ)/deformación relativa ( ε )/cambio de volumen ( 1+e) de tensiones efectivas (σ" ). Los gráficos se corrigen tomando el logaritmo de una o dos de las características enumeradas, lo que conduce al enderezamiento de las secciones de la curva de compresión y al resultado deseado ( pags ") se obtiene cruzando las secciones enderezadas extrapoladas. El grupo incluye los métodos de Casagrande, Burmister, Schemertmann, Janbu, Butterfield, Oikawa, Jose, Sridharan et al., Onitsuka y otros. segundo grupo vincula las tasas de consolidación con las tensiones efectivas, estos son los métodos: Akai, Christensen-Janbu y Thøgersen. Las más sencillas y precisas son métodos del tercer grupo- métodos de deformación de energía: Tavenas, Becker, Strain Energy-Log Stress, Nagaraj & Shrinivasa Murthy, Senol y Saglamer, Frost y Wang, y otros. tensión efectiva, Becker et al. estiman la relación lineal entre la energía de deformación total W y voltaje efectivo sin descargar y recargar. De hecho, todos los métodos de energía se muestran en el espacio. W- σ" , así como el método Butterfield se reproduce en el campo Iniciar sesión(1+e)-Iniciar sesión σ". Si el método de Casagrande enfoca la presión de reconsolidación principalmente en la sección más curva del gráfico, entonces los métodos de energía se adaptan a la mitad de la pendiente de la curva de compresión hasta pags". Parte del reconocimiento de la superioridad de estos métodos se debe a su relativa novedad y la mención en el desarrollo y mejora de un nuevo método de este grupo en desarrollo activo. cuarto grupo combina métodos con una variedad de enfoques no estándar para el procesamiento gráfico de curvas, estos incluyen los métodos de Jacobsen, Sellfors, Pacheco Silva, Einav y Carter, etc. Basado en el análisis proporcionado en las fuentes 10, 19, 22-24, 30, 31, 43-46] notamos que los más comunes son los métodos gráficos de Casagrande, Butterfield, Becker, Strain Energy-Log Stress, Sellfors y Pacheco Silva, en Rusia se utiliza principalmente el método de Casagrande.

Cabe señalar que si, para determinar YSR ( o LOC) un valor es suficiente p calle o pags" , luego al seleccionar tramos rectos de la curva de compresión antes y después p calle al obtener características de deformación, es deseable obtener dos puntos clave: el mínimo p calle/min y máximo p calle / metrohacha resistencia estructural (Fig. 1a). Aquí es posible utilizar puntos de quiebre tangentes a las secciones inicial y final, o utilizar los métodos de Casagrande, Sellfors y Pacheco Silva. Como pautas en el estudio de los parámetros de compresión, también se recomienda determinar las propiedades físicas del suelo correspondientes a la resistencia estructural mínima y máxima: en primer lugar, los coeficientes de porosidad y contenido de humedad.

En este trabajo, el indicador p calleera obtenido de acuerdo con el método estándar establecido en GOST 12248 en el complejo ASIS NPO Geotek. Para determinar p calle la primera y siguientes etapas de presión se tomaron igual a 0,0025 MPa hasta el inicio de la compresión de la muestra de suelo, que se toma como la deformación vertical relativa de la muestra de suelo mi >0,005. Fuerza estructural fue determinada por la sección inicial de la curva de compresión miI = F(lg σ" ), donde miI - coeficiente de porosidad bajo carga I. El punto de ruptura clara de la curva después del tramo recto inicial corresponde a la resistencia estructural a la compresión del suelo. El procesamiento gráfico de los resultados también se llevó a cabo utilizando los métodos clásicos de Casagrande y Becker. . Los resultados de la determinación de indicadores según GOST 12248 y los métodos de Casagrande y Becker. se correlacionan bien entre sí (coeficientes de correlación r=0,97). Sin duda, conociendo los valores de antemano, puede obtener los resultados más precisos utilizando ambos métodos. De hecho, el método Becker parecía algo más difícil al elegir una tangente al comienzo del gráfico (Fig. 1m).

Según datos de laboratorio, los valores cambian p calle de 0 a 188 kPa para margas, para arcillas hasta 170, para margas arenosas hasta 177. Los valores máximos se notan, por supuesto, en muestras tomadas a grandes profundidades. También se reveló una dependencia del cambio en el indicador con la profundidad. hora = 0,79):

p calle = 19,6 + 0,62· h.

Análisis de variabilidad OCONR(Fig. 2) mostró que los suelos por debajo de los 20 m normalmente están compactados, es decir, la resistencia estructural no supera o supera ligeramente la presión interna ( LOC ≤1 ). En la margen izquierda del río Ob en los intervalos de 150-250 m, suelos semi-rocosos y rocosos firmemente cementados con siderita, goethita, clorita, leptoclorita y cemento, así como suelos dispersos con una alta resistencia estructural de más de 0.3 MPa, sustentados e intercalados por menos el efecto de la cementación en la resistencia estructural de los suelos, lo que se confirma con la sistematización de materiales similares reales en la obra. La presencia de suelos más duraderos provocó una gran dispersión de valores en este intervalo, por lo que sus indicadores no se incluyeron en el gráfico de dependencia OCONR desde la profundidad, ya que no es típico de toda la zona. Para la parte superior de la sección, se debe tener en cuenta que la dispersión de los valores del índice es mucho más amplia, hasta muy compactada (Fig. 2), ya que los suelos de la zona de aireación a menudo se encuentran en forma semisólida. y en estado sólido trifásico, y con un aumento en su contenido de humedad ( r\u003d -0.47), capacidad total de humedad ( r= -0.43) y grado de saturación de agua ( r= -0,32) la resistencia estructural disminuye. También existe, como se mencionó anteriormente, la opción de transición a consolidación de fluencia (y no solo en la parte superior de la sección). Aquí, cabe señalar que los suelos con resistencia estructural son muy diversos: algunos pueden estar en un estado bifásico no saturado, otros pueden tener un coeficiente de sensibilidad al estrés mecánico muy alto y tendencia a la fluencia, otros tienen una cohesión importante debido a cemento, y el cuarto son simplemente bastante fuertes. , suelos arcillosos completamente saturados de agua que ocurren a poca profundidad.

Los resultados de los estudios permitieron por primera vez evaluar uno de los indicadores más importantes del estado inicial de los suelos en la región de Tomsk: su resistencia estructural, que varía en un rango muy amplio por encima de la zona de aireación, por lo que debe determinarse en cada sitio antes de la prueba para determinar las propiedades físicas y mecánicas del suelo. El análisis de los datos obtenidos mostró que los cambios en el indicador LOC a una profundidad inferior a 20-30 metros son menos significativos, los suelos normalmente están compactados, pero su resistencia estructural también debe tenerse en cuenta al determinar las características mecánicas de los suelos. Los resultados de la investigación se recomiendan para ser utilizados en ensayos de compresión y corte, así como para determinar el estado perturbado de muestras con estructura natural.

Revisores:

Savichev O.G., Doctor en Ciencias Geológicas, Profesor del Departamento de Hidrogeología, Ingeniería Geológica e Hidrogeoecología del Instituto de Recursos Naturales de la Universidad Politécnica de Tomsk, Tomsk.

Popov V.K., Doctor en Geología y Matemáticas, Profesor del Departamento de Hidrogeología, Ingeniería Geológica e Hidrogeoecología del Instituto de Recursos Naturales de la Universidad Politécnica de Tomsk, Tomsk.

Enlace bibliográfico

Kramarenko V.V., Nikitenkov A.N., Molokov V.Yu. SOBRE LA FUERZA ESTRUCTURAL DE LOS SUELOS DE ARCILLA EN EL TERRITORIO DE LA REGIÓN DE TOMSK // Problemas modernos de la ciencia y la educación. - 2014. - Nº 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=14703 (fecha de acceso: 01.02.2020). Traemos a su atención las revistas publicadas por la editorial "Academia de Historia Natural"

La totalidad de las partículas sólidas forma el esqueleto del suelo. La forma de las partículas puede ser angular y redondeada. La principal característica de la estructura del suelo es calificación, que muestra la relación cuantitativa de fracciones de partículas de diferentes tamaños.

La textura del suelo depende de las condiciones de su formación e historia geológica y caracteriza la heterogeneidad del estrato de suelo en el embalse. Existen los siguientes tipos principales de composición de suelos arcillosos naturales: en capas, continuos y complejos.

Los principales tipos de enlaces estructurales en los suelos:

1) cristalización Los enlaces son inherentes a los suelos rocosos. La energía de los enlaces cristalinos es proporcional a la energía intracristalina del enlace químico de los átomos individuales.

2)agua-coloidal Los enlaces están determinados por fuerzas electromoleculares de interacción entre partículas minerales, por un lado, y películas de agua y capas coloidales, por el otro. La magnitud de estas fuerzas depende del espesor de las películas y cubiertas. Los enlaces agua-coloidal son plásticos y reversibles; con el aumento de la humedad, disminuyen rápidamente a valores cercanos a cero.

Fin del trabajo -

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Apuntes de clase sobre mecánica de suelos.

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Los esquemas de cálculo para el problema de determinar el hundimiento final estabilizado de la cimentación a partir de la acción de la carga transmitida al suelo a través de la base de la cimentación se muestran en la Fig. 5.1.

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5.2.1. Cálculo de sedimentos por sumatoria capa por capa. SNiP 2.02.01-83* recomienda el método de suma capa por capa (sin tener en cuenta la posibilidad de expansión lateral del suelo).

Cálculo de asentamientos por el método de la capa equivalente
La capa equivalente es una capa de suelo de espesor he, cuyo asentamiento, bajo una carga continua sobre la superficie p0, será igual al asentamiento del semiespacio del suelo bajo el aire.

Conferencia 9
5.3. Métodos prácticos para calcular el asentamiento de cimentaciones en el tiempo. Si los depósitos de arcilla saturados de agua se encuentran en la base de los cimientos

Cuando es necesario tener en cuenta muchos factores. Se debe prestar especial atención a la composición y algunos de sus tipos son capaces de combarse cuando la humedad aumenta en tensión por su propio peso o por una carga externa. De ahí el nombre de estos suelos - "hundimiento". Considere más sus características.

Tipos

La categoría bajo consideración incluye:

Suelos de loess (suspes y loesses).
Arcillas y margas.
Separe los tipos de lechadas y margas de cobertura.
Residuos industriales a granel. Estos incluyen, en particular, cenizas, polvo de rejilla.
Suelos arcillosos polvorientos con alta resistencia estructural.

especificidad

En la etapa inicial organización de la construcción es necesario realizar un estudio de la composición del suelo del sitio para identificar probables deformaciones su ocurrencia debido a las peculiaridades del proceso de formación del suelo. Las capas se encuentran en un estado insuficientemente compactado. En el suelo de loess, tal estado puede persistir durante todo el tiempo de su existencia.

Un aumento en la carga y la humedad generalmente provoca una compactación adicional en las capas inferiores. Sin embargo, dado que la deformación dependerá de la fuerza de la influencia externa, permanecerá la compactación insuficiente del espesor con respecto a la presión externa que excede la tensión de su propia masa.

La posibilidad de fijar suelos débiles se determina en pruebas de laboratorio por la relación de la disminución de la resistencia cuando se moja al indicador de la presión efectiva.

Propiedades

Además de la subcompactación, los suelos hundidos se caracterizan por un bajo contenido de humedad natural, una composición polvorienta y una alta resistencia estructural.

La saturación del suelo con agua en las regiones del sur, por regla general, es de 0,04 a 0,12. En las regiones de Siberia, la banda media, el indicador está en el rango de 0.12-0.20. El grado de humedad en el primer caso es 0.1-0.3, en el segundo - 0.3-0.6.

Fuerza estructural

Se debe principalmente a la adherencia de la cementación. Cuanta más humedad entra en el suelo, menor es la fuerza.

Los resultados de la investigación mostraron que las películas delgadas de agua tienen un efecto de acuñamiento en las formaciones. Actúan como un lubricante, facilitando el deslizamiento de las partículas del suelo que se hunde. Las películas abastecen una colocación más densa de las capas bajo la influencia exterior.

Agarre saturado de humedad hundimiento del suelo determinado por la influencia de la fuerza de atracción molecular. Este valor depende del grado de densidad y composición de la tierra.

Característica del proceso

La reducción es un proceso físico y químico complejo. Se manifiesta en forma de compactación del suelo debido al movimiento y empaquetamiento más denso (compacto) de partículas y agregados. Debido a esto, la porosidad total de las capas se reduce a un estado correspondiente al nivel de presión actuante.

Un aumento en la densidad conduce a algún cambio en las características individuales. Posteriormente, bajo la influencia de la presión, la compactación continúa, respectivamente, la fuerza continúa aumentando.

Condiciones

Para que ocurra una reducción, necesita:

La carga de la cimentación o su propia masa, la cual, al mojarse, vencerá las fuerzas cohesivas de las partículas.
Nivel suficiente de humedad. Contribuye a la reducción de la fuerza.

Estos factores deben trabajar juntos.

La humedad determina la duración de la deformación. suelos hundidos. Como regla general, ocurre en un tiempo relativamente corto. Esto se debe al hecho de que la tierra se encuentra predominantemente en un estado de baja humedad.

La deformación en un estado saturado de agua dura más, ya que el agua se filtra a través del suelo.

Métodos para determinar la densidad del suelo.

El hundimiento relativo se determina a partir de muestras de estructuras no perturbadas. Para esto, se usa un dispositivo de compresión: medidor de densidad del suelo. En el estudio se utilizan los siguientes métodos:

Una curva con el análisis de una muestra y su remojo en la etapa final de la carga actuante. Con este método es posible determinar la compresibilidad del suelo a una humedad dada o natural, así como la tendencia relativa a deformarse bajo una determinada presión.
Dos curvas con el ensayo de 2 muestras con el mismo grado de densidad. Uno se estudia a la humedad natural, el segundo, en un estado saturado. Este método le permite determinar la compresibilidad bajo humedad total y natural, la tendencia relativa a la deformación cuando la carga cambia de cero a máxima.
Conjunto. Este método es una combinación modificada de los dos anteriores. La prueba se lleva a cabo en una muestra. Primero se examina en su estado natural a una presión de 0,1 MPa. El uso del método combinado le permite analizar las mismas propiedades que el método de 2 curvas.

Puntos importantes

Durante las pruebas en medidores de densidad del suelo al usar cualquiera de las opciones anteriores, es necesario tener en cuenta que los resultados de los estudios se caracterizan por una variabilidad significativa. En este sentido, algunos indicadores, incluso cuando se prueba una muestra, pueden diferir en 1.5-3 y, en algunos casos, en 5 veces.

Tales fluctuaciones significativas están asociadas con el tamaño pequeño de las muestras, la heterogeneidad del material debido al carbonato y otras inclusiones, o la presencia de poros grandes. Los inevitables errores en el estudio también son importantes para los resultados.

Factores de influencia

En el transcurso de numerosos estudios, se ha establecido que el indicador de la tendencia al hundimiento del suelo depende principalmente de:

Presión.
Grados de densidad del suelo bajo humedad natural.
Composición hundimiento del suelo.
Nivel de humedad.

La dependencia de la carga se refleja en la curva, según la cual, con un aumento en el indicador, el valor de la propensión relativa a cambiar primero también alcanza su valor máximo. Con un aumento posterior de la presión, comienza a acercarse a cero.

Como regla general, para la presión es de 0,2 a 0,5 MPa, y para arcillas similares a loess, de 0,4 a 0,6 MPa.

La dependencia es causada por el hecho de que en el proceso de carga del suelo hundido con saturación natural en un cierto nivel, comienza la destrucción de la estructura. En este caso, se nota una fuerte compresión sin un cambio en la saturación de agua. La deformación en el curso del aumento de la presión continuará hasta que la capa alcance su estado extremadamente denso.

Dependencia de la composición del suelo.

Se expresa en el hecho de que con un aumento en el número de plasticidad, disminuye la tendencia a la deformación. En pocas palabras, un mayor grado de variabilidad de la estructura es característico de la suspensión, uno más pequeño, para la arcilla. Naturalmente, para cumplir esta regla, las demás condiciones deben ser iguales.

Presión inicial

En diseño de cimientos para edificios y estructuras se calcula la carga de las estructuras sobre el terreno. En este caso, se determina la presión inicial (mínima), a la que comienza la deformación con la saturación total con agua. Interrumpe la resistencia estructural natural del suelo. Esto conduce al hecho de que se interrumpe el proceso normal de compactación. Estos cambios, a su vez, van acompañados de reestructuración y compactación intensa.

Dado lo anterior, parece que en la etapa de diseño al organizar la construcción, el valor de la presión inicial debe tomarse cercano a cero. Sin embargo, en la práctica este no es el caso. El parámetro especificado debe usarse de tal manera que el espesor se calcule de acuerdo con reglas generales sin retiro.

Propósito del indicador

La presión inicial se utiliza en el desarrollo de proyectos. cimientos sobre suelos hundidos para determinar:

Carga estimada a la que no habrá cambio.
El tamaño de la zona dentro de la cual ocurrirá la compactación de la masa de la cimentación.
La profundidad requerida de la deformación del suelo o el espesor del colchón del suelo, que excluye completamente la deformación.
La profundidad a partir de la cual comienzan los cambios de la masa del suelo.

Humedad inicial

Se llama el indicador en el que los suelos en un estado estresado comienzan a hundirse. Un componente de 0,01 se toma como valor normal al determinar la humedad inicial.

El método para determinar el parámetro se basa en pruebas de laboratorio de compresión. Se necesitan 4-6 muestras para el estudio. Se utiliza el método de dos curvas.

Una muestra se prueba a la humedad natural con carga hasta la presión máxima en etapas separadas. Con él, el suelo se empapa hasta que se estabiliza el hundimiento.

La segunda muestra primero se satura con agua y luego, con remojo continuo, se carga a la presión límite en los mismos pasos.

La humidificación de las muestras restantes se lleva a cabo con indicadores que dividen el límite de humedad desde la saturación de agua inicial hasta la total en intervalos relativamente iguales. Luego se examinan en dispositivos de compresión.

El aumento se logra vertiendo el volumen calculado de agua en las muestras con más retención durante 1-3 días hasta que se estabilice el nivel de saturación.

Características de deformación

Son los coeficientes de compresibilidad y su variabilidad, módulo de deformación, compresión relativa.

El módulo de deformación se utiliza para calcular los probables indicadores de asentamiento de la cimentación y su desnivel. Por regla general, se determina en el campo. Para ello, se ensayan muestras de suelo con cargas estáticas. El valor del módulo de deformación se ve afectado por la humedad, el nivel de densidad, la cohesión estructural y la resistencia del suelo.

Con un aumento en la masa del suelo, este indicador aumenta, con una mayor saturación con agua, disminuye.

Coeficiente de variabilidad de la compresibilidad

Se define como la relación entre la compresibilidad en condiciones de humedad constante o natural y las características del suelo en un estado de saturación de agua.

Una comparación de los coeficientes obtenidos en estudios de campo y laboratorio muestra que la diferencia entre ellos es insignificante. Está en el rango de 0,65-2 veces. Por lo tanto, para la aplicación práctica, es suficiente determinar los indicadores en el laboratorio.

El coeficiente de variabilidad depende principalmente de la presión, la humedad y el nivel de su aumento. Con un aumento de la presión, el indicador aumenta, con un aumento de la humedad natural, disminuye. Cuando está completamente saturado con agua, el coeficiente se aproxima a 1.

Características de fuerza

Son el ángulo de rozamiento interno y el de cohesión específica. Dependen de la resistencia estructural, el nivel de saturación del agua y (en menor medida) la densidad. Con un aumento de la humedad, la adherencia disminuye de 2 a 10 veces y el ángulo, de 1,05 a 1,2. Con un aumento en la resistencia estructural, se mejora la adhesión.

Tipos de suelos de hundimiento

Hay 2 en total:

El asentamiento ocurre predominantemente dentro de la zona deformable de la base bajo la acción de la carga de la cimentación u otra factor externo. Al mismo tiempo, la deformación por su peso está casi ausente o no supera los 5 cm.
El hundimiento del suelo de su masa es posible. Se presenta principalmente en la capa inferior del espesor y supera los 5 cm.Bajo la acción de una carga externa, el hundimiento también puede ocurrir en la parte superior dentro de los límites de la zona deformable.

El tipo de hundimiento se utiliza para evaluar las condiciones de construcción, desarrollar medidas contra el hundimiento, diseñar cimientos, cimientos y el edificio en sí.

información adicional

El asentamiento puede ocurrir en cualquier etapa de la construcción u operación de una estructura. Puede manifestarse después de un aumento en la humedad de hundimiento inicial.

Durante el remojo de emergencia, el suelo se hunde dentro de los límites de la zona deformable con bastante rapidez, entre 1 y 5 cm/día. Después del cese del suministro de humedad, después de unos días, la reducción se estabiliza.

Si el remojo inicial tuvo lugar dentro de los límites de una parte de la zona de deformación, con cada saturación de agua subsiguiente, se producirá un hundimiento hasta que toda la zona esté completamente mojada. En consecuencia, aumentará con el aumento de la carga sobre el suelo.

Con un remojo intensivo y continuo, el hundimiento del suelo depende del movimiento hacia abajo de la capa de humectación y la formación de una zona saturada de agua. En este caso, el hundimiento comenzará tan pronto como el frente húmedo alcance la profundidad a la que el suelo se hunde por su propio peso.

Conceptos básicos del curso. Metas y objetivos del curso. Composición, estructura, estado y propiedades físicas suelos

Conceptos básicos del curso.

Mecánica de suelos estudia física y propiedades mecánicas suelos, métodos de cálculo del estado tensional y deformaciones de cimentaciones, valoraciones de la estabilidad de macizos edáficos, presiones del suelo sobre estructuras.

tierra se refiere a cualquier roca utilizada en la construcción como base de una estructura, el entorno en el que se erige la estructura o el material para la estructura.

formación rocosa Se llama un conjunto de minerales regularmente construido, que se caracteriza por su composición, estructura y textura.

Bajo composición implican una lista de minerales que componen la roca. Estructura- este es el tamaño, la forma y la proporción cuantitativa de las partículas que componen la roca. Textura- la disposición espacial de los elementos del suelo, que determina su estructura.

Todos los suelos se dividen en naturales - ígneos, sedimentarios, metamórficos - y artificiales - compactados, fijados en estado natural, voluminosos y aluviales.

Objetivos del curso de mecánica de suelos.

El objetivo principal del curso es enseñar al alumno:

Leyes básicas y disposiciones fundamentales de la mecánica de suelos;

Propiedades del suelo y sus características - físicas, deformación, resistencia;

Métodos para calcular el estado de estrés de la masa del suelo;

Métodos para el cálculo de la resistencia de suelos y sedimentos.

Composición y estructura de los suelos.

El suelo es un medio de tres componentes que consta de sólido, líquido y gaseoso Componentes. A veces aislado en el suelo biota- la materia viva. Los componentes sólidos, líquidos y gaseosos están en constante interacción, que se activa como resultado de la construcción.

Partículas sólidas Los suelos están formados por minerales formadores de rocas con diferentes propiedades:

Los minerales son inertes con respecto al agua;

Minerales solubles en agua;

minerales de arcilla.

Líquido el componente está presente en el suelo en 3 estados:

Cristalización;

Relacionado;

Gratis.

gaseoso el componente en las capas superiores del suelo está representado por el aire atmosférico, debajo, por nitrógeno, metano, sulfuro de hidrógeno y otros gases.

Estructura y textura del suelo, resistencia estructural y adherencias en el suelo.

Los principales tipos de enlaces estructurales en los suelos: