Якост на почвата -това е способността им да устоят на разрушението. За геотехнически цели е важно да се знае механична силапочви, т.е. способност за устойчивост на счупване при механично напрежение. Ако характеристиките на деформация се определят при напрежения, които не водят до разрушаване (т.е. до критични), тогава параметрите на якост на почвата се определят при натоварвания, които водят до разрушаване на почвата (т.е. крайни).
Физическата природа на якостта на почвата се определя от силите на взаимодействие между частиците, т.е. зависи от здравината на структурните връзки. Колкото по-голяма е силата на взаимодействие между почвените частици, толкова по-висока е нейната якост като цяло. Установено е, че разрушаването на почвата възниква при срязване на една част от другата под действието на тангенциални напрежения от външно натоварване. В този случай почвата се съпротивлява на силите на срязване: в некохезионните почви това е съпротивлението на вътрешното триене, а за кохезионните почви, в допълнение, съпротивлението на кохезионните сили.
Параметрите на якост често се определят в лабораторни условия на едноплоскостни устройства с прав разрез и стабилометри. Схемата на устройството за директно рязане е показана на фиг. 2.13. Представлява скоба от два метални пръстена, между които е оставена междина (около 1 мм). Долният пръстен е фиксиран неподвижно, горният може да се движи хоризонтално.
Тестовете се провеждат върху няколко проби, предварително уплътнени с различни вертикални налягания. Р. Нормална стойност на напрежението σ от натоварването на уплътняването ще бъде , където Ае пробната площ. След това прилагаме хоризонтални натоварвания на стъпки T, под влияние на които се развиват срязващи напрежения в зоната на очакваното срязване. При определена стойност настъпва гранично равновесие и горната част на пробата се движи по долната. За гранично съпротивление на почвата на срязване се приемат срязващите напрежения от етапа на натоварване, при който развитието на срязващите деформации не спира.
При срязване (срязване в една равнина) якостта на почвата зависи от съотношението на нормалните напрежения на натиск и тангенциалните напрежения на срязване, действащи на едно и също място: колкото по-голямо е вертикалното натоварване на натиск върху почвената проба, толкова по-голямо напрежение на срязване трябва да се приложи към пробата да го отрежете. Връзката между граничните тангенциални и нормалните напрежения се описва от линейно уравнение, което е уравнението на граничното равновесие (закон на Кулон)
Tg j+c, (2.22)
където е ъгълът на вътрешно триене, deg; tg е коефициентът на вътрешно триене; с– адхезия, MPa. Тук той е равен на наклона на правата линия в координати и стойността на сцепление се равен на сегмента, отсечен върху оста, т.е. при (фиг. 2.14). За рохкави почви, които нямат адхезия ( с= 0), законът на Кулон е опростен:
Tg й. (2.23)
По този начин и сса параметри на якостта на срязване на почвата.
В някои случаи се идентифицира с ъгъла на вътрешно триене ъгъл на покойопределен за несвързани почви. Ъгъл на покойнаречен ъгъл на наклон на повърхността на свободно изсипана почва към хоризонталната равнина. Образува се поради силите на триене на частиците.
При триаксиално натиск якостта на почвата зависи от съотношението на основните нормални напрежения и . Тестовете се провеждат на стабилометър (фиг. 2.15). Цилиндрична почвена проба е затворена във водоустойчива гумена обвивка и първо е подложена на цялостен хидравличен натиск, след което върху пробата се прилага вертикален натиск на стъпки, довеждайки пробата до разрушаване. Стрес и черпете опит.
Изпитванията за триаксиално компресиране се извършват по такава схема на съотношението на основните напрежения, когато > . В този случай зависимостта се изгражда с помощта на окръжности на Мор, чийто радиус е 
(фиг. 2.16). Чрез изпитване за триаксиално натиск на почвата най-малко два образеца и конструиране с помощта на окръжностите на Мор на граничната обвивка към тях от формата , съгласно теорията на якостта на Мор-Кулон, стойностите и с, които при условия на триаксиален натиск са параметри на якостта на почвата.
Налягането на сцепление (изцяло заместващо действието на силите на сцепление и триене) се определя по формулата
ctg й
За основните напрежения условието на Мор-Кулон има формата
. (2.24)
2.6.1. Фактори, влияещи върху устойчивостта на срязване на почвата
Основна характеристикаУстойчивостта на срязване на некохезионните почви е липсата на кохезия. Следователно съпротивлението на срязване на такива почви се характеризира с ъгъла на вътрешно триене или ъгъла на покой, а основните фактори, които определят якостта на срязване на некохезионните почви, ще бъдат тези, които влияят на триенето между частиците на почвата.
Големината на силите на триене между частиците на несвързаните почви зависи преди всичко от формата на частиците и естеството на тяхната повърхност. Закръглените частици причиняват намаляване на ъгъла на вътрешно триене на почвите поради намаляване на силите на триене и зацепването на частиците. Ъгловите частици с неравна грапава повърхност увеличават ъгъла на вътрешно триене на почвата както поради зацепване, така и чрез увеличаване на силите на триене на частиците.
Дисперсията също влияе върху стойността на ъгъла на вътрешно триене в некохезионни почви. С увеличаване на дисперсията на такива почви, тя намалява поради намаляване на силите на захващане на частиците.
Сред другите фактори, влияещи върху устойчивостта на срязване на некохезионните почви, отбелязваме плътността на тяхното добавяне (порьозност). В рохкава структура порьозността е по-голяма и ъгълът на вътрешно триене ще бъде по-малък, отколкото в същата компактна почва. Наличието на вода в несвързаната почва намалява триенето между частиците и ъгъла на вътрешното триене. Характеристика на устойчивостта на срязване на кохезионните почви е наличието на кохезия, чиято стойност варира в широк диапазон.
Съпротивлението на срязване на кохезионните почви се влияе от структурни и текстурни характеристики (вид структурни връзки, дисперсия, порьозност), почвена влага. По-високи стойности имат кохезионните почви с кристализационни структурни връзки са от почви с коагулационни връзки. Ефектът на текстурата се проявява в анизотропията на якостта по различни координати (в почви с ориентирана текстура изместването по посока на ориентацията на частиците става по-лесно, отколкото през тяхната ориентация).
С увеличаване на съдържанието на влага в кохезионните почви, адхезията си ъгълът на вътрешно триене естествено намаляват поради отслабването на структурните връзки и смазващия ефект на водата върху контактите на частиците.
2.6.2. Нормативни и проектни деформационни и якостни характеристики на почвите
Почвите в основата на основите са разнородни. Следователно определянето на някоя от неговите характеристики чрез изследване на една проба дава само определена стойност. За определяне на нормативните характеристики на почвата се извършва поредица от определяния на всеки показател. Нормативните стойности на модула на деформация на почвата се определят като средноаритметични стойности на общия брой определяния:
където н– брой дефиниции; е частната стойност на характеристиката.
Нормативните стойности на якостните характеристики - ъгълът на вътрешно триене и сцепление - се определят след начертаване на устойчивостта на срязване на почвата. Резултатите от серия от тестове на срязване се апроксимират с права линия, като се използва методът на най-малките квадрати за обработка на експериментални данни. В този случай броят на определянията на съпротивлението на срязване при едно ниво на нормални напрежения трябва да бъде най-малко шест.
Нормативните стойности на правата линия и се намират по формулите
; (2.26)
tg 
, (2.27)
Точки: 1/1
Изчисляването на основите по носеща способност, ако не може да се извърши аналитично, се разрешава да се извършва чрез графично-аналитични методи, като се използват кръгло-цилиндрични или счупени плъзгащи се повърхности, ако:
Изберете един отговор.
Точки: 1/1
Зависят ли контролните стойности на коефициента на уплътняване на почвата от общата дебелина на пълнежа?
Изберете един отговор.
Точки: 0,9/1
Необходимо ли е да се изчисляват деформациите на основите на конструкциите от външни натоварвания и собственото тегло на почвата при оценка на граничните състояния на първата група?
Изберете един отговор.
| а. Не | ||
| b. да |
Точки: 0,9/1
Как се извършва преходът от една маркировка към друга за съседни плочи, разположени на различни маркировки?
Изберете един отговор.
Точки: 1/1
Необходимо ли е да се изчисли якостта на фундаментните строителни материали при оценката на граничните състояния на първата група?
Изберете един отговор.
| а. да | ||
| b. Не |
Точки: 1/1
За каква комбинация от товари трябва да се изчисли основата според носещата способност?
Изберете един отговор.
| а. за основната комбинация от товари | ||
| b. за основната и специалната комбинация от товари | ||
| ° С. за специална комбинация от товари |
По-горе разгледахме деформацията на почвата, която няма структурна якост, т.е. уплътнена под действието дори на малък натиск. Това явление обикновено е характерно за много слаби почви.
В повечето случаи естествените почви се уплътняват от натиска на горните слоеве. В резултат на уплътняването частиците на почвата се приближиха и между тях се образуваха водно-колоидни връзки. В процеса на дългосрочно съществуване на почвите при определени условия в тях могат допълнително да възникнат крехки кристализационни връзки. Като цяло тези връзки придават на почвата известна сила, която се нарича структурна здравинапочва p str.
При налягане, по-ниско от якостта на конструкцията ( стр
), когато се възприема от водно-колоидни и кристализационни връзки, уплътняването практически не се развива. Само когато p>p улнастъпва уплътняване на почвата. Трудно е да се определи точната стойност на структурната якост, тъй като частично нарушение на структурата на почвата възниква още по време на вземането на проби, освен това, когато пробата се компресира, разрушаването на структурата настъпва първо в отделните най-напрегнати точки на частиците контакт дори при ниско налягане. С увеличаване на налягането деструкцията в контактните точки бързо нараства и процесът преминава в етап на уплътняване на почвата в целия обем на пробата (фиг. 3.4.а.).
Ориз. 3.4. Криви на натиск на почвата със структурна якост в проста (а) и полулогаритмична (б) координатни системи.
Началото на първичното компресиране на почвата се разкрива по-ясно при използване на компресионна крива, построена в полулогаритмични координати (фиг. 3.4.б). В този случай основната крива на компресия ще бъде права SD. Продължение на тази права линия до пресечната точка с хоризонталната (пунктирана) линия ЕС"съответстващ на стойността на началния коефициент на порьозност д о, ви позволява да намерите стойността p o, което може да се разглежда като стойност на структурната якост.
Структурната якост на почвата може да се определи и от резултатите от промените в страничното налягане на почвата при изпитването й в триаксиално компресионно устройство (според E.I. Medkov) или от момента, в който налягането възниква в порестата вода.
Уравнението на кривата на компресия с определено приближение може да бъде представено, както е показано от K. Terzaghi, под формата на логаритмична зависимост:
, (3.11)
Когато трябва да вземете предвид много фактори. Особено внимание трябва да се обърне на състава и някои от неговите видове са способни да увиснат, когато влажността се увеличи в напрежение под собственото си тегло или от външно натоварване. Оттук и името на тези почви – „слягане". Разгледайте допълнително техните характеристики.
Видове
Разглежданата категория включва:
- Льосови почви (суспи и льосове).
- Глини и глини.
- Отделни видове покривни суспензии и глини.
- Насипни промишлени отпадъци. Те включват по-специално пепел, прах от решетки.
- Прахови глинести почвис висока структурна здравина.
Специфичност
На начална фаза организация на строителствотое необходимо да се проведе проучване на почвения състав на обекта, за да се идентифицират вероятните деформации. Тяхната появапоради особеностите на процеса на почвообразуване. Слоевете са в недостатъчно уплътнено състояние. В льосовата почва такова състояние може да се запази през цялото време на нейното съществуване.
Увеличаването на натоварването и влажността обикновено причинява допълнително уплътняване в долните слоеве. Въпреки това, тъй като деформацията ще зависи от силата външно влияние, ще остане недостатъчното уплътняване на пласта спрямо външното налягане, превишаващо напрежението от собствената му маса.
Възможността за фиксиране на слаби почви се определя при лабораторни тестове чрез съотношението на намаляването на якостта при намокряне към показателя за ефективно налягане.
Имоти
В допълнение към недостатъчното уплътняване, потъващите почви се характеризират с ниско естествено съдържание на влага, прашен състав и висока структурна якост.
Наситеността на почвата с вода в южните райони, като правило, е 0,04-0,12. В районите на Сибир, средната лента, индикаторът е в диапазона 0,12-0,20. Степента на влажност в първия случай е 0,1-0,3, във втория - 0,3-0,6.
Структурна здравина
Дължи се главно на циментационна адхезия. Колкото повече влага навлиза в земята, толкова по-ниска е якостта.
Резултатите от изследването показаха, че тънките водни филми имат заклинващ ефект върху образуванията. Те действат като лубрикант, улеснявайки плъзгането на частиците от слягащата почва. Филмите осигуряват по-плътно полагане на слоеве под външно въздействие.
Наситена с влага дръжка слягане почваопределя се от влиянието на силата на молекулярното привличане. Тази стойност зависи от степента на плътност и състава на земята.
Характеристика на процеса
Източването е сложен физичен и химичен процес. Проявява се под формата на уплътняване на почвата поради движението и по-плътното (компактно) опаковане на частици и агрегати. Поради това общата порьозност на слоевете се намалява до състояние, съответстващо на нивото на действащото налягане.
Увеличаването на плътността води до известна промяна в индивидуалните характеристики. Впоследствие, под въздействието на натиск, уплътняването продължава, съответно якостта продължава да нараства.
Условия
За да настъпи усвояване, трябва:
- Натоварването от основата или собствената му маса, която при намокряне ще преодолее кохезионните сили на частиците.
- Достатъчно ниво на влажност. Допринася за намаляване на силата.
Тези фактори трябва да работят заедно.
Влажността определя продължителността на деформацията потъващи почви. По правило това се случва за сравнително кратко време. Това се дължи на факта, че земята е предимно в състояние на ниска влажност.
Деформацията във водонаситено състояние продължава по-дълго, тъй като водата се филтрира през почвата.
Методи за определяне на плътността на почвата
Относителното слягане се определя от проби с ненарушена структура. За това се използва компресионно устройство - измервател на плътността на почвата. В изследването се използват следните методи:
- Единична крива с анализ на единична проба и последен етап на накисване експлоатационен товар. С помощта на този метод е възможно да се определи свиваемостта на почвата при даден или естествена влажност, както и относителната склонност към деформиране при определен натиск.
- Две криви с тест на 2 проби с еднаква степен на плътност. Единият се изследва при естествена влажност, вторият - в наситено състояние. Този метод ви позволява да определите свиваемостта при пълна и естествена влага, относителната тенденция към деформация, когато натоварването се промени от нула до крайно.
- Комбиниран. Този метод е модифицирана комбинация от предишните два. Тестът се провежда върху една проба. Първо се изследва в естествено състояние до налягане от 0,1 MPa. Използването на комбинирания метод ви позволява да анализирате същите свойства като метода с 2 криви.
Важни моменти
По време на тестването в измерватели на плътността на почватакогато се използва някоя от горните опции, е необходимо да се вземе предвид, че резултатите от изследванията се характеризират със значителна променливост. В тази връзка някои показатели, дори при тестване на една проба, могат да се различават с 1,5-3, а в някои случаи с 5 пъти.
Такива значителни колебания са свързани с малък размерпроби, хетерогенност на материала поради карбонатни и други включвания или наличие на големи пори. За резултатите са важни и неизбежните грешки в изследването.
Влияещи фактори
В хода на многобройни изследвания е установено, че индикаторът за склонността на почвата към слягане зависи главно от:
- налягане.
- Степени на плътност на почвата при естествена влажност.
- Състав слягане почва.
- Ниво на влажност.
Зависимостта от натоварването се отразява в кривата, според която с увеличаване на показателя стойността на относителната склонност към промяна също достига максималната си стойност. При последващо повишаване на налягането то започва да се доближава до нулата.
По правило налягането е 0,2-0,5 MPa, а за льосовидни глини - 0,4-0,6 MPa.
Зависимостта се дължи на факта, че в процеса на натоварване на слягащата почва с естествено насищане на определено ниво започва разрушаването на структурата. В този случай се отбелязва рязка компресия без промяна във водната наситеност. Деформацията в хода на нарастващото налягане ще продължи, докато слоят достигне своето изключително плътно състояние.
Зависимост от състава на почвата
Изразява се в това, че с увеличаване на числото на пластичност тенденцията към деформация намалява. Просто казано, по-голямата степен на променливост на структурата е характерна за кашата, по-малка - за глината. Естествено, за да се изпълни това правило, другите условия трябва да са равни.
Първоначално налягане
При проектиране на основи за сгради и конструкцииизчислява се натоварването на конструкциите на земята. В този случай се определя началното (минимално) налягане, при което започва деформация при пълно насищане с вода. Нарушава естествената структурна здравина на почвата. Това води до факта, че нормалният процес на уплътняване е нарушен. Тези промени от своя страна са придружени от преструктуриране и интензивно уплътняване.
Като се има предвид гореизложеното, изглежда, че на етапа на проектиране при организиране на строителството стойността на първоначалното налягане трябва да се вземе близо до нула. На практика обаче това не е така. Посоченият параметър трябва да се използва така, че дебелината да се изчислява според Общи правиланеусвояване.
Предназначение на индикатора
Първоначалният натиск се използва при разработването на проекти основи върху слягащи почвиза определяне:
- Очаквано натоварване, при което няма да има промяна.
- Размерът на зоната, в която ще настъпи уплътняване от масата на основата.
- Необходимата дълбочина на деформация на почвата или дебелината на почвената възглавница, която напълно изключва деформацията.
- Дълбочината, от която започват промените в масата на почвата.
Първоначална влажност
Нарича се индикаторът, при който почвите в напрегнато състояние започват да провисват. За нормална стойност при определяне на началната влажност се приема компонент от 0,01.
Методът за определяне на параметъра се основава на лабораторни тестове за компресия. За изследването са необходими 4-6 проби. Използва се методът на двете криви.
Една проба се изпитва при естествена влажност с натоварване до максимално налягане на отделни етапи. С него почвата се накисва до стабилизиране на слягането.
Втората проба първо се насища с вода и след това, при непрекъснато накисване, се зарежда до граничното налягане на същите стъпки.
Овлажняването на останалите проби се извършва до показатели, които разделят границата на влага от първоначалното до пълното насищане с вода на относително равни интервали. След това се изследват в апарати за компресия.
Увеличението се постига чрез изливане на изчисления обем вода в пробите с допълнително задържане за 1-3 дни, докато нивото на насищане се стабилизира.
Характеристики на деформация
Те са коефициентите на свиваемост и нейната променливост, модул на деформация, относителна компресия.
Модулът на деформация се използва за изчисляване на вероятните показатели за слягане на основите и техните неравности. По правило се определя на терен. За целта почвените проби се изпитват със статични натоварвания. Стойността на модула на деформация се влияе от влажността, нивото на плътност, структурната кохезия и якостта на почвата.
С увеличаване на масата на почвата този показател се увеличава, с по-голямо насищане с вода намалява.
Коефициент на променливост на свиваемостта
Определя се като съотношението на свиваемостта при постоянна или естествена влага към характеристиките на почвата във водонаситено състояние.
Сравнението на коефициентите, получени при полеви и лабораторни изследвания, показва, че разликата между тях е незначителна. Тя е от порядъка на 0,65-2 пъти. Следователно за практическо приложение е достатъчно показателите да се определят в лабораторията.
Коефициентът на променливост зависи главно от налягането, влажността и степента на нейното повишаване. С увеличаване на налягането индикаторът се увеличава, с увеличаване на естествената влажност намалява. Когато е напълно наситен с вода, коефициентът се доближава до 1.
Якостни характеристики
Те са ъгъл на вътрешно триене и специфична кохезия. Те зависят от здравината на конструкцията, нивото на водонасищане и (в по-малка степен) плътността. С повишаване на влажността адхезията намалява с 2-10 пъти, а ъгълът - с 1,05-1,2. С увеличаване на структурната здравина се подобрява адхезията.
Видове слягащи почви
Има общо 2:
- Слягането настъпва предимно в деформируемата зона на основата под действието на натоварването на основата или друг външен фактор. В същото време деформацията от теглото му почти липсва или е не повече от 5 см.
- Възможно е слягането на почвата от нейната маса. Среща се предимно в долния слой на дебелината и надвишава 5 см. Под действието на външно натоварване е възможно слягане и в горната част в границите на деформируемата зона.
Типът слягане се използва при оценка на строителните условия, разработване на мерки против слягане, проектиране на основи, фундаменти и самата сграда.
Допълнителна информация
Утаяването може да се случи на всеки етап от строителството или експлоатацията на конструкцията. Може да се прояви след увеличаване на първоначалната влага на слягане.
По време на аварийно накисване почвата провисва в границите на деформируемата зона доста бързо - в рамките на 1-5 см / ден. След прекратяване на подаването на влага, след няколко дни, усвояването се стабилизира.
Ако първоначалното накисване е станало в границите на част от зоната на деформация, при всяко следващо водонасищане ще настъпва слягане до пълното намокряне на цялата зона. Съответно, той ще се увеличи с увеличаване на натоварването на почвата.
При интензивно и продължително накисване, слягането на почвата зависи от движението надолу на овлажняващия слой и образуването на зона, наситена с вода. В този случай слягането ще започне веднага щом фронтът на овлажняване достигне дълбочината, на която почвата провисва от собственото си тегло.
Големината на структурната якост на почвите е много важна характеристика на почвите. Стойността му може да се определи от кривата на компресия на ненарушената структура, изпитване на почви (до достигане на структурна якост) с много малки стъпки на натоварване (приблизително 0,002-0,010 MPa), тогава рязко прекъсване на кривата на компресия ще съответства на структурната якост на компресия на почвата. Стойността на налягането, съответстваща на точката на пресичане на кривата с оста на налягането, е равна на стойността на структурната якост на натиск.
Снимкаа) относителна компресия на наситена с вода почва в зависимост от налягането p, б) относителна компресия глинеста почвас частична декомпресия в зависимост от налягането.
Законът за уплътняването на почвата: промяната в почвената порьозност е правопропорционална на промяната в налягането.
13. Зависимост на компресията при обемно компресиране
Коефициентът на порьозност се променя дпочвата при натиск в общия случай ще зависи не само от големината на вертикалните нормални напрежения No и от хоризонталните и
Нека определим сумата от основните напрежения в случай на компресия на почвения слой без възможност за неговото странично разширение, подчертавайки елементарния паралепипед, който при условията на този проблем ще изпитва само по-нормални (основни) напрежения
Тъй като хоризонталните деформации (разширение на почвата в страни) са невъзможни, хоризонталните относителни деформации ще бъдат равни на нула, т.е. , откъдето следва, че . В допълнение, от условието за равновесие, което имаме
Известно е, че относителната деформация на еластично тяло в съответствие със закона на Хук се намира от израза 
Където е модулът на еластичност на материала, е коефициентът на странично разширение на почвата (коефициентът на Поасон). Замествайки в този израз , , , получаваме
Къде е коефициентът на страничен натиск на почвата в покой, т.е. при липса на хоризонтални движения