Фізичну модель грунту ми прийняли як дисперсне тіло, що складається з мінеральних зерен зі структурними зв'язками між ними. Розрахункова модель - це фізична модель грунту з чинним зовнішнім впливом і виникають від цього впливу внутрішні зусилля.
З ростом зовнішнього тиску можна уявити, що руйнування моделі викличе в першу чергу дію дотичного напруження, так як міцність структурних зв'язків менше, ніж міцність мінеральних часток. Ці дотичні напруження будуть сприйматися силами структурного зчеплення і тертя. Сили тертя залежать від величини нормальних напружень. Руйнування моделі буде супроводжуватися зрушенням по деякій поверхні, тобто формуванням поверхні ковзання.
- дотичне напруження, відповідне структурним
зв'язках між частинками. Якщо, то грунт деформіру-
ється як суцільне тіло. При> частинки зсуваються і
відбувається більш компактне їх розташування.
відбувається формування поверхонь ковзання
і руйнування грунту.
Формування поверхонь зсуву в ґрунті пов'язано з переміщенням частинок.
Опір грунту зрушенню є основним показником міцності грунту і використовується при розрахунках основ і фундаментів.
6.Сжімаемость грунтів. Компресійна залежність. (Закон ущільнення)
Стисливість - властивість грунту змінювати свою будову за рахунок зменшення пористості під впливом зовнішніх впливів (прикладається до грунту навантаження, сил капілярного натягу при висиханні і т.п.). Зменшення пористості грунту викликають чинники: місцеві зрушення і більш компактна упаковка твердих частинок, зміна товщини водно-колоїдних оболонок (в тому числі і при висиханні); повзучість скелета грунту, викликана спотворенням форми кристалічних решіток і в'язкої течії міцно зв'язковою води.
Стисливість під навантаженням може бути двох видів: від впливу постійного навантаження (ущільнення) і від дії динамічного навантаження (уплотняемость). При статичному навантаженні ущільнення відбувається, якщо структурні зв'язки між частинками будуть подолані. При динамічному впливі добре ущільнюються маловологі пухкі піщані ґрунти і неводонасищенние грунти з жорсткими контактами.
Стисливість грунту визначається експериментальним шляхом. Основним приладом для лабораторного визначення служить компресійний прилад або одометр. За результатами випробування визначають модуль стисливості грунту:, де
і - коефіцієнти пористості до початку випробування і після випробування зразків грунту; р - чинне тиск.
- сільносжімаемий - m> 0,5 (МПа) -1
- среднесжімаемий - 0,1> m> 0,5 (МПа) -1
- малосжімаемим - m <0,5 (МПа)-1
Для грунтів повністю водонасичених зміна пористості можливо лише при зміні їх вологості.
7.Водопроніцаемость грунтів. Закон ламінарної фільтрації.
Водопроникність - здатність фільтрувати воду. Швидкість напірного руху ґрунтових вод залежить від розмірів пор грунту, опорів по шляху фільтрації і величини діючих напорів (ілл.5).
Іл. 5. Напірні грунтові води
Тут Н1 і Н2 - напори; L - довжина шляху фільтрації; Н = Н2 - Н1 -втрата напору або «діючий напір». Якщо лінії струмів води (руху частинок в потоці) ніде не перетинаються один і другом, то такий рух називається ламінарним, при наявності перетинів і завихрень рух називається турбулентним. У грунтах в більшості випадків рух води буде ламінарним (досліди Пуазейля, Дарсі і інші).
Ламінарний рух води відбувається з тим більшою швидкістю, чим більший ухил поверхні рівня ґрунтових вод (так званий «гідравлічний градієнт»).
Гідравлічний градієнт дорівнює відношенню втрати напору Н = Н2 Н1 до довжини шляху фільтрації L:
Закон ламінарної фільтрації: витрата води в одиницю часу через одиницю площі поперечного перерізу грунту (швидкість фільтрації) прямо пропорційний гідравлічному градієнту i:
де kф - коефіцієнт фільтрації, рівний швидкості фільтрації при градієнті i = 1 [см / сек, см / рік]. Коефіцієнт фільтрації залежить від типу грунту і визначається експериментально.
Залежність швидкості фільтрації від гідравлічного градієнта i. Для водопроникних грунтів (піски, галечники) залежність пряма (илл. 6).
Іл. 6. Залежність швидкості фільтрації від гідравлічного градієнта
Фільтрація води в глинистих ґрунтах починається при досягненні деякої початкової величини градієнта i, що долає внутрішній опір руху, який чиниться водно-колоїдними плівками. На малюнку (ілл.6) зображені експериментально знайдені залежності швидкості фільтрації vф від гідравлічного градієнта i. Тут i0 - начальнийгідравліческій градієнт
В результаті закон ламінарної фільтрації для зв'язкових грунтів матиме вигляд: vф = kф · (i - i0).