Mekkora a talaj szerkezeti szilárdsága? Összeomlott talajok: fajták és jellemzők. Talajsűrűség-meghatározási módszer A kezdeti fejgradiens befolyása

Többség agyagos talajok szerkezeti szilárdságú, és ezeknek a talajoknak a pórusaiban lévő víz oldott formában tartalmaz gázt. Ezek a talajok kétfázisú testnek tekinthetők, amely egy vázból és a pórusokban összenyomódó vízből áll. Ha a külső nyomás kisebb, mint a talaj szerkezeti szilárdsága P oldalon . , akkor a talajtömörödés folyamata nem következik be, hanem csak kis rugalmas alakváltozások lesznek. Minél nagyobb a talaj szerkezeti szilárdsága, annál kevesebb terhelés kerül át a pórusvízre. Ezt elősegíti a pórusvíz gázzal való összenyomhatósága is.

A kezdeti pillanatban a külső nyomás egy része a pórusvízbe kerül, figyelembe véve a talajváz szilárdságát és a víz összenyomhatóságát. P w o - kezdeti pórusnyomás a vízzel telített talajban terhelés alatt R. Ebben az esetben a kezdeti pórusnyomás együtthatója

Ebben az esetben a kezdeti feszültség a talajvázban:

pz 0 = P – P w ról ről. (5,58)

A talajváz relatív pillanatnyi deformációja

 0 = m v (P – P w ról ről). (5,59)

A talaj relatív deformációja a víz összenyomhatósága miatt, amikor a pórusok teljesen megtelnek vízzel

 w = m w P w ról ről n , (5.60)

ahol m w a pórusokban lévő víz térfogati összenyomhatósági együtthatója; n- talaj porozitása.

Ha elfogadjuk, hogy a kezdeti időszakban feszültségeknél P z a szilárd részecskék térfogata változatlan marad, akkor a talajváz relatív deformációja megegyezik a pórusvíz relatív deformációjával:

 0 =  w = . (5.61)

Az (5.59) és (5.60) jobb oldalát egyenlővé téve azt kapjuk, hogy

. (5.62)

Helyettesítés P w o az (5.57) egyenletbe, megtaláljuk a kezdeti pórusnyomás együtthatóját

. (5.63)

A pórusokban lévő víz térfogati összenyomhatósági együtthatója a hozzávetőleges képlettel határozható meg

, (5.64)

ahol J w– a talaj víztelítettségi együtthatója; P a - légköri nyomás 0,1 MPa.

Az összenyomható pórusvíz terheléséből adódó függőleges nyomások diagramja a talajrétegben és a talaj szerkezeti szilárdsága az 5.14.

A fentiekre tekintettel az (5.49) képlet a talajréteg időbeli ülepedésének meghatározására folyamatos egyenletesen elosztott terhelés mellett, figyelembe véve a gáztartalmú folyadék szerkezeti szilárdságát és összenyomhatóságát, a következőképpen írható fel:

. (5.65)

5.14. ábra. Folyamatos terhelés melletti talajréteg függőleges nyomásainak diagramjai, figyelembe véve a szerkezeti szilárdságot

Jelentése N az (5.46) képlet határozza meg. Ugyanakkor a konszolidációs ráta

Az (5.52), (5.53) képleteken hasonló változtatásokat lehet végezni az időbeli ülepedés meghatározására, figyelembe véve a gáztartalmú folyadék szerkezeti szilárdságát és összenyomhatóságát az 1. és 2. esetre.

5.5. A kezdeti fejgradiens hatása

Az agyagos talajok erősen és lazán kötött vizet és részben szabad vizet tartalmaznak. A szűrés, és így a talajréteg tömörítése csak akkor kezdődik, ha a gradiens nagyobb, mint a kezdeti én 0 .

Tekintsük egy vastagságú talajréteg végső leülepedését h(5.15. ábra), amely kezdeti gradienssel rendelkezik én 0 és egyenletes eloszlású teherrel terheljük. A vízszűrés kétirányú (fel és le).

Külső terhelésből eredő kezdeti gradiens jelenlétében R a pórusvízben a réteg mélysége mentén minden ponton a nyomás egyenlő P/ w ( w - fajsúly víz). A túlnyomás diagramon a kezdeti gradienst a szög érintője fogja ábrázolni én:

R
van.5.15. A talajtömörítés sémája kezdeti nyomásgradiens jelenlétében: a - a tömörítési zóna nem éri el a mélységet; b - a tömörítési zóna a teljes mélységig kiterjed, de a tömörítés nem teljes

tg én = én 0 . (5.66)

Csak azokon a területeken, ahol a nyomásgradiens nagyobb lesz, mint a kezdeti (
), megindul a vízszűrés és a talaj tömörödése. Az 5.15. ábra két esetet mutat be. Én Kövér z < 0,5h a gradiens kisebb, mint a kezdeti én 0 , akkor a víz nem tud majd kiszűrni a réteg közepéről, mert van egy "holt zóna". Az 5.15. ábra szerint a találunk

, (5.67)

itt z max< 0,5h. Ebben az esetben az üledék az

S 1 = 2m v zP/ 2 vagy S 1 = m v zP. (5.68)

Helyettesítő érték z max az (5.68)-ban, azt kapjuk

. (5.69)

Az 5.15. b ábrán látható esetben a huzatot a képlet határozza meg

. (5.70)

A munka a szórt talajok kezdeti állapotának – szerkezeti szilárdságának – jellemzésére irányul. Változékonyságának ismerete lehetővé teszi egy adott tájegység talajtömörödésének mértékének, esetleg kialakulása történetének sajátosságainak meghatározását. Ennek a mutatónak a kiértékelése és figyelembe vétele a talajok vizsgálata során kiemelt jelentőséggel bír a fizikai és mechanikai tulajdonságaik jellemzőinek meghatározásában, valamint az építmények alapjainak rendeződésének további számításaiban, ami a szabályozási dokumentumokban rosszul tükröződik és kevéssé használatos. a mérnöki és földtani felmérések gyakorlatában. A cikk röviden felvázolja a leggyakoribb grafikus módszereket az index meghatározására a kompressziós vizsgálatok eredményei alapján, a szórt talajok szerkezeti szilárdságának laboratóriumi vizsgálatai eredményei a Tomszk régió területén. Feltárásra kerül a talajok szerkezeti szilárdsága és előfordulásuk mélysége, tömörödési foka közötti összefüggések. A mutató használatára vonatkozóan rövid ajánlásokat adunk.

Talajok szerkezeti szilárdsága

előtömítési nyomás

1. Bellendir E.N., Vekshina T.Yu., Ermolaeva A.N., Zasorina O.A. Módszer a természetes előfordulású agyagos talajok túlkonszolidációs fokának felmérésére//Oroszországi Szabadalom No. 2405083

2. GOST 12248–2010. Talajok. Szilárdsági és deformálhatósági jellemzők laboratóriumi meghatározásának módszerei.

3. GOST 30416–2012. Talajok. Laboratóriumi tesztek. Általános rendelkezések.

4. Kudryashova E.B. Túlkonszolidált agyagos talajok kialakulásának mintázatai: Cand. folypát. Földtani és ásványtani tudományok: 08.25.00. - M., 2002. - 149 p.

5. MGSN 2.07–01 Alapok, alapok és földalatti építmények. - M.: Moszkva kormánya, 2003. - 41 p.

6. SP 47.13330.2012 (az SNiP 11-02-96 frissített kiadása). Mérnöki felmérések kivitelezéshez. Alapvető rendelkezések. – M.: Gosstroy of Russia, 2012.

7. Tsytovich N.A.// A gyenge vízzel telített talajokon történő építésről szóló szövetségi konferencia anyagai. - Tallinn, 1965. - P. 5-17.

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

9. Becker, D.B., Crooks, J.H.A., Been, K. és Jefferies, M.G. Munka mint kritérium az agyagok in situ és folyási feszültségeinek meghatározásához // Canadian Geotechnical Journal. - 1987. - 1. évf. 24., 4. sz. – p. 549-564.

10. Boone J. A „prekonszolidációs nyomás” értelmezéseinek kritikai újraértékelése az oedometer teszt segítségével // Can. geotech. J. - 2010. - 1. évf. 47.-p. 281–296.

11. Boone S.J. & Lutenegger A.J. Gleccser eredetű kohéziós talajok karbonátjai és cementálása New York államban és Ontario déli részén, Can. Geotech. - 1997. - 34. évf. - p. 534–550.

12. Burland, J.B. Thirtyth Rankine Lecture: A természetes agyagok összenyomhatóságáról és nyírószilárdságáról // Géotechnique. - 1990. - 40. évf., 3. szám. – p. 327–378.

13 Burmister, D.M. Ellenőrzött vizsgálati módszerek alkalmazása a konszolidációs tesztelésben. Symfosium on Consolidation Testing of soils // ASTM. STP 126. - 1951. - p. 83–98.

14. Butterfield, R. A natural compression law for soils (an advance on e–log p’) // Geotechnique. - 1979. - 24. évf., 4. szám. – p. 469–479.

15. Casagrande, A. A prekonszolidációs terhelés meghatározása és gyakorlati jelentősége. // In Proceedings of the First International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Harvard Nyomda, Cambridge, Mass. - 1936. - 1. évf. 3.-p. 60–64.

16. Chen, B.S.Y., Mayne, P.W. Statisztikai összefüggések a piezocone mérések és az agyagok feszültségtörténete között // Canadian Geotechnical Journal. - 1996. - 1. évf. 33-p. 488-498.

17. Chetia M, Bora P K. Estimation of over consolidated ratio of saturated uncemented clays from simple parameters // Indian Geotechnical Journal. - 1998. - 1. évf. 28, 2. sz. – p. 177-194.

18. Christensen S., Janbu N. Oedometer vizsgálatok – elsődleges követelmény a gyakorlati talajmechanikában. // Proceedings Nordisk Geoteknikermode NGM-92. - 1992. - 1. évf. 2, #9. – p. 449-454.

19. Conte, O., Rust, S., Ge, L., and Stephenson, R. Evaluation of Pre-Consolidation Stress Determination Methods // Instrumentation, Testing, and Modeling of Soil and Rock Behavior. – 2011. – p. 147–154.

20. Dias J. et al. Az eukaliptusz betakarítási műveletek által a talaj előzetes konszolidációs nyomására gyakorolt forgalom hatásai // Sci. mezőgazdasági. - 2005. - 1. évf. 62, 3. sz. – p. 248-255.

21. Dias Junior, M.S.; Pierce, F.J. Egy egyszerű eljárás az előkonszolidációs nyomás becslésére a talajkompressziós görbék alapján. // Talajtechnológia. - Amszterdam, 1995. - Vol.8, No. 2. – p. 139–151.

22. Einav, I; Carter, JP. A konvexitásról, a normalitásról, a konszolidáció előtti nyomásról és a szingularitásokról a szemcsés anyagok modellezésében // Granular Matter. - 2007. - 20. évf. 9, #1-2. – p. 87-96.

23. Gregory, A.S. et al. A kompressziós index és az előnyomási feszültség kiszámítása talajnyomási vizsgálati adatokból // Talaj- és talajműveléskutatás, Amszterdam. - 2006. - 1. évf. 89, #1. – p. 45–57.

24. Grozic J. L. H., lunne T. & Pande S. Egy odeométeres tesztvizsgálat a glaciomarin agyagok prekonszolidációs feszültségére. // Canadian Geotechnical Journal. - 200. - Kt. 40.-p. 857–87.

25. Iori, Piero et al. Kávéültetvények teherbíró képességének szántóföldi és laboratóriumi modelljeinek összehasonlítása // Ciênc. agrotec. - 2013. évf. 2, #2. – p. 130-137.

26. Jacobsen, H.M. Bestemmelse af forbelastningstryk i laboratoriet // In Proceedings of Nordiske Geotechnikermonde NGM–92, 1992. május. Aalborg, Dánia. A Dán Geotechnikai Társaság Értesítője. - 1992. évf. 2, 9. sz. - p. 455–460.

27. Janbu, N. A talajok deformációjára alkalmazott ellenállási koncepció // In Proceedings of the 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico City, 1969. augusztus 25–29. A.A. Balkema, Rotterdam, Hollandia. - 1969. - 1. évf. 1.-p. 191–196.

28. Jolanda L. Seebodenlehm stressz-törzs jellemzése // 250 Seiten, broschier. - 2005. - 234 p.

29. Jose Babu T.; Sridharan Asur; Abraham Benny Mathews: Log-log módszer a prekonszolidációs nyomás meghatározásához // ASTM Geotechnical Testing Journal. - 1989. - 12. évf., 3. sz. – p. 230–237.

30. Kaufmann K. L., Nielsen B. N., Augustesen A. H. Strength and Deformation Properties of Tertiary Clay at Moesgaard Museum // Aalborg University Department of Civil Engineering Sohngaardsholmsvej 57 DK-9000 Aalborg, Denmark. – 2010. – p. 1–13.

31. Kontopoulos, Nikolaos S. A mintazavar hatása a prekonszolidációs nyomásra normál körülmények között konszolidált és túlkonszolidált agyagok esetén Massachusetts Institute of Technology. // Adósság. Építő- és Környezetmérnöki szak. - 2012. - 285p.

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

33. Mayne, P.W., Coop, M.R., Springman, S., Huang, A-B. és Zornberg, J. // GeoMaterial Behavior and Testing // Proc. 17th Intl. Konf. Talajmechanika és geotechnika. - 2009. - 1. évf. 4.-p. 2777-2872.

34. Mesri, G. és A. Castro. Cα/Cc koncepció és Ko a másodlagos tömörítés során // ASCE J. Geotechnical Engineering. - 1987. évf. 113, 3. sz. – p. 230-247.

35. Nagaraj T. S., Shrinivasa Murthy B. R., Vatsala A. Prediction of soil behaviors –part ii- saturated uncemented soil // Canadian Geotechnical Journal. - 1991. - 1. évf. 21, 1. sz. – p. 137-163.

36. Oikawa, H. Compression curve of soft soils // Journal of the Japanese Geotechnical Society, Soils and Foundations. - 1987. - 1. évf. 27, 3. sz. – p. 99-104.

37. Onitsuka, K., Hong, Z., Hara, Y., Shigeki, Y. Természetes agyagokra vonatkozó oedométer-vizsgálati adatok értelmezése // Journal of the Japanese Geotechnical Society, Soils and Foundations. - 1995. - 1. évf. 35, 3. sz.

38. Pacheco Silva, F. Egy új grafikus konstrukció talajminta prekonszolidációs feszültségének meghatározásához // In Proceedings of the 4th Brazilian Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Rio de Janeiro, 1970. augusztus. - Vol. 2, #1. – p. 225–232.

39. Paul W. Mayne, Barry R. Christopher és Jason De Jong. Kézikönyv a felszín alatti vizsgálatokhoz // National Highway Institute, Federal Highway Administration Washington, DC. - 2001. - 305p.

40. Sallfors, G. Puha, nagy képlékeny agyagok előszilárdítási nyomása. - Göteborg. A Chalmers Műszaki Egyetem Geotechnikai Tanszéke. - 231p.

41. Schmertmann, J. H., Undisturbed Consolidation Behavior of Clay, Transaction, ASCE. - 1953. - 1. évf. 120.- p. 1201.

42. Schmertmann, J., H. Útmutató a kúp áthatolási tesztekhez, teljesítményhez és tervezéshez. // US Szövetségi Autópálya-igazgatás, Washington, DC, jelentés, FHWATS-78-209. – 1978. – p. 145.

43. Semet C., Ozcan T. Prekonszolidációs nyomás meghatározása mesterséges neurális hálózattal // Civil Engineering and Environmental Systems. - 2005. - 1. évf. 22., 4. sz. - p. 217–231.

44. Senol A., Saglamer A. Prekonszolidációs nyomás meghatározása új alakváltozási energianapló feszültség módszerrel // Electronic Journal of Geotechnical Engineering. - 2000. - Vol. öt.

45. Senol, A. Zeminlerde On. A prekonszolidációs nyomás meghatározása: PhD értekezés, Tudományos és Technológiai Intézet. - Isztanbul, Törökország. – 1997. – p. 123.

46. Solanki C.H., Desai M.D. Preconsolidation Pressure from Soil Index and Plasticity Properties // The 12th International Conference of International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics. – Goa, India. – 2008.

47. Sully, J.P., Campenella, R.G. és Robertson, P.K. A penetrációs pórusnyomás értelmezése agyagok stressztörténetének értékeléséhez // Proceedings of the first International symposium on Penetration Testing. – Orlando. - 1988. - 2. kötet - p. 993-999.

48. Tavenas F., Des Rosier J.P., Leroueil S. et al. A deformációs energia felhasználása hozam- és kúszási kritériumként enyhén túlkonszolidált agyagok esetében // Géotechnique. - 1979. - 1. évf. 29.-p. 285-303.

49. Thøgersen, L. A kísérleti technikák és az ozmotikus nyomás hatása a tercier expanzív agyag mért viselkedésére: Ph. D. értekezés, Talajmechanikai Laboratórium, Aalborgi Egyetem. - 2001. - Vol. egy.

50. Wang, L. B., Frost, J. D. Dissipated Strain Energy Method for Determining Preconsolidation Pressure // Canadian Geotechnical Journal. - 2004. - 1. évf. 41, 4. sz. – p. 760-768.

szerkezeti szilárdság pstr szilárdságnak nevezzük, a szerkezeti kötések jelenléte miatt és feszültség jellemzi, amelyre a talajminta függőleges terhelés hatására gyakorlatilag nem deformálódik. Mivel a tömörítés a talajban a szerkezeti szilárdságát meghaladó feszültségeknél és a talajok tesztelésekor kezdődik, ennek a mutatónak az alulbecslése hibákhoz vezet a mechanikai tulajdonságok egyéb jellemzőinek értékeinek meghatározásakor. Egy indikátor meghatározásának fontossága pstr már régóta ünneplik, hiszen N.A. Tsytovich - „... a gyenge agyagos talajok deformációs és szilárdsági tulajdonságainak szokásos mutatói mellett, hogy felmérje e talajok terhelés alatti viselkedését, és meghatározza a rajtuk épített építmények megtelepedésének nagyságát. , a felmérések során szükséges a szerkezeti szilárdság meghatározása pstr". A talajtömörödés mértékének felmérésében fellépő jelenség a tervezett szerkezet megtelepedésének előrejelzése szempontjából fontos, mivel a túltömörödött talajokon a megtelepedés négyszer vagy többször is kisebb lehet, mint a normál kötött talajokon. Az OCR túlkonszolidációs együttható értékei > 6, az oldalirányú talajnyomási együttható nyugalmi állapotban K kb meghaladhatja a 2-t, amit a föld alatti építmények számításánál figyelembe kell venni.

Amint a cikk megjegyzi: „Kezdetben a normál tömörödés feltételei uralkodnak a homok, iszap és agyag tengeri, tavi, hordalékos, delta-, eolikus és folyóvízi üledékeinek ülepedési és kialakulási folyamata, majd az ezt követő tömörödése során. A legtöbb talaj azonban a Földön enyhén/mérsékelten/erősen túlkonszolidálódott különféle fizikai, környezeti, éghajlati és termikus folyamatok eredményeként sok ezer-millió év alatt. A túlkonszolidáció és/vagy látható előfeszítés ezen mechanizmusai közé tartoznak a következők: felszíni erózió, időjárás, tengerszint emelkedés, talajvízszint emelkedés, eljegesedés, fagyás-olvadás ciklusok, ismételt nedvesedés/párolgás, kiszáradás, tömegveszteség, szeizmikus terhelések, árapály ciklusok és geokémiai hatások. . A talajtömörödési állapot meghatározásának témája továbbra is nagyon aktuális, és szinte minden kontinensről megtalálható publikációkban. A munkák során figyelembe veszik azokat a tényezőket és mutatókat, amelyek meghatározzák az agyagos talajok túltömörödött vagy alultömörödött állapotát, az ilyen erős cementálás okait és hatását a fizikai és mechanikai paraméterekre. A mutató meghatározásának eredményei a gyakorlatban is széles körben alkalmazhatók, kezdve az építmények alapjainak rendezettségének számításától; a laboratóriumi vizsgálatra szánt minták természetes szerkezetének megőrzése; nagyon specifikus témákra, a talajtömörödés előrejelzésére eukaliptusz- és kávéültetvényekben a szerkezeti szilárdság és a gépi terhelés összehasonlításával.

Indikátorértékek ismerete pstrés mélységgel való változékonyságuk jellemzi a talajok összetételének, kötéseinek és szerkezetének sajátosságait, kialakulásuk körülményeit, ezen belül a terhelés történetét. Ebben a tekintetben különös tudományos és gyakorlati érdeklődésre tartanak számot a tanulmányok pstr ban ben különböző régiókban, ezek a vizsgálatok különösen fontosak a területen Nyugat-Szibéria vastag üledékes lerakódásokkal. A Tomszk régióban részletes tanulmányokat végeztek a talajok összetételéről és tulajdonságairól, amelyek eredményeként Tomszk város területét és a környező területeket is kellő részletességgel tanulmányozták mérnökgeológiai pozíciókból. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a talajokat kifejezetten bizonyos létesítmények építéséhez vizsgálták a hatályos szabályozási dokumentumoknak megfelelően, amelyek nem tartalmaznak további felhasználásra vonatkozó ajánlásokat. pstrés ennek megfelelően ne vegye fel a meghatározandó szükséges talajjellemzők közé. Ezért ennek a munkának az a célja, hogy meghatározzuk a szórt talajok szerkezeti szilárdságát és annak változásait a szakasz mentén a Tomszk régió legaktívabb és legfejlettebb területein.

A vizsgálat céljai között szerepelt a megszerzési módszerek áttekintése és rendszerezése pstr, talajösszetétel laboratóriumi meghatározása és a főbb fizikai és mechanikai tulajdonságok jellemzői, a változékonyság vizsgálata pstr mélységgel, a szerkezeti szilárdság összehasonlítása a hazai nyomással.

A munkát a Tomszk régió középső és északnyugati régióiban található számos nagy objektum mérnöki és geológiai felmérése során végezték, ahol a szelvény felső részét a negyedidőszak, paleogén különböző rétegtani és genetikai komplexumai képviselik. és kréta sziklák. Előfordulásuk, elterjedésük, összetételük, állapotuk kortól és genezistől függ, és meglehetősen heterogén képet alkotnak, összetétel szempontjából csak szórt talajokat vizsgáltak, amelyekben a félszilárd, kemény és merev-plasztikus konzisztenciájú agyagfajták dominálnak. A kitűzött feladatok megoldásához 40 ponton kutak és gödrök vizsgálatára került sor, több mint 200 szórt talajminta került kiválasztásra 230 m mélységig, a talajvizsgálatokat a hatályos szabályozási dokumentumokban megadott módszerek szerint végeztük. Meghatározták: részecskeméret-eloszlás, sűrűség (ρ) , szilárd részecskék sűrűsége ( ρs) , száraz talaj sűrűsége ( p d) , páratartalom ( w), agyagos talajok nedvességtartalma, a gördülés és a folyékonyság határán ( wLÉs wp), alakváltozási és szilárdsági tulajdonságok mutatói; számított állapotparaméterek, például porozitási tényező (e) porozitás, teljes nedvességkapacitás, agyagos talajoknál - plaszticitási szám és folyási index, talajtömörítési együttható OCR(az elősűrítési nyomás arányaként ( p") belső nyomásra a mintavételi helyen) és egyéb jellemzők.

A mutató meghatározásának grafikus módszereinek kiválasztásakor pstr, kivéve módszerCasagrande figyelembe vették az előtömörítési nyomás meghatározására külföldön alkalmazott módszereket σ p ". Meg kell jegyezni, hogy egy geológiai mérnök terminológiájában az "előtömörítési nyomás" ( Előkonszolidáció Feszültség) , kezdi kiszorítani a "talaj szerkezeti szilárdsága" ismert fogalmát, bár a meghatározásuk módszerei ugyanazok. A talaj szerkezeti szilárdsága definíció szerint a talajmintában fellépő függőleges feszültség, amely megfelel a rugalmas nyomódeformációkról a képlékeny alakváltozásokra való átmenet kezdetének, ami megfelel a kifejezésnek. Hozam Feszültség. Ebben az értelemben a kompressziós tesztekben meghatározott karakterisztikát nem szabad a minta „történelmi memóriájában” belüli maximális nyomásnak tekinteni. Burland úgy véli, hogy a kifejezés hozam feszültség pontosabb, és a kifejezés előkonszolidáció feszültség olyan helyzetekben kell alkalmazni, amikor az ilyen nyomás nagysága geológiai módszerekkel meghatározható. Hasonlóképpen a kifejezés Felett Konszolidáció Hányados (OCR) A feszültségek ismert történetének leírására kell használni, ellenkező esetben a kifejezést Hozam Feszültség Hányados (YSR) . Sok esetben Hozam Feszültség az effektív tömörítés előtti feszültséget veszik figyelembe, bár az utóbbi technikailag a mechanikai feszültségmentesítéshez kapcsolódik, míg az előbbi a diagenezisből, a szerves kohézióból, a talajkomponensek arányából és a talajszerkezetből adódó további hatásokat, pl. a talaj szerkezeti szilárdsága.

Így a talajképződés sajátosságainak azonosítása felé az első lépés a szelvény mennyiségi meghatározása kell, hogy legyen Hozam Feszültség, amely kulcsfontosságú paraméter a normálisan tömörödött (elsősorban képlékeny reakciójú) talajok és a túltömörödött (álelasztikus válaszhoz kapcsolódó) talajok elválasztásához. és szerkezeti szilárdság pstr, és az előtömörítési nyomás p" Ugyanilyen módon határozzák meg, amint azt megjegyeztük, elsősorban a kompressziós vizsgálatok eredményein alapuló laboratóriumi módszerekkel (GOST 12248, ASTM D 2435 és ASTM D 4186). A talaj állapotát, a tömörítés előtti nyomást számos érdekes munka vizsgálja p"és meghatározásának módszerei terepviszonyok. A tömörítési tesztek eredményeinek grafikus feldolgozása is igen változatos, az alábbiakban közöljük Rövid leírás külföldön leggyakrabban használt módszerek meghatározására p ", amelyet fel kell használni a megszerzésére pstr.

MódszerCasagrande(1936) a szerkezeti szilárdság és a tömörítés előtti nyomás kiszámításának legrégebbi módszere. Ez azon a feltételezésen alapul, hogy a talaj szilárdsága megváltozik a terhelésre adott rugalmas reakcióból a plasztikus reakcióba az előtömörítés előtti nyomáshoz közeli ponton. Ez a módszer akkor működik jól, ha van egy jól meghatározott inflexiós pont a tömörítési görbe grafikonján. e - log σ"(1a. ábra), amelyen keresztül a porozitási együtthatóból egy érintő és vízszintes vonal, majd közöttük egy felező húzódik. A sűrítési görbe végének egyenes szakaszát extrapoláljuk a felezővel való metszéspontra, és kapunk egy pontot , jelentése a tengelyre vetítve log σ", megfelel a túlkonszolidációs nyomásnak p"(vagy szerkezeti szilárdság). Másokhoz képest továbbra is ez a módszer a leggyakrabban használt.

Burmister módszer(1951) - a forma függőségét mutatja be ε-Log σ", ahol ε - relatív deformáció. Jelentése p" a tengely felől érkező merőleges metszéspontjában van meghatározva Napló σ" a minta ismételt betöltésekor a hiszterézis hurok pontján keresztül, a kompressziós görbe végszakaszának érintővel (1b. ábra).

Schemertmann módszer(1953) szerint itt is használatos az űrlap tömörítési görbéje e - log σ"(1c. ábra). A kompressziós vizsgálatokat addig kell végezni, amíg a görbén egy különálló egyenes szakaszt nem kapunk, majd a háztartási nyomásra tehermentesítik és újratöltik. Rajzoljon a grafikonon a dekompressziós-rekompressziós görbe középvonalával párhuzamos vonalat a belső nyomás pontján keresztül. Jelentése p" tengelyből merőleges rajzolásával határozzuk meg log σ" a kirakodási ponton keresztül a párhuzamos egyenes metszéspontjáig. Egy pontból p" húzzon egy vonalat, amíg az nem metszi a kompressziós görbe egy porozitási együtthatójú egyenes szakaszának pontját e\u003d 0,42. Az eredményül kapott valódi tömörítési görbe a tömörítési arány vagy a tömörítési arány kiszámítására szolgál. Ez a módszer puha talajokra alkalmazható.

MódszerAkai(1960) bemutatja a kúszási együttható függését εs tól től σ" (1d. ábra) a kúszásra hajlamos talajoknál használatos. A konszolidációs görbe a relatív alakváltozás idő logaritmusától való függését mutatja, és szivárgáskonszolidációra és kúszáskonszolidációra oszlik. Akai megjegyezte, hogy a kúszási tényező arányosan nő σ" értékig p ",és utána p" arányosan log σ".

Janbu módszer(1969) azon a feltételezésen alapul, hogy a tömörítés előtti nyomás meghatározható egy olyan grafikonból, mint pl. ε - σ" . A Janbu módszerrel nagy érzékenységű és alacsony agyagokhoz OCR az előtömörítési nyomás a terhelés-nyúlás görbe lineáris skála segítségével történő ábrázolásával határozható meg. Második út Janbu a szekáns alakváltozási modulus grafikonja E vagy E 50 hatékony igénybevételektől σ" (1. e ábra). És még egy lehetőség Christensen-Janbu módszer(1969) a forma függőségét mutatja be r - σ", a konszolidációs görbékből kapjuk , ahol t- idő , r = dR/dt, R= dt/dε.

Sellforce módszer(1975) a forma függősége ε - σ" (1f. ábra) főként a CRS-módszerhez használják. A feszültség-nyúlás tengelyt egy lineáris skálán rögzített arányban választják ki, jellemzően 10/1 a feszültség (kPa) és az alakváltozás (%) arányára. Erre a következtetésre egy sor helyszíni tesztet követően került sor, ahol a pórusok és az üledék pórusnyomását mérték. Ez azt jelenti, hogy a túlkonszolidációs nyomás becslésére szolgáló Sallfors-módszer reálisabb értékeket ad, mint a tereppróbák során készített becslések.

Pacheco Silva módszer(1970) nagyon egyszerűnek tűnik a cselekmény, a forma tekintetében is e - Napló σ"(1g. ábra) , pontos eredményeket ad lágy talajok vizsgálatakor. Ez a módszer nem igényli az eredmények szubjektív értelmezését, és skálafüggetlen is. Széles körben használják Brazíliában.

MódszerButterfield(1979) a minta térfogatának a forma effektív feszültségétől való függésének elemzésén alapul log(1+e) - log σ" vagy ln (1+e) - ln σ"(1h. ábra). A módszer több különböző változatot tartalmaz, ahol az előtömörítési nyomást két egyenes metszéspontjaként határozzuk meg.

Tavenas módszer(1979) lineáris összefüggést sugall az alakváltozási energia és az effektív feszültség között a teszt rekompressziós részében egy olyan grafikonon, mint pl. σ"ε - σ" (1n. ábra, a grafikon tetején). Közvetlenül a kompressziós görbe alapján használják, anélkül, hogy figyelembe vennék a teszt visszaállítási részét. Konszolidáltabb minták esetén a feszültség/nyúlás diagram két részből áll: a görbe első része élesebben emelkedik, mint a második. A két egyenes metszéspontja az előtömörítési nyomás.

Oikawa módszer(1987) a függőségi gráf egyeneseinek metszéspontját jelenti log(1+e) tól től σ" -

José módszer(1989) a forma függőségét mutatja be log e - log σ" nagyon egyszerű módszer a tömörítés előtti nyomás becslésére, a módszer két egyenes metszéspontját használja. Ez egy közvetlen módszer, és nincs hiba a maximális görbületi pont helyének meghatározásában. MódszerSridharanetal. (1989) szintén egy függőségi gráf log(1+e) - log σ" meghatározásához sűrű talajok szerkezeti szilárdsága, így az érintő keresztezi a kezdeti porozitási együtthatónak megfelelő vízszintes vonalat, ami jó eredményt ad.

MódszerBurland(1990) egy függőségi gráf porozitási indexIV a stressztől σ" (1. és ábra). A porozitási indexet a képlet határozza meg IV= (e-e* 100)/(e* 100 -e* 1000), vagy dl gyengébb talajok: IV= (e-e* 10)/(e* 10 -e* 100), ahol e* 10, e* 100 és e* 1000 porozitási együtthatók 10, 100 és 1000 kPa terhelésnél (b. ábra) .

MódszerJacobsen(1992) szerint a szerkezeti szilárdság 2,5 σ to, ahol σ to c a maximális görbületi pont a Casagrande-diagramon, egyben a forma függősége is e-napló σ" (1. ábra l).

Onitsuka módszer(1995) a függőségi gráf egyeneseinek metszéspontját jelenti log(1+e) tól től σ" - a skálán logaritmikus skálán ábrázolt effektív feszültségek (tizedes logaritmusok).

Van Zelst módszer(1997) egy fajfüggőségi grafikonon ε - log σ", az (ab) vonal meredeksége párhuzamos a nyomóvezeték meredekségével ( CD). Pont abszcissza ( b) a talaj szerkezeti szilárdsága (1m. ábra).

MódszerBecker(1987) a Tavenas-módszerhez hasonlóan az összefüggés segítségével határozza meg az egyes kompressziós próbaterhelések alakváltozási energiáját. W- σ", ahol. Az alakváltozási energia (vagy másrészt az erő munkája) számszerűen egyenlő az erőtényező nagyságának és az ennek megfelelő elmozdulási érték szorzatának felével. A teljes munkának megfelelő feszültség mértékét minden feszültségnövekmény végén meghatározzuk. A grafikontól való függésnek két egyenes szakasza van, ezeknek az egyeneseknek a metszéspontja a túlkonszolidációs nyomás lesz.

MódszerStrain Energy-Log Stress(1997),Senol és Saglamer(2000 (1n. ábra)), Becker- és/vagy Tavenas-módszerekkel transzformálva, az alak függősége σ" ε - log σ", 1 és 3 szakaszok egyenesek, amelyek metszéspontja kinyújtva a talaj szerkezeti szilárdsága lesz.

MódszerNagaraj és Shrinivasa Murthy(1991, 1994) szerint a szerzők a forma általánosított kapcsolatát javasolják log σ"ε - log σ"- a túltömörödött, telített, nem konszolidált talajok konszolidációs nyomásának nagyságának előrejelzése. A módszer a Tavenas-módszeren alapul, és összehasonlítja a Senol módszerés munkatársai (2000) szerint ez a módszer bizonyos esetekben magasabb korrelációs együtthatót ad.

Chetia és Bora módszer(1998) elsősorban a talajterhelések történetét, jellemzőit és a túlkonszolidációs arány (OCR) szempontjából történő értékelését veszi figyelembe, a vizsgálat fő célja az OCR és az arány közötti empirikus kapcsolat megállapítása. e/e L .

MódszerThogersen(2001) szerint a konszolidációs hányados effektív feszültségektől való függése (1o. ábra).

MódszerwangésFagy, EloszlottSzűrd leEnergiamódszer A DSEM (2004) a deformáció számításának energetikai módszereire is hivatkozik. Összehasonlítva Strain Energy módszerrel a DSEM a disszipált alakváltozási energiát és a tehermentesítés-újraterhelés kompressziós ciklus meredekségét használja fel a törött mintaszerkezet hatásának minimalizálására és a rugalmas deformáció hatásának kiküszöbölésére. A disszipált alakváltozási energia mikromechanikai szempontból közvetlenül összefügg a konszolidációs folyamat visszafordíthatatlanságával. A kompressziós görbe meredekségének használata az ürítési-újratöltési szakaszban rugalmas újraterhelést szimulál az újratömörítési szakasz során, és minimálisra csökkentheti a minta megzavarásának hatását. A módszer kevésbé operátorfüggő, mint a legtöbb létező.

Módszer Einavéskocsis(2007), szintén az űrlap grafikonja e-logσ", de p"összetettebb exponenciális függőséggel fejeződik ki .

A talaj átmenete a konszolidációs kúszás szakaszába a leküzdés után p" a munkákban leírtak szerint, ha a következő terhelési lépés hatásának vége egybeesik az elsődleges konszolidáció végével és a porozitási együtthatóval a függőségi grafikonon e - log σ" függőlegesen élesen esik, a görbe a másodlagos konszolidáció szakaszába lép. Kirakodáskor a görbe visszatér az elsődleges konszolidáció végpontjához, túlkonszolidációs nyomáshatást keltve. Számos munka kínál számítási módszereket a mutató meghatározásához p".

a) b) ban ben)

G) e) e)

g) h) És)

nak nek) l) m)

m) ról ről)

Mód:

de)Casagrande, b)Burmister, c) Schemertmann,G)Akai, e)Janbu, f) Sellfors, g) Pacheco Silva, h)Butterfield és)Burland, nak nek)Jacobsen, l)Van Zelst, m)Becker, n)Senol és Saglamer, ról ről)Thø gersen

Rizs. 1. ábra: A talaj szerkezeti szilárdságának meghatározásához használt nyomóvizsgálati eredmények grafikus feldolgozásának vázlatai különböző módszerekkel

Általánosságban elmondható, hogy a kompressziós vizsgálatok eredményei alapján a rekonszolidációs nyomás meghatározására szolgáló grafikus módszerek négy fő csoportra oszthatók. Első csoport megoldások tartalmazzák a porozitási együttható függőségeit ( e)/sűrűség (ρ) / relatív törzs ( ε )/hangerő változás ( 1+e) hatékony igénybevételektől (σ" ). A grafikonok korrigálása a felsorolt jellemzők közül egy vagy kettő logaritmusának felvételével történik, ami a tömörítési görbe szakaszainak kiegyenesedéséhez vezet, és a kívánt eredményt ( p") az extrapolált kiegyenesített szakaszok keresztezésével kapjuk. A csoport magában foglalja Casagrande, Burmister, Schemertmann, Janbu, Butterfield, Oikawa, Jose, Sridharan és társai, Onitsuka és mások módszereit. Második csoportösszekapcsolja a konszolidációs rátákat a hatékony feszültségekkel, ezek a módszerek: Akai, Christensen-Janbu és Thøgersen. A legegyszerűbbek és legpontosabbak a harmadik csoport módszerei- energia terhelési módszerek: Tavenas, Becker, Strain Energy-Log Stress, Nagaraj & Shrinivasa Murthy, Senol és Saglamer, Frost és Wang és mások hatékony stressz, Becker és munkatársai a teljes nyúlási energia közötti lineáris összefüggést becsülik Wés effektív feszültség ki- és újratöltés nélkül. Valójában minden energiamódszer a térben jelenik meg. W- σ" , valamint a Butterfield módszert reprodukálják a terepen log(1+e)-log σ". Ha a Casagrande módszer a rekonszolidációs nyomást főként a grafikon leggörbültebb szakaszára fókuszálja, akkor az energiamódszerek a kompressziós görbe meredekségének középső részéhez igazodnak. p". E módszerek felsőbbrendűségének elismerése részben annak köszönhető, hogy viszonylagos újdonságot jelentenek, és ennek az aktívan fejlődő csoportnak az új módszer kidolgozásában és továbbfejlesztésében való említése. Negyedik csoport a módszereket a görbék grafikus feldolgozásának különféle nem szabványos megközelítéseivel kombinálja, ide tartozik Jacobsen, Sellfors, Pacheco Silva, Einav és Carter stb. módszere. A 10., 19., 22-24. forrásokban közölt elemzés alapján 30, 31, 43-46] megjegyezzük, hogy a legelterjedtebbek a Casagrande, Butterfield, Becker, Strain Energy-Log Stress, Sellfors és Pacheco Silva grafikus módszerei, Oroszországban elsősorban a Casagrande módszert alkalmazzák.

Meg kell jegyezni, hogy ha annak meghatározása érdekében YSR ( vagy OCR) elég egy érték pstr vagy p" , majd a tömörítési görbe előtti és utáni egyenes szakaszainak kiválasztásakor pstr az alakváltozási jellemzők megszerzésénél két kulcspontot kívánatos elérni: a minimumot pstr/percés maximum pstr / mfejsze szerkezeti szilárdság (1a. ábra). Itt lehetőség van a kezdő- és végszakasz érintőleges töréspontjaira, vagy a Casagrande, Sellfors és Pacheco Silva módszereire. A kompressziós paraméterek vizsgálatánál iránymutatóként javasolt a minimális és maximális szerkezeti szilárdságnak megfelelő talaj fizikai tulajdonságainak meghatározása is: mindenekelőtt a porozitási és nedvességtartalom együtthatói.

Ebben a munkában a mutató pstrvolt a GOST 12248 szabványban meghatározott szabványos módszer szerint az ASIS NPO Geotek komplexumban szerezték be. Meghatározására pstr az első és az azt követő nyomásfokozatot 0,0025 MPa-nak vettük a talajminta összenyomódásának kezdetéig, amelyet a talajminta relatív függőleges deformációjának tekintünk. e >0,005. Szerkezeti szilárdság a kompressziós görbe kezdeti szakasza határozta meg eén = f(lg σ" ), ahol eén - terhelés alatti porozitási együttható én. A kezdeti egyenes szakasz utáni ívben az egyértelmű töréspont a talaj szerkezeti nyomószilárdságának felel meg. Az eredmények grafikus feldolgozását is elvégeztem Casagrande és Becker klasszikus módszereivel. . A mutatók meghatározásának eredményei a GOST 12248 és Casagrande és Becker módszerei szerint jól korrelálnak egymással (korrelációs együtthatók r=0,97). Kétségtelen, hogy az értékek előzetes ismeretében mindkét módszerrel a legpontosabb eredményeket kaphatja. Valójában a módszer Becker valamivel nehezebbnek tűnt, amikor a grafikon elején érintőt választott (1m. ábra).

A laboratóriumi adatok szerint az értékek változnak pstr 0-tól 188 kPa-ig vályogoknál, agyagoknál 170-ig, homokos vályogoknál 177-ig. A maximális értékeket természetesen nagy mélységből vett mintákon jegyezzük fel. Feltárult a mutató változásának a mélységtől való függése is. h(r = 0,79):

pstr = 19,6 + 0,62· h.

Változóelemzés OTÓL TŐLR(2. ábra) kimutatta, hogy a 20 m alatti talajok normál esetben tömörödtek, i.e. a szerkezeti szilárdság nem haladja meg vagy kismértékben haladja meg a belső nyomást ( OCR ≤1 ). A folyó bal partján Ob 150-250 m-es intervallumokban sziderittel, goetittel, klorittal, leptoklorittal és cementtel szilárdan cementált félig sziklás és sziklás talajok, valamint 0,3 MPa-nál nagyobb szerkezeti szilárdságú diszpergált talajok, amelyek alá- és beágyazása kisebb. a cementálás hatása a talajok szerkezeti szilárdságára, amit a munkában a hasonló tényleges anyagok rendszerezése igazol. A tartósabb talajok jelenléte az értékek nagy eloszlását okozta ebben az intervallumban, így ezek mutatói nem szerepeltek a függőségi grafikonon OTÓL TŐLR a mélységből, mivel nem jellemző az egész környékre. A szelvény felső részében meg kell jegyezni, hogy az indexértékek szórása sokkal szélesebb - egészen a nagyon tömörítettig (2. ábra), mivel a levegőztetési zóna talajai gyakran félszilárd állapotban találhatók. és szilárd háromfázisú állapotú, és nedvességtartalmuk növekedésével ( r\u003d -0,47), teljes nedvességtartalom ( r= -0,43) és a víztelítettség foka ( r= -0,32) a szerkezeti szilárdság csökken. A fent említettek szerint lehetőség van a kúszó konszolidációra való áttérésre is (és nem csak a szakasz felső részében). Itt meg kell jegyezni, hogy a szerkezeti szilárdságú talajok nagyon változatosak: egyesek telítetlen kétfázisúak lehetnek, mások nagyon magas mechanikai igénybevételre való érzékenységi együtthatóval és kúszásra hajlamosak, mások jelentős kohéziót mutatnak. cement, a negyedik pedig egyszerűen elég erős., sekély mélységben előforduló, teljesen vízzel telített agyagos talajok.

A vizsgálatok eredményei először tették lehetővé a tomszki régió talajainak kiindulási állapotának egyik legfontosabb mutatójának, szerkezeti szilárdságának értékelését, amely a levegőztetési zóna felett igen széles tartományban változik, ezért kell. minden helyszínen meg kell határozni a talaj fizikai és mechanikai tulajdonságainak meghatározására irányuló vizsgálat előtt. A kapott adatok elemzése azt mutatta, hogy a mutató megváltozik OCR 20-30 méter alatti mélységben kevésbé jelentősek, a talajok normál esetben tömöttek, de ezek szerkezeti szilárdságát is figyelembe kell venni a talajok mechanikai jellemzőinek meghatározásakor. A kutatási eredményeket kompressziós és nyírási vizsgálatokban, valamint természetes szerkezetű minták zavart állapotának meghatározására ajánljuk.

Ellenőrzők:

Savichev O.G., a geológiai tudományok doktora, a Tomszki Politechnikai Egyetem Természeti Erőforrások Intézetének Hidrogeológiai, Mérnökgeológiai és Hidrogeoökológiai Tanszékének professzora.

Popov V.K., a geológia és a matematika doktora, a Tomszki Politechnikai Egyetem Természeti Erőforrások Intézetének Hidrogeológiai, Mérnökgeológiai és Hidrogeoökológiai Tanszékének professzora.

Bibliográfiai link

Kramarenko V.V., Nyikitenkov A.N., Molokov V.Yu. AZ AGYAG TALAJOK SZERKEZETI ERŐSSÉGÉRŐL A TOMSK-VIDÉK TERÜLETÉN // A tudomány és az oktatás modern problémái. - 2014. - 5. sz.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=14703 (hozzáférés dátuma: 2020.02.01.). Felhívjuk figyelmüket a Természettudományi Akadémia kiadója által kiadott folyóiratokra.

A szilárd részecskék összessége alkotja a talaj vázát. A részecskék alakja lehet szögletes és lekerekített. A talajszerkezet fő jellemzője az osztályozás, amely a különböző méretű részecskék frakcióinak mennyiségi arányát mutatja.

A talaj szerkezete a kialakulásának körülményeitől és geológiai történetétől függ, és jellemzi a tározó talajrétegének heterogenitását. A természetes agyagos talajok összetételének fő típusai a következők: réteges, összefüggő és összetett.

A talaj szerkezeti kötéseinek fő típusai:

1) kristályosodás kötések a sziklás talajok velejárói. A kristályos kötések energiája arányos az egyes atomok kémiai kötéseinek intrakristályos energiájával.

2)víz-kolloid A kötéseket egyrészt az ásványi részecskék, másrészt a vízfilmek és a kolloid héjak közötti kölcsönhatás elektromolekuláris erői határozzák meg. Ezen erők nagysága a fóliák és héjak vastagságától függ. A víz-kolloid kötések képlékenyek és megfordíthatók; a páratartalom növekedésével gyorsan a nullához közeli értékekre csökkennek.

Munka vége -

Ez a téma a következőkhöz tartozik:

Előadásjegyzet a talajmechanikáról

Ha szükséged van kiegészítő anyag ebben a témában, vagy nem találta meg, amit keresett, javasoljuk, hogy használja a munkaadatbázisunkban található keresést:

Mit csinálunk a kapott anyaggal:

Ha ez az anyag hasznosnak bizonyult az Ön számára, elmentheti az oldalára a közösségi hálózatokon:

Az összes téma ebben a részben:

A talajok összetétele és szerkezete
A talaj egy háromkomponensű közeg, amely szilárd, folyékony és gáznemű komponensekből áll. Néha a biótát a talajban izolálják - élő anyag. Szilárd, folyékony és gáznemű komponensek

A talajok fizikai tulajdonságai
Képzeljünk el egy bizonyos térfogatú háromkomponensű talajt tömeggel

A feltételes tervezési ellenállás fogalma
A talajok teherbíró képességének legfontosabb jellemzője a tervezési ellenállás, amely az alap fizikai és mechanikai tulajdonságaitól, valamint az alapozás geometriai paramétereitől függ.

A talajok mechanikai tulajdonságai
A talaj mechanikai tulajdonságai alatt azt értjük, hogy képesek ellenállni az erőhatások (felület és tömeg) és fizikai (nedvesség-, hőmérséklet- és hőmérsékletváltozások) hatására bekövetkező térfogat- és alakváltozásoknak.

A talaj deformálhatósága
A szerkezet által átadott terhelés hatására az alaptalajok nagy deformációkat szenvedhetnek. Vegye figyelembe a bélyegvázlat függését

Kompressziós tesztelés, kompressziós görbék lekérése és elemzése
A kompresszió egy talajminta egytengelyű összenyomása függőleges terhelés hatására, annak oldalirányú kitágulása nélkül. A vizsgálatokat kompressziós készülékben - kilométer-számlálóban - végezzük (2.2. ábra).

A talajok alakváltozási jellemzői
A nyomófeszültségek enyhe (0,1 ... 0,3 MPa nagyságrendű) változása mellett a talaj porozitási együtthatójának csökkenése arányos a nyomófeszültség növekedésével. Összenyomhatósági tényező

Talajáteresztő képesség
A vízáteresztő képesség a vízzel telített talaj azon tulajdonsága, hogy nyomáskülönbség hatására folyamatos vízáramot enged át pórusain. Tekintsük a vízszűrés sémáját az elemben

A lamináris szűrés törvénye
Darcy tudósok kísérletileg megállapították, hogy a szűrési sebesség egyenesen arányos a nyomáskülönbséggel (

A vízszűrés mintái laza és kohéziós talajokban
A Darcy-törvény homokos talajokra érvényes. Agyagos talajokban a nyomásgradiens viszonylag kis értékeinél a szűrés nem fordulhat elő. Az állandó szűrési módot a

Talajállóság egysíkú vágással
A nyírókészülék (2.6. ábra) lehetővé teszi különböző adott normálfeszültségek mellett a talajminta tönkremenetelének pillanatában fellépő korlátozó nyírófeszültségek meghatározását. Nyírás (roncsolás)

Nyírási ellenállás összetett feszültségi állapotban. Mohr-Coulomb Erőelmélet
A Mohr-Coulomb elmélet a talaj szilárdságát komplex feszültségi állapot körülményei között veszi figyelembe. Alkalmazzuk a fő feszültségeket a talaj elemi térfogatának lapjaira (2.8. ábra, a). Egy fokozattal

A talajok szilárdsága nem konszolidált állapotban
Az előzőek a talajok stabilizált állapotú vizsgálatának felelnek meg, azaz amikor a minta nyomófeszültség hatására megszűnt üledékképződése. Hiányos konzóval

Terepi módszerek a talajok mechanikai tulajdonságainak paramétereinek meghatározására
Azokban az esetekben, amikor az alakváltozási és szilárdsági jellemzők meghatározásához bolygatatlan szerkezetű talajmintákat venni nehéz vagy lehetetlen, terepi vizsgálati módszereket alkalmazunk.

Feszültségek meghatározása talajtömegekben
A szerkezet alapjaként, közegeként vagy anyagául szolgáló talajtömegekben a feszültségek külső terhelés és a talaj saját súlya hatására keletkeznek. A számítás fő feladatai

A lokális rugalmas alakváltozások és a rugalmas féltér modellje
Az érintkezési feszültségek meghatározásakor fontos szerepet játszik az alap számítási modelljének és az érintkezési probléma megoldási módszerének megválasztása. A mérnöki gyakorlatban a legelterjedtebb az

Az alapozás merevségének hatása az érintkezési feszültségek eloszlására
Elméletileg a merev alap alatti érintkezési feszültségek diagramja nyereg alakú, a széleken végtelenül nagy feszültségértékekkel. Azonban a talaj képlékeny deformációi miatt működés közben

A feszültségek megoszlása a talaj alapjaiban a talaj önsúlyából
A talaj saját tömegéből adódó függőleges feszültségeket a felszíntől z mélységben a következő képlet határozza meg:

Feszültségek meghatározása talajtömegben a felszínére ható helyi terhelés hatására
A feszültségek eloszlása az alapozásban a terv szerinti alap alakjától függ. Az építőiparban a legszélesebb körben a szalagos, négyszögletes és kerek alapozást használják. Tehát kb

A függőleges koncentrált erő hatásának problémája
Az 1885-ben J. Boussinesq által a rugalmas féltér felületére ható függőleges koncentrált erő hatásának megoldása lehetővé teszi az összes feszültségkomponens meghatározását.

Lapos feladat. Az egyenletesen elosztott terhelés hatása
Séma az alapban lévő feszültségek kiszámítására síkprobléma esetén egyenletesen elosztott intenzitású terhelés hatására

Térbeli feladat. Az egyenletesen elosztott terhelés hatása
1935-ben A. Lyav bármely ponton megkapta a függőleges nyomófeszültségek értékeit

Sarokpont módszer
A sarokpont módszer lehetővé teszi a nyomófeszültségek meghatározását az alapban a felület bármely pontján áthaladó függőleges mentén. Három lehetséges megoldás létezik (3.9. ábra).

Az alapítvány alakjának és területének befolyása a
ábrán 3.10. a normálfeszültségek diagramjai az átmenő függőleges tengely mentén

A talajtömegek szilárdsága és stabilitása. Talajnyomás a kerítéseken
Bizonyos körülmények között előfordulhat, hogy a talajtömeg egy részének stabilitása csökken, ami a vele kölcsönhatásba lépő szerkezetek tönkremenetelével jár. A formációhoz kapcsolódik

Kritikus terhelések az alapozás talaján. Talajalapok feszültségi állapotának fázisai
Tekintsük a függőségi grafikont az ábrán. 4.1, a. Összetartó talajhoz a kezdeti

A kezdeti kritikus terhelés annak az esetnek felel meg, amikor a határállapot az alapozás alapja alatti alapban, az alaplap homlokzata alatti egyetlen pontban lép fel. Az alapnál választunk

Tervezési ellenállás és tervezési nyomás
Ha egy b szélességű, központilag terhelt alap talpa alatt megengedjük a végső egyensúlyi zónák mélységig történő kialakulását

Az ri végső kritikus terhelés az alap alapja alatti feszültségnek felel meg, amelynél az alaptalajok teherbíró képessége kimerül (4.1. ábra), ami meghajt

Gyakorlati módszerek az alapok teherbírásának és stabilitásának számítására
Alapozási alapok számításának elvei I határállapot szerint (talajok szilárdsági és teherbíró képessége szempontjából). Az SNiP 2.02.01-83 * szerint az alap teherbírása

Lejtő és lejtőstabilitás
A lejtő olyan mesterségesen kialakított felszín, amely határt szab a természetes talajtömegnek, feltárásnak vagy töltésnek. Különféle töltések (gátak, földgátak) építése során rézsűk keletkeznek

Lejtők és rézsűk stabilitási tényezőjének fogalma
A stabilitási együtthatót gyakran a következőképpen veszik: , (4.13) ahol

A stabilitás kiszámításának legegyszerűbb módszerei
4.4.1. Lejtőstabilitás ideálisan laza talajban (ϕ ≠0; с=0)

A szűrőerők hatásának számítása
Ha a talajvíz szintje a lejtő alja felett van, akkor annak felszínére szűrőáramlás érkezik, ami a lejtő stabilitásának csökkenéséhez vezet. Ebben az esetben mérlegeléskor

A kör alakú csúszófelületek módszere
Feltételezhető, hogy a lejtő (lejtő) stabilitásának elvesztése következhet be

Intézkedések a lejtők és lejtők stabilitásának javítására
A rézsűk és rézsűk stabilitásának növelésének egyik leghatékonyabb módja a lelapítás vagy lépcsős profil kialakítása vízszintes platformok (bermek) kialakításával, amelyek magassága

A talajok kölcsönhatásának fogalmai a körülzáró szerkezetekkel (nyugalmi nyomás, aktív és passzív nyomás)
A befoglaló szerkezeteket úgy alakították ki, hogy a mögöttük lévő talajtömegek ne omoljanak össze. Ilyen szerkezetek közé tartozik biztonsági fal, valamint a pincefalak és

Passzív nyomás meghatározása
Passzív nyomás akkor lép fel, amikor a fal a feltöltési talaj felé mozdul (4.9. ábra).

A probléma megfogalmazása
A számítási sémák az alapozás végleges stabilizált süllyedésének meghatározásának problémájára, az alapzat alján keresztül a talajra átvitt terhelés hatására, a 2. ábrán láthatók. 5.1.

Lineárisan deformálható féltér- vagy korlátozott vastagságú talajréteg ülepedésének meghatározása
Szigorú megoldásokat alkalmaznak a homogén izotróp talajtömegben a felületére gyakorolt terhelések feszültségeloszlására. A központilag terhelt talp elszámolásának kapcsolata

Gyakorlati módszerek alapozási alapok véges alakváltozásainak számítására
5.2.1. Az üledékek számítása rétegenkénti összegzéssel. A rétegenkénti összegzés módszerét (a talaj oldalirányú tágulási lehetőségének figyelembevétele nélkül) az SNiP 2.02.01-83* ajánlja.

Településszámítás ekvivalens réteg módszerrel
Az ekvivalens réteg egy he vastagságú talajréteg, amelynek megtelepedése folyamatos p0 felületi terhelés mellett megegyezik a talaj levegő alatti féltér megtelepedésével.

9. előadás
5.3. Az alapítványi alapítványok időbeni elszámolásának gyakorlati módszerei. Ha vízzel telített agyaglerakódások fekszenek az alapok tövében

Amikor sok tényezőt kell figyelembe venni. Különös figyelmet kell fordítani az összetételre, és egyes típusai képesek megereszkedni, ha a páratartalom megnő a feszültség saját súlya vagy külső terhelés hatására. Innen a neve ezeknek talajok - "süllyedés Fontolja meg további tulajdonságaikat.

Fajták

A vizsgált kategória tartalmazza:

Lösz talajok (suspes és lösz).
Agyagok és vályogok.
Külön fajták fedőiszapok és vályogok.
Ömlesztett ipari hulladék. Ide tartozik különösen a hamu, a rostélypor.
Poros agyagos talajok nagy szerkezeti szilárdsággal.

Specificitás

A kezdeti szakaszban építési szervezet szükséges a helyszín talajösszetételének tanulmányozása a valószínűsíthető deformációk. Előfordulásuk a talajképződés folyamatának sajátosságai miatt. A rétegek nem kellően tömörített állapotban vannak. A löszös talajban ez az állapot fennállásának teljes ideje alatt fennmaradhat.

A terhelés és a páratartalom növekedése általában további tömörödést okoz az alsóbb rétegekben. Mivel azonban az alakváltozás a külső hatás erejétől függ, megmarad a vastagság elégtelen tömörítése a saját tömegéből származó feszültséget meghaladó külső nyomáshoz képest.

A gyenge talajok rögzítésének lehetőségét a laboratóriumi vizsgálatok során a nedvesítéskor bekövetkező szilárdságcsökkenés és az effektív nyomás mutatójának aránya határozza meg.

Tulajdonságok

A süllyedő talajokat az alultömörödés mellett alacsony természetes nedvességtartalom, poros összetétel és nagy szerkezeti szilárdság jellemzi.

A talaj vízzel való telítettsége a déli régiókban általában 0,04-0,12. Szibéria régióiban, a középső sávban a mutató 0,12-0,20 tartományba esik. A páratartalom mértéke az első esetben 0,1-0,3, a másodikban - 0,3-0,6.

Szerkezeti szilárdság

Főleg a cementált tapadásnak köszönhető. Minél több nedvesség kerül a talajba, annál kisebb a szilárdság.

A kutatási eredmények azt mutatták, hogy a vékony vízrétegek ékelő hatást gyakorolnak a képződményekre. Kenőanyagként működnek, megkönnyítve a megsüllyedő talajrészecskék elcsúszását. A fóliák a rétegek sűrűbb lerakását biztosítják külső hatás hatására.

Nedvesség telített tapadás süllyedő talaj a molekuláris vonzás erejének hatása határozza meg. Ez az érték a föld sűrűségétől és összetételétől függ.

A folyamat jellemzői

A levonás összetett fizikai és kémiai folyamat. A részecskék és aggregátumok mozgása és sűrűbb (tömörödött) pakolódása következtében talajtömörödés formájában nyilvánul meg. Ennek köszönhetően a rétegek teljes porozitása a ható nyomás szintjének megfelelő állapotra csökken.

A sűrűség növekedése az egyéni jellemzők bizonyos változásához vezet. Ezt követően a nyomás hatására a tömörítés folytatódik, illetve az erő tovább növekszik.

Feltételek

A lehíváshoz a következőkre van szüksége:

Az alapból vagy saját tömegéből származó terhelés, amely nedves állapotban legyőzi a részecskék összetartó erőit.
Megfelelő páratartalom. Hozzájárul az erő csökkenéséhez.

Ezeknek a tényezőknek együtt kell működniük.

A páratartalom meghatározza a deformáció időtartamát süllyedő talajok. Általában viszonylag rövid időn belül megtörténik. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a föld túlnyomórészt alacsony páratartalmú állapotban van.

A deformáció vízzel telített állapotban tovább tart, mivel a víz átszűrődik a talajon.

A talajsűrűség meghatározásának módszerei

A relatív süllyedést zavartalan szerkezetű mintákból határozzuk meg. Ehhez tömörítő eszközt használnak - talajsűrűség mérő. A tanulmányban a következő módszereket alkalmazzák:

Egy görbe egy minta elemzésével és beáztatásával a ható terhelés végső szakaszában. Ezzel a módszerrel meg lehet határozni a talaj összenyomhatóságát adott vagy természetes nedvesség mellett, valamint a relatív deformációs hajlamot bizonyos nyomáson.
Két görbe 2 azonos sűrűségű minta vizsgálatával. Az egyiket természetes páratartalom mellett, a másodikat telített állapotban vizsgálják. Ezzel a módszerrel meghatározható az összenyomhatóság teljes és természetes nedvesség mellett, a relatív deformációs hajlam, amikor a terhelés nulláról végsőre változik.
Kombinált. Ez a módszer az előző kettő módosított kombinációja. A vizsgálatot egy mintán kell elvégezni. Először természetes állapotában 0,1 MPa nyomásig vizsgálják. A kombinált módszer használata lehetővé teszi ugyanazon tulajdonságok elemzését, mint a 2-görbe módszer.

Fontos pontok

A tesztelés során be talajsűrűségmérők a fenti lehetőségek bármelyikének alkalmazásakor figyelembe kell venni, hogy a vizsgálatok eredményeit jelentős változékonyság jellemzi. Ebben a tekintetben egyes mutatók, még egy minta tesztelésekor is, 1,5-3-mal, egyes esetekben 5-ször is eltérhetnek.

Az ilyen jelentős ingadozások a minták kis méretével, az anyag karbonát és egyéb zárványok miatti heterogenitásával vagy a nagy pórusok jelenlétével függnek össze. A vizsgálat elkerülhetetlen hibái is fontosak az eredmények szempontjából.

Befolyásoló tényezők

Számos vizsgálat során megállapították, hogy a talaj süllyedési hajlamának mutatója elsősorban a következőktől függ:

Nyomás.
A talajsűrűség foka természetes nedvesség mellett.
Fogalmazás süllyedő talaj.
Páratartalom szintje.

A terheléstől való függést tükrözi a görbe, amely szerint a mutató növekedésével először a relatív változási hajlam értéke is eléri maximális értékét. A nyomás későbbi növekedésével kezd közeledni a nullához.

Általában a nyomás 0,2-0,5 MPa, a löszszerű agyagok esetében pedig 0,4-0,6 MPa.

A függőséget az okozza, hogy a süllyedő talaj természetes telítettséggel való terhelése során egy bizonyos szinten megkezdődik a szerkezet tönkretétele. Ebben az esetben éles tömörítés figyelhető meg a víztelítettség változása nélkül. A növekvő nyomás során a deformáció addig tart, amíg a réteg el nem éri rendkívül sűrű állapotát.

Függőség a talaj összetételétől

Ez abban nyilvánul meg, hogy a plaszticitási szám növekedésével csökken a deformációra való hajlam. Egyszerűen fogalmazva, nagyobb fokú szerkezeti változékonyság jellemző a hígtrágyára, kisebb - az agyagra. Ennek a szabálynak a teljesítéséhez természetesen más feltételeknek is azonosnak kell lenniük.

Kezdeti nyomás

Nál nél épületek és építmények alapjainak tervezése a szerkezetek talajterhelését számítják ki. Ebben az esetben meghatározzák a kezdeti (minimális) nyomást, amelynél a deformáció a vízzel való teljes telítésnél kezdődik. Megzavarja a talaj természetes szerkezeti szilárdságát. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy a normál tömörítési folyamat megszakad. Ezeket a változásokat viszont szerkezetátalakítás és intenzív tömörítés kíséri.

A fentiek alapján úgy tűnik, hogy a tervezési szakaszban az építés megszervezésekor a kezdeti nyomás értékét nullához közel kell venni. A gyakorlatban azonban ez nem így van. A megadott paramétert úgy kell használni, hogy a vastagság a szerint kerüljön kiszámításra Általános szabályok nem lehívás.

A mutató célja

A kezdeti nyomást a projektek fejlesztése során alkalmazzák süllyedő talajokra alapozva meghatározásához:

Becsült terhelés, amelynél nem lesz változás.
Annak a zónának a mérete, amelyen belül az alap tömegéből a tömörítés megtörténik.
A talaj deformációjának szükséges mélysége vagy a talajpárna vastagsága, amely teljesen kizárja az alakváltozást.
Az a mélység, ahonnan a talaj tömegéből adódó változások kezdődnek.

Kezdeti páratartalom

Ezt annak a mutatónak nevezik, amelynél a feszültség alatt lévő talajok megereszkednek. A kezdeti páratartalom meghatározásakor 0,01-es komponenst veszünk normál értéknek.

A paraméter meghatározásának módszere kompressziós laboratóriumi vizsgálatokon alapul. A vizsgálathoz 4-6 minta szükséges. A két görbe módszerét alkalmazzuk.

Egy mintát természetes páratartalom mellett, a maximális nyomásig terjedő terheléssel, külön szakaszokban tesztelnek. Ezzel a talajt addig áztatják, amíg a süllyedés stabilizálódik.

A második mintát először vízzel telítjük, majd folyamatos áztatással azonos lépésekben a határnyomásig terheljük.

A fennmaradó minták párásítását olyan indikátorokon végezzük, amelyek a nedvesség határértékét a kezdeti és a teljes víztelítettség között viszonylag egyenlő időközökre osztják. Ezután kompressziós eszközökben vizsgálják őket.

A növekedést úgy érjük el, hogy a számított térfogatú vizet a mintákba öntjük, további 1-3 napig tartva, amíg a telítettségi szint stabilizálódik.

A deformáció jellemzői

Ezek az összenyomhatóság és változékonyságának együtthatói, az alakváltozási modulus, a relatív összenyomódás.

Az alakváltozási modulus segítségével számítjuk ki az alapozás eshetőségének valószínű mutatóit és azok egyenetlenségét. Általában a terepen határozzák meg. Ehhez a talajmintákat statikus terhelésekkel vizsgálják. Az alakváltozási modulus értékét a páratartalom, a sűrűségszint, a szerkezeti kohézió és a talaj szilárdsága befolyásolja.

A talaj tömegének növekedésével ez a mutató növekszik, nagyobb vízzel való telítettség esetén csökken.

A tömöríthetőség változékonysági együtthatója

Ez az állandó vagy természetes nedvesség melletti összenyomhatóság és a vízzel telített talaj jellemzőinek aránya.

A terepi és laboratóriumi vizsgálatok során kapott együtthatók összehasonlítása azt mutatja, hogy a köztük lévő különbség jelentéktelen. 0,65-2-szeres tartományban van. Ezért a gyakorlati alkalmazáshoz elegendő a mutatókat a laboratóriumban meghatározni.

A változékonysági együttható elsősorban a nyomástól, a páratartalomtól és a növekedés mértékétől függ. A nyomás növekedésével a mutató növekszik, a természetes páratartalom növekedésével pedig csökken. Amikor teljesen telített vízzel, az együttható megközelíti az 1-et.

Szilárdsági jellemzők

Ezek a belső súrlódás és a fajlagos kohézió szöge. A szerkezeti szilárdságtól, a víztelítettségtől és (kisebb mértékben) a sűrűségtől függenek. A páratartalom növekedésével a tapadás 2-10-szeresére, a szög pedig 1,05-1,2-re csökken. A szerkezeti szilárdság növekedésével javul a tapadás.

Süllyedő talajok fajtái

Összesen 2 db van:

Az ülepedés túlnyomórészt az alap deformálható zónájában történik az alapozás vagy egyéb terhelés hatására. külső tényező. Ugyanakkor a súlyából eredő deformáció szinte hiányzik, vagy nem haladja meg az 5 cm-t.
Lehetséges a talaj megsüllyedése a tömegétől. Főleg a vastagság alsó rétegében fordul elő, és meghaladja az 5 cm-t, külső terhelés hatására a deformálható zóna határain belül a felső részen is süllyedhet.

A süllyedés típusát az építési feltételek felmérésénél, a süllyedés elleni intézkedések kidolgozásánál, az alapok, alapozások és magának az épületnek a tervezésénél alkalmazzák.

további információ

Az ülepedés az építmény építésének vagy üzemeltetésének bármely szakaszában megtörténhet. Megnyilvánulhat a kezdeti süllyedési nedvesség növekedése után.

Vészáztatáskor a talaj a deformálódó zóna határain belül meglehetősen gyorsan - 1-5 cm/nap alatt - megereszkedik. A nedvességellátás megszűnése után néhány nap elteltével a vízleszívás stabilizálódik.

Ha a kezdeti beázás a deformációs zóna egy részének határain belül történt, minden további víztelítettségnél süllyedés következik be, amíg a teljes zóna teljesen átnedvesedik. Ennek megfelelően a talaj terhelésének növekedésével növekszik.

Intenzív és folyamatos áztatásnál a talajsüllyedés a nedvesítőréteg lefelé mozgásától és a vízzel telített zóna kialakulásától függ. Ebben az esetben a süllyedés akkor kezdődik, amikor a nedvesítő front eléri azt a mélységet, amelynél a talaj megereszkedik saját súlyától.

A tanfolyam alapfogalmai. A tanfolyam céljai és célkitűzései. Összetétel, szerkezet, állapot és fizikai tulajdonságok talajok.

A tanfolyam alapfogalmai.

Talajmechanika fizikát tanul és mechanikai tulajdonságok talajok, alapok feszültségi állapotának és alakváltozásainak számítási módszerei, talajtömegek stabilitásának felmérése, szerkezetekre nehezedő talajnyomás.

talaj minden olyan kőzetre vonatkozik, amelyet az építkezés során egy építmény alapjaként használnak, a környezetet, amelyben az építményt felállítják, vagy az építmény anyagát.

sziklaformáció az ásványok szabályosan felépített halmaza, amelyet összetétel, szerkezet és állag jellemez.

Alatt fogalmazás a kőzetet alkotó ásványok listáját jelenti. Szerkezet- ez a kőzetet alkotó részecskék mérete, alakja és mennyiségi aránya. Struktúra- a talajelemek térbeli elrendezése, amely meghatározza annak szerkezetét.

Minden talaj fel van osztva természetes - magmás, üledékes, metamorf - és mesterséges - tömörített, természetes állapotban rögzített, ömlesztett és hordalékos talajokra.

A talajmechanika tantárgy céljai.

A kurzus fő célja, hogy megtanítsa a hallgatónak:

A talajmechanika alaptörvényei és alapvető rendelkezései;

A talaj tulajdonságai és jellemzői - fizikai, alakváltozás, szilárdság;

A talajtömeg feszültségi állapotának számítási módszerei;

A talaj és az üledék szilárdságának számítási módszerei.

A talajok összetétele és szerkezete.

A talaj egy háromkomponensű közeg, amely a szilárd, folyékony és gáznemű Alkatrészek. Néha elszigetelten a földben élővilág- élő anyag. A szilárd, folyékony és gáznemű komponensek állandó kölcsönhatásban állnak, ami az építés eredményeként aktiválódik.

Szilárd részecskék A talajok különböző tulajdonságokkal rendelkező kőzetképző ásványokból állnak:

Az ásványok közömbösek a vízzel szemben;

Vízben oldódó ásványi anyagok;

agyagásványok.

Folyékony a komponens 3 állapotban van jelen a talajban:

Kristályosodás;

Összefüggő;

Ingyenes.

gáznemű a talaj legfelső rétegeiben lévő komponenst a légköri levegő, alatta a nitrogén, a metán, a hidrogén-szulfid és más gázok képviselik.

A talaj szerkezete és állaga, szerkezeti szilárdsága és kötései a talajban.

A talaj szerkezeti kötéseinek fő típusai:

1) kristályosodás kötések a sziklás talajok velejárói. A kristályos kötések energiája arányos az egyes atomok kémiai kötéseinek intrakristályos energiájával.