Maaperän lujuusominaisuudet

Lievän ja tavanomaisen maaperän lujuusominaisuudet ovat erityinen tartunta ja sisäisen kitkan kulma, jotka riippuvat pääasiassa niiden kosteudesta, rakenteellisesta lujuudesta ja vähemmässä määrin tiheydestä. Liukenemisen maaperän kosteuden lisääntymisellä, kunnes täysi vettä kyllästyy, tarttuvuus vähenee 2-10 kertaa, sisäisen kitkan kulma 1,05-1,2 kertaa. Rakenteellisen lujuuden, lujuusominaisuuksien ja erityisesti adheesion lisääntyessä lisääntyy. Kuten perinteisissä maissa, tiheyden kasvaessa tarttuminen ja sisäisen kitkan kulma lisääntyvät.

Edellä mainittujen ominaisuuksien mukaan maaperän lujuusominaisuudet on määritettävä ottaen huomioon niiden kosteuden aste ainakin kahdessa tilassa: luonnollisella tai vakaan tilan kosteudella, joka on rakenteilla ja toiminnalla ja vedellä kyllästetyssä tilassa. Riittävän suuri määrä tutkimuksia on suositeltavaa määrittää indikaattorit vaihtelevien kosteustason nousun suhteen kosteuden riippuvuuksien saamiseksi vaihteluvälin vaihtelusta luonnollisesta täyteen veden kyllästymiseen.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että luonnollisen rakenteen veden kyllästymisessä esiintyvien pohjavesien lujuusominaisuudet riippuvat pitkälti leikkaustestien olosuhteista ja erityisesti esikompaktion paineesta. Tutkimustulosten analysointi antaa meille mahdollisuuden tunnistaa kolme luonteenomaista muuttumisvaihetta sakkausmaalien lujuusominaisuuksissa.

Vaiheessa I, kun esipaine paine nollasta arvoon, joka on lähellä alkuperäistä alipainepainetta, tartunta kasvaa ja sisäisen kitkan kulma vähenee hieman. Tämä johtuu ilmeisesti siitä, että pienillä sulkemispaineilla ja ilman sakkautumista maaperän luonnollinen rakenne ei ole käytännössä häiriintynyt ja N. Ya Denisovin mukainen sekundaarinen (sementoituva) adheesio säilyy ja ensisijainen (intermolekulaarinen) adheesio, joka johtuu tiettyjen tiheyden lisääntymisestä ja maaperän hiukkasten konvergenssi kasvaa, mikä lisää tarttuvuuden kokonaisarvon kasvua. Samanaikaisesti jotkin maaperän tiivistyminen tässä vaiheessa johtaa pienien hiukkasten osittaiseen tunkeutumiseen suuriin huokosiin, liukuvat pinnat tasoitetaan, mikä aiheuttaa sisäisen kitkan kulman pienenemisen.

Vaiheessa II, kun esipaine paine nousee 0,2-0,25 MPa: iin ja maaperän samentumisen vastaava vaihe, maaperän olemassa oleva rakenne tuhoutuu. Tämän seurauksena sekundaarinen adheesio pienenee jyrkästi, ja siitä huolimatta, että primaarisen adheesion vähäinen kasvu maaperän hiukkasten lähentymisestä sen tiivistämisen aikana, koko tarttuvuus pienenee. Kasvavan paineen avulla tarttuvuuden vähenemisen voimakkuus vähenee. Sisäisen kitkan kulma tässä vaiheessa, koska maaperän sakeutumisesta johtuva tiheyden aste kasvaa merkittävästi ja maaperän hiukkasten välisten yhteyksien määrän lisääntyminen kasvaa.

Vaiheessa III alentamisen ilmenemisen ja siirrännäisen tiivistysvaiheen alkamisen jälkeen hiljattain muodostuneen maarakenteen tiheyden aste on hieman kasvanut. Maaperän tiivistymisen yhteydessä sekundaarinen kahva laskee edelleen ja primääri kasvaa. Niiden suhde ja määräytyy koko kytkennän suuruudella, joka on pääsääntöisesti lähes vakio. Samalla sisäisen kitkan kulma tässä vaiheessa johtuen lievästä tiheysasteen kasvusta ja hiukkasten välisten kontaktien määrän kasvusta kasvaa edelleen.

Kun otetaan huomioon edellä mainitut seikat, riippuen tehtävistä maaperän lujuusominaisuuksien ja työskentelyolosuhteiden määrittämiseksi perustusten alapuolella tai maaperän massassa on suositeltavaa suorittaa leikkauslaitteiden leikkauskojeet seuraavien kolmen järjestelmän mukaisesti:
Ensimmäinen järjestely on hidas muutos täydellisessä konsolidointiolosuhteissa (näytteiden alustavalla tiivistämisellä) luonnollisessa tai vakaassa maaperän kosteudessa, jonka testit vastaavat maaperän liukenemista ja samentumista, ja niitä käytetään pääasiassa laskemalla perusteet luonnolliseen kosteuteen.

Toinen järjestely on hidas siirtyminen täydellisessä konsolidointiolosuhteissa maaperän täydellisellä veden kyllästymisellä, ts. Maaperän olosuhteissa sen samentumisen jälkeen, joiden perusteella lujuusominaisuuksien määrittämiseen käytetään pohjan laskemista koskevia tapauksia maaperän liotuksen yhteydessä ja oletukset mahdollisista sakeutumisarvoista.

Kolmas järjestely on nopea muutos epätäydellisen konsolidoinnin olosuhteissa (ilman näytteiden esikompensointia) maaperän täydellisellä veden kyllästymisellä. Tämän järjestelyn mukaiset testit vastaavat maaperän istutusprosessin tilaa ja niitä käytetään laske- malla pohjarakenteita, joita tahattavat maaperät ovat taivutettuna niiden liotuksen ja sakeuden prosessissa.

Maaperän lujuusominaisuudet, menetelmät niiden määrittämiseksi laboratoriossa ja kenttäolosuhteissa. Peruskuviot

Leikkausvastus on indikaattori maaperän lujuudesta, johtuen hiukkasten välisestä kitkasta ja niiden välisistä rakenteellisista suhteista. Näytteen testaus suoritetaan useimmiten leikkauslaitteet suoraa tason leikkausta.

1 - maaperäyte, 2 leikkauspinta; 3 - split hiha, 4 - mäntä.

Leikattavan leikkuujäljen N kautta nostetaan pystysuora kuorma maaperän näytteeseen ja voimakkuutta T kasvatetaan, kunnes näytteen toisen osan viisto (liukuu) tapahtuu toisella puolella. Useiden näytteiden testauksen seurauksena riippuvuus saadaan lopullinen leikkausvastus normaalista jännitteestä, missä on näytealue. Edellä mainittu riippuvuus oletetaan olevan lineaarinen (Coulombin laki): jossa c on erityinen adheesio hiekalle c = 0; φ on sisäisen kitkan kulma.

Leikkausvastus voidaan myös tutkia kolmioakselisessa puristuslaitteessa - stabilometry, jossa sivuttainen paine σ syötetään sylinterimäiseen näytteeseen käyttäen nestettä2, ja aksiaalinen jännite σ1 kunnes näytteen hävittäminen tapahtuu. Rakentamalla tangentti Mora-ympyröille löytää riippuvuus -.

Käytännössä käytetään laajasti maaperän voimakkuuden arviointia koskevia geologisia ja geologisia tutkimuksia pyörivä viipale (juoksupyörä) ja staattinen äänimerkki (Probe).

Yhdessä tapauksessa 4-laakerin siipipyörä puristetaan maahan ja pyörii akselin ympäri. Lopullinen leikkausvastus (ilman kitkaa ja tarttumista) määritetään kaavalla:

, missä on suurin voimanvoimakkuus, joka tarvitaan juoksupyörän pyörittämiseen maahan; B - juoksupyörän koosta riippuva vakiokerroin

Staattisen tunnistuksen avulla maadoitetaan tavanomainen kartiomainen anturi. Vastuksen avulla (N on voima, joka vaaditaan upottamaan koetin maahan, A on koettimen alue), käyttäen kaavioita, määrittele sisäisen kitkan kulma ja erityinen tarttuvuus.

6. Millaisen maaperän maaperä on tärkein laskettaessa kellarisade? Määritä määritysmenetelmät laboratorio-x- ja kenttäolosuhteissa ja määritä mittausvärit eri maaperälle.

Maaperän puristettavuus - kyky

e = Si / h0. Rakenna puristuskäyrä

S - näyte sedimentti; e on huokoisuuden kerroin; p on männän alla oleva paine, N on mäntään vaikuttava voima; Ja - mäntäalue.

Tietyllä painealueella riippuvuus johtaa lineaariseen, saadaan maaperän muodonmuutos, kissa. käytetään laskeakseen sedimentin perusrakenteita:

β - otetaan huomioon näytteen poikittaisten muodonmuutosten puuttuminen testien aikana: β = 1- (2 v 2 / 1- v 2) v - Poissonin suhde

Kenttätestit - kuolevat. Maaperätesti staattisella kuormalla: 1 - ankkuri; 2 - liitin 3 - työntövoima; 4 - leima dia. 0.8m.

Leiman kuormitus lisääntyy portaittain. Sekoittimen S lasku mitataan. Jokaisessa vaiheessa odotetaan saostumisen stabilointia (0,1 mm 0,5-2 tunnissa). Rakenna kaavio. P-paine leiman alla.

w - leiman muotoon ja jäykkyyteen
MD - naib luotettava, mutta kallis, antanut tärkeitä rakenteita

Testit pressiometrillä: a) rengasmainen - kuoppa porataan, koetin upotetaan ennalta määrättyyn syvyyteen, nestettä pumpataan sisäpuolelle, kuori on> V ja tiivistää maaperän; b) tasomainen pressiometri: koetin - I-palkki, jossa on liukupalat. Poraa hyvin

Maaperän lujuus ja muodonmuutosominaisuudet

Maaperän lujuus määrää sen kyvyn pitää rakenne pystyasennossa. Se riippuu lujuusominaisuuksista, kuinka syvällinen säätiö on, kuinka korkea rakenne voi olla. Maaperän lujuus tarjoaa seinämien pystysuoran aseman, taivutusten, halkeamien, sumentumien ja muiden pääomavaurioiden puuttumisen. Miten maaperän lujuusominaisuudet määritetään? Mitä laitteita ja menetelmiä käytetään maaperän laadun tutkimiseen ennen pääoman rakentamista?

Kuinka määritellä voimaa?

Materiaalin lujuuden määrittämiseksi se altistuu kuormalle ja kuormituksen jälkeen esiintyvien muodonmuutosten läsnäolo ja koko valvotaan. Materiaali voi kestää tietyn kuorman muuttamatta muodonmuutoksia ja muodonmuutosta tai muodonmuutosta ulkoisten voimien vaikutuksesta.

Maaperä tai maaperä ovat materiaaleja, joilla on tietty lujuus ja vastustus muodonmuutokseen. Tiheä maaperä (savi) pitää kuorman hyvin ja ei vääristy. Loose maaperä (hiekka) ei kestä kuormaa, liikkuu ja aiheuttaa rakenteen seinämien tuhoutumisen. Lisäksi kyky olla kuormittamatonta deformoitumista riippuu maaperän kunnosta (veden kyllästyminen, huurteen tunkeutuminen). Millaisia ​​kuormituksia maa on kestettävä rakennusperustan alla?

Kuormitukset kestävät rakennuksen

Rakennukseen vaikuttavat pystysuuntaiset kuormat (ilmakehän paine, lumi, sade) ja vaakakuormat (tuulen paine). Siksi laboratorio-instrumenttien testaus määrää maaperänäytteiden kyvyn kestää pystysuorat ja horisontaaliset kuormat. Testi määrittelee myös kriittisen arvon, jolla maaperä näyte tuhoutuu (siirretään, saa merkittävän muodonmuutoksen tai murentuu).

Maaperän lujuusominaisuuksista tärkein vastus tangentiaalisille (leikkaus) muodonmuutoksille (horisontaaliset kuormat).

Maaperän lujuuden laboratoriotestit

Maaperän lujuusominaisuuksien määrittämiseksi tehdään maaperänäytteiden laboratoriokokeita erikoislaitteilla. GOST 12248-96 määrittää menetelmät ja menetelmät.

Useammin testaus suoritetaan laitteella, joka käyttää leikkausvoimaa yhdessä tasossa. Tätä tutkimusta kutsutaan "yhden tason leikkausmenetelmäksi". Ensin maaperänäytteisiin kohdistetaan vaakasuora leikkauskuormitus (vähintään 3) ja lisää sitä kunnes näyte tuhoutuu. Tämän jälkeen kolmelle muulle maaperäyhdistelmälle kohdistuu pystysuora kuorma ja lisää sitä myös siihen asti, kunnes näyte tuhoutuu.

Kuorman hidas nousu 0,1 asteen välein (jossa "a" on ilmakehän paine). Kuormaa nostetaan, kunnes näyte kaatuu tai sen muodonmuutos (leikkaus) ylittää 5 mm.

Laboratoriotestin aikataulu

Tutkimustiedot on piirretty, missä akseleilla ne ilmaisevat kuorman koon (leikkausvoiman) ja leikkausmäärän. Tämän kaavion mukaan määritetään maaperän sisäinen kitka, erityinen leikkausvastus ja sen erityinen tarttuvuus.

Saatuja lukuja verrataan GOSTin määriteltyjen maaperän nimetyille hyväksyttäville ominaisuuksille. Kun olet antanut suosituksia mahdollisuudesta rakentaa rakennus tähän maahan.

Maaperätutkimuksen laboratoriossa

Milloin tutkimusta

Maaperän lujuusominaisuuksien tutkiminen suoritetaan geologisen etsinnän aikana ennen rakennuksen rakentamista. Tämä on erityisen tärkeää monikerroksisille rakennuksille, joilla on huomattava paino ja joiden on kestettävä suuria tuulikuormia.

Maaperän näytteenotto instrumenttien testaamiseen on nimeltään monoliitti. Se otetaan kuopista - kaivoista, joiden syvyys on yhtä suuri kuin tulevan kodin perustan syvyys. Maaperäyte otetaan 1-2 metrin välein pitkin kaivon syvyyttä. Tutkimustuloksina näytteitä otetaan maaperän ehjällä sisärakenteella (ilman kaivamista, löystymistä jne.).

Näytteet, jotka suoritetaan näytteillä kuivalla ja vedellä kyllästyneellä (märällä) tilalla, sekä esipuristetuilla näytteillä tai ilman niiden etukäteen tapahtuvaa tiivistymistä.

Geodeettinen älykkyys. Näyttää siltä, ​​että näyte on maaperä

Voima-testaimet

Laboratoriotutkimukseen käytetään seuraavia välineitä:

  • Puristuskompressiolaite GT1.1.4 - mittaa maaperän epämuodostuvuuden ja samentumisen.
  • Kolmen akselin puristusasetukset GT0.3.10, GT0.3.13, GT0.3.14.
  • Yksikäyttöiset leikkaukset GT0.2.1., GT1.2.9.
  • Näytteiden alustavan tiivistymisen asennus GT1.2.5. ja laite tiivistämiseen GT1.4.1
  • Yksinkertaiset puristusasetukset GT0.5.3., GT0.5.4
  • Puristus- ja jännitysten asennus kalliorakenteen tutkimiseen GT0.6.3., GT0.6.4.
  • Yksitasoisen leikkauksen asennus pakastetulle maaperälle GT0.2.2.
  • Näytteenvalmistuslaitokset.
Yksittäisen tason leikkaus

Laboratoriotutkimusten avulla määritetään maaperän lujuusominaisuudet.

Maaperän lujuus: ominaisuudet

Maaperän muodonmuutosominaisuudet mitataan seuraavilla indikaattoreilla:

  • Maaperän lujuus - kyky vastustaa ulkoista vaikutusta - arvioidaan yksivaiheisella puristuslujuudella (suurin kuorma, jonka maaperä kestää ilman tuhoa). Mitattu MPa: ssa.
  • Kitkakulma riippuu maaperän tyypistä, hiekkakiveissä se on 25-45 yksikköä, silty-savien osalta se on 7 - 30 yksikköä. Myös maaperän lujuusominaisuuksien indikaattori on sisäisen kitkan kerroin.
  • Erityinen tartunta - tiettyjen sidosten resistenssi maaperän sisällä hiukkasten liikkumiseen. Mitattu kPa tai kgf / cm2.
  • Muodonmuutosmoduuli E (maaperän luonteen jäykkyys) - kannan riippuvuuskerroin stressiin.

Maaperän lujuusominaisuudet voivat vaihdella vuodenajasta, veden kyllästymisestä ja lämpötilasta riippuen.

Mikä vaikuttaa maaperän lujuuteen?

Mikä vaikuttaa maaperän muodonmuutosominaisuuksiin:

  • Maaperän granulometrinen koostumus (hiukkasten koko). Mitä pienempiä hiukkasia, sitä suurempi tiheys ja sitä alhaisemmat muodonmuutosominaisuudet.
  • Maaperän huokoisuus (mitä tiheämpi maaperä, sen lujuusominaisuudet ovat suuremmat ja alempi kyky muovautua kuormitettuna).
  • Maaperän kosteus (maaperän kastuminen vähentää lujuusominaisuuksia).
  • Pohjaveden värähtelyt (kohottaminen vähentää maaperän lujuusominaisuuksia).
Työntekijöiden työ - rakentamisen alku

Maaperän muodonmuutosominaisuuksien määrittäminen vaatii ammattitaitoa ja geologisia laskelmia.

Maaperän lujuusominaisuudet

Määritä pinnoitteen pinnan pienin korkeus pohjaveden tai maapinnan yläpuolella taulukon 21 mukaisesti.

Maaperän työskentelykerros

Pienin pintapaikan korkeus maasto-ilmastovyöhykkeillä

Huomautus: linjan yläpuolella - pinnoitteen pinnan korkeus pohjaveden, vorhovodokin tai pitkäkestoisen pintaveden yläpuolella; linjan alapuolella - sama, maanpinnan yläpuolella alueilla, joilla ei ole varmuutta pintavedestä tai lyhytaikaisen pintaveden tason yläpuolella (alle 30 päivää).

Työkerrokselle asetetaan erityisvaatimukset: työkerroksen maaperän on oltava ei-krakkaavaa, turvottamatonta, ei uppoavaa.

Maaperän tyypin ja alatyypin mukaan liitteen 2 taulukon 7 mukaan maaperäryhmä määräytyy heilutuksen mukaan.

Taulukon 6 maaperaryhmälle määrittelemme heilutuksen asteen.

Johtopäätös: koska annettu maa täyttää (ei täytä) vaatimuksia, on suositeltavaa pystyttää työkerros tästä maaperästä (ei tarkoituksenmukaista)

Jos on mahdotonta ja kohtuutonta täyttää edellä määritellyt vaatimukset, on ryhdyttävä toimenpiteisiin työkerroksen lujuuden ja stabiilisuuden varmistamiseksi tai jalkakäytävän vahvistamiseksi:

Jäätymissuoja;

Tieliikenteen veden lämpöjärjestelmän hallitseminen vedenpitävällä, lämpöeristetulla, tyhjennys- tai kapillaari-keskeytyvien välikerrosten avulla;

Työkerroksen maaperän vahvistaminen ja parantaminen käyttämällä sideaineita, hiukkasten lisäaineita jne.;

Lujittavien kerrosten käyttö;

Pohjaveden pinnan laskeminen vedenpoistolla;

Pohjamaalin erityisleveyden käyttö sen suojaamiseksi pintavedeltä (tasoitetut rinteet, bermit);

Jalkakäytävien rakentaminen teknisellä taukolla tai kahdessa vaiheessa.

Tapahtumat nimetään SNiP: n ja teknisten ja taloudellisten laskelmien mukaan.

Rakennuksen SNiP: n mukaan pinnoitussillat, jotka ovat pituudeltaan yli 2 metriä (laskeutumista tukiasemasta) ja joiden lasku on vähintään 2 metriä pitkin, on suunniteltava krakkaamattomista tyhjennysmaidoista.

Peltopintojen suunnittelua heikoilla syillä olisi määriteltävä laskutoimituksilla perusteltuja erityistoimenpiteitä, jotta heikosta maaperästä voidaan käyttää pohjalla (kaltevuus, sivuprovisilaite, tilapäinen ryhmittely, pengerteen polkumyynnin säätö, pystysuora vedenpoistolaite, pylväsporaukset, paalusäätiö, kevyt laite pengerretsit, geotekstilien välikerrosten pintarakenteiden vahvistaminen jne.)

Maaperän leikkausvastus. Maaperän lujuusominaisuudet.

Maaperän kestävyyden tutkiminen erilaisten rakenteiden vaikutuksista johtuviin leikkausvoimiin on erittäin tärkeää perusmäärien vakauden laskemiseksi (emästen kantavuus), rinteiden vakauden arvioimiseksi, maaperän paineen laskemiseksi seinämille ja muille teknisille laskelmille.

Tällä hetkellä ei ole mitään yksittäistä näkökulmaa saviakkien resistenssin luonteesta leikkaukseen. Jotkut tutkijat uskovat, että savikerrosten vastustuskyky leikkaukseen johtuu vain hiukkasten välisestä tarttuvuudesta, jonka indikaattori on tarttuvuuskerroin. Toiset taas uskovat, että savikivien vastustuskyky leikkaukselle riippuu sekä kitkavoimista että tartuntavoimista. Maassa vaikuttavat kitkavoimat osoittavat sisäisen kitkan kulman ja kitkakertoimen.

Johtuen siitä, että savi-kiven vastustuskyky leikkaukselle on epäselvä ja sen ehdollinen erotus sisäiseen kitkaan ja adheesioon, jotkut tutkijat ehdottavat tämän erottamisen kokonaan luopumista ja luonnehtivat savi-leikkausvastuksen niin sanottua leikkauskulmaa φ vastaavasti, tämän kulman tangenttia kutsutaan leikkauskertoimeksi tgφ.

Saman maaperän leikkausvastus ei ole vakio ja riippuu maaperän fysikaalisesta kunnosta - luonnollisen rakenteen, tiheyden, kosteuden ja testaustuotannon olosuhteiden häiriöistä (laitteen rakenne, näytteen koko, leikkausnopeus jne.). Luotettavien tietojen saamiseksi leikkauskoe olisi aina suoritettava mahdollisimman lähellä maaperän työolosuhteita rakenteen tai rakenteen alla.

Leikkauksen maaperän kestävyysindikaattorit määritetään eri tavoin, joista kolme on ryhmää:

• menetelmät leikkausvastuksen määrittämiseksi pitkin yhtä tai kahta esiasennettua tasoa leikkauslaitteissa;

• menetelmät leikkausvastuksen määrittämiseksi murskaamalla yksiakselisen ja kolmioaksisen puristuksen yhteydessä;

• menetelmä leikkauksen kestävyyden määrittämiseksi kaltevuuskulmassa.

Ensimmäisen ryhmän menetelmät voidaan puolestaan ​​jakaa kahteen alaryhmään:

a) poikittaiset leikkausmenetelmät äärellisellä leikkausvoimalla;

b) rengasliukumenetelmät ääretön (suljettu) leikkausvoima.

Maaperän laboratoriotestit kitkan ja tarttumisen indikaattoreiden määrittämiseksi poikittaisen leikkausmenetelmän avulla suoritetaan leikkaamalla useita näytteitä tutkittavasta maaperästä. Tässä tapauksessa, riippuen näytteen alustavan valmistelun luonteesta kokemukseen, on:

a) normaalisti puristettujen näytteiden siirtyminen (täydellinen tiivistys), kun esikokemusnäytteet esipakataan eri kuormituksilla konsolidointiprosessin loppuun asti; kukin näyte leikataan samassa pystysuorassa kuormituksessa, jonka alle se oli esipakattu;

b) supistettujen näytteiden siirtyminen, kun näytteet esipakataan ennen konsolidointiprosessin loppua ja siirretään ilman kuormaa tai pienemmillä kuormilla;

c) epätäydellisten näytteiden leikkaus (epätäydellinen tiivistyminen), kun näytteitä ei ole esipakattu tai tiivistetty lyhyessä ajassa, jolloin koko konsolidointia ei tapahdu; leikkaus tehdään eri pystysuorilla kuormituksilla.

Riippuen leikkausvoiman käytön nopeudesta kokemusprosessissa, erotetaan hitaasti muutos ja nopea siirtyminen. Hiljaisella siirtymällä leikkausvoimaa kasvatetaan vasta tämän voiman edellisen vaiheen aiheuttaman muodonmuutoksen lopettamisen jälkeen. Nopean leikkauksen ansiosta leikkausvoiman lisääntyminen tuotetaan nopeasti odottamatta muodonmuutosten lopettamista.

Maaperän lujuusominaisuudet.

Maaperän fysikaalisten ominaisuuksien indikaattorit määritetään joko maaperänäytteissä, jotka on otettu luonteeltaan ryhmään tai suoraan testaamalla maaperä, joka on maaperässä, eli kenttäolosuhteissa. Testattaessa tulee noudattaa asianomaisten valtion standardien vaatimuksia, jos niitä on, tai osastojen sääntelyasiakirjoja. Testauksessa käytetään kiinteitä tai kenttälaboratorioita. Suorat testausmenetelmät ovat edullisia, mutta joissakin tapauksissa käytetään välillisten tutkimusmenetelmien tuloksia.

Matemaattisten tilastotietojen tulosten myöhempiä keskimäärää pidetään vähimmäisvaatimuksena 6 määritelmää. Kuitenkin mitä suurempi on metrijärjestelmän tilastollisen määrityksen kaavassa annettujen määritelmien tulosten määrä, "tarkempi" tulos on. Prosessointi tuo esiin tämän taulukon kuvaavan yksittäisen tilastopopulaation tulokset. Jos indikaattorin yksittäisten arvojen muutoksessa on kaava, jota me kiinnostaa pisteestä toiseen samaan suuntaan, niitä ei voida syöttää yhteen tilastolliseen joukkoon tavallisella tavalla.

Maaperän fyysisten ominaisuuksien indikaattorit (ominaisuudet) määritellään normatiivisiksi.

Säännöt ovat indikaattoreiden tai ominaisuuksien keskiarvot, jotka on määritelty aritmeettiseksi keskiarvoksi.

Tyypilliset maaperän lujuusominaisuudet:

Leikkauslaitteessa suoritetut testit suoralla tasomaisella leikkauksella sylinterimäisestä maaperänäytteestä suoritetaan laboratoriossa.

Kolmeakselisen puristuksen (stabilometrin) laitteissa tehdyt testit. Testimenetelmä heijastaa eniten maaperän työtä pohjassa. Maadoittaessa laitetta luodaan kolmiakselinen jännitystila jännitteen jokaisen komponentin mittauksen kanssa. Laitteen suunnittelussa voidaan määrittää: neutraali tai huokospaine näytteestä, näytteen pituussuuntainen ja poikittainen muodonmuutos, näytteen tilavuuden muutos valuminometrissa.

Tämän laitteen lujuusominaisuuksien lisäksi voit määrittää muodonmuutosominaisuudet (Poissonin suhde, muodonmuutosmoduuli).

Testit yksiakselisen puristuksen aikana. Suoritetut tulenkestävät ja kiinteät savet, jotka säilyttävät muodon hyvin näytteen käsittelyn jälkeen. Näytteet tehdään sylinterin muodossa, jonka koko on h = (1,5 - 2,0) d. Näytteiden tuhoutuminen tapahtuu hauraalla materiaalilla tasoa pitkin, jolloin tangentiaaliset jännitykset saavuttavat lopullisen leikkausvastuksen. Tämän tason kaltevuuskulma on 45 astetta.

Paddle tests - suoritetaan kenttäolosuhteissa maaperä, josta on vaikea ottaa näytteitä häiritsemättä luonnollista rakennetta (turvetta, siltaa, vesipitoisia savimaita). Testausta varten kaivetaan pieni reikä, instrumentin risti painetaan maahan ja vääntömomentti on kiinteä, jolloin terää leikataan terällä pitkin lieriömäistä pintaa. Testituloksia käytetään sisäisen kitkan ja tarttumisen laskemiseen.

Ball-leimausmenetelmä. Sitä käytetään määrittämään tarttuvuus koesiveille (savi) ja viskoosille (jäinen, permafrost). Testit koostuvat pallomaisen leiman työntämisestä jatkuvalla kuormalla P tutkittavalle maalle ja mittaamalla sateausaika S. Suunnitteluvastus lasketaan kaavalla:

, jossa B on leiman halkaisija.

Testit siirtymistä kaivoista. Käytetään pääasiassa karkeille maille, mistä on mahdotonta valita laboratoriotestejä. Nämä testit ovat samanlaisia ​​kuin testit leikkauslaitteessa.

18. Jäykkien sidosten maaperän muodonmuutosominaisuudet (Youngin moduuli, Poissonin suhde).

19. Adheesion ja sisäisen kitkan käsitteet.

5. Suodatuksen vakauttamissuhde

Maaperän muodonmuutokset ovat seurausta prosessista, joita syntyy maaperässä syntyvän jännitystilan vaikutuksesta ulkoisella kuormituksella. Maaperälle levitetyt ulkoiset kuormat aiheuttavat kiinteiden mineraalihiukkasten, niiden rakenteellisten aggregaattien, keskinäisen siirtymisen. Maaperän kuormituksen tasaisella kasvulla on jännitystilan kolme vaihetta: 1) tiivistysaste; 2) vaiheittaiset siirtymät; 3) tuhoutumisvaihe tai pursotusvaihe. Ensimmäisessä vaiheessa havaitaan maaperän tiivistymistä, ja muodonmuutosnopeus laskee ajan myötä, lähestyy nollaa. Tässä vaiheessa jännitysten ja kantojen välinen suhde voidaan olettaa riittävän lineaariseksi riittävällä tarkkuudella. Muoviset muodonmuutokset aiheuttavat hiukkasten ominaisuuksien, koon ja muodonmuutoksen maahan. Maakarkaus ei pysty palaamaan alkuperäiseen tilaansa, niin sanotut jäännösmuodostumat ilmenevät, jännitysten ja kantojen välinen suhde menettää lineaarisen luonteensa. Kolmannessa vaiheessa on luonteenomaista voimakas lisääntyminen muodonmuutosten määrässä ja maaperän turvotus kellarin kehän sivuille. Deformaatiot tapahtuvat yhtäkkiä ja katastrofaalisesti kasvavat. Tämän vaiheen sedimentit ovat merkittäviä. Loppujen lopuksi maaperässä voi esiintyä seuraavia muodonmuutoksia: 1) elastinen, mikä johtuu mineraalien kideraattojen siirtämisistä; 2) jäännökset, jotka johtuvat: a) adsorptio-ilmiöistä (muutokset vesikalvojen paksuuteen rakenteellisten elementtien välisissä yhteyksissä); b) rakenteellisten elementtien suhteellisen sijainnin muutos; c) muoviset muodonmuutokset; mineraalien kidehilan elementtien peruuttamattomat siirtymät; d) pseudoplastiset muodonmuutokset, jotka esiintyvät virtaavissa ja savimaissa, muuttamatta niiden tilavuutta.

Maaperän läpäisevyys.

Tilavuuden maaperäosassa on kiinteät mineraalihiukkaset ja muut huulet, jotka aiheuttavat veden läpäisevyyttä. Eri tyyppisellä maaperällä on erilainen vedenläpäisevyys. Kaikki muut asiat ovat tasavertaisia, hiekkapohjaiset maaperät ja vähemmän saviä parantavat veden läpäisevyyttä.

Maaperän läpäisevyyttä kutsutaan sen kyvyn läpäistä itsensä vapaan painovoiman avulla paineen eron vaikutuksen alaisena. Monet rakenteiden vakautta edistävät prosessit, mukaan lukien:

pohjan (maaperän) tiivistymisnopeus;

maaperän tukkeutuminen - pienien hiukkasten liikkuminen tai poisto pitkin suuria hiukkasia muodostamia huokosia suodatusvirtauksen vaikutuksesta;

maanjäristysilmiöt - maaperän massojen liikkuminen painovoiman tai ulkoisen kuormituksen vaikutuksesta.

Vapaa-gravitaatioveden liikkumista pohjavesissä kutsutaan suodatukseksi. Suodatus voi tapahtua eri suuntiin:

vaakasuunnassa (kuvio 5.15, a);

pystysuunnassa alas (kuvio 5.15,6);

pystysuunnassa ylöspäin (kuvio 5.15, c).

Kuva 5.15. Veden liikkeen rakenteet kiloina: l - maanäytteen pituus tai korkeus; ΔN on vesimerkkien ero ennen näytteelle saapumista ja poistumisesta

Näin ollen veden liikkuminen maahan tapahtuu siinä syntyvän painegradientin vaikutuksesta.

Veden siirto hiekka- ja savitynnyreissä pidetään rinnakkaisvesinä, ts. on laminaarinen liikkeen luonne, koska suodatusnopeus tällaisissa maissa on vähäinen.

Ensimmäiset veden suodatustutkimukset tehtiin ranskalainen insinööri A. Darcy vuonna 1854. Darcy havaitsi, että veden V tilavuus suodatettiin hiekalla täytetyn putken läpi, joka on verrannollinen sen poikkipinta-alaan, painehäviöön ja suodatuksen kestoon:

jossa kf on suodatuskerroin, cm / s (m / päivä); J - hydraulinen gradientti (kaltevuus), joka vastaa suodatusreitin paineen menetys:

jossa kƒ on putken poikkipinta-ala m2;
t on suodatusaika, s.

Suodatinkerroin on suodatusnopeus hydraulisella gradientilla, joka on yhtä suuri kuin yksi. Se on laajalti käytetty hydrogeologisten laskelmien käyttämisessä, se luonnehtii maaperän vedenläpäisevyyttä riippuen hiukkaskoon jakaumasta, tiheydestä ja huokoisuudesta. Suodatuskerroin määritetään laboratoriossa ja kenttäolosuhteissa.

Suodatinkerroin on suodatusnopeus hydraulisella gradientilla, joka on yhtä suuri kuin yksi. Se on laajalti käytetty hydrogeologisten laskelmien käyttämisessä, se luonnehtii maaperän vedenläpäisevyyttä riippuen hiukkaskoon jakaumasta, tiheydestä ja huokoisuudesta. Suodatuskerroin määritetään laboratoriossa ja kenttäolosuhteissa.

Tietyt maatyypit suodatuskertoimen keskimääräiset arvioidut arvot on esitetty taulukossa. 5.5.

Taulukko 5.5. Maaperän suodatuskertoimen arvioidut arvot

Maaperän lujuusominaisuudet ja indikaattorien määrittäminen

Maaperän voimakkuutta kutsutaan niiden kyvyksi vastustaa tuhoa. Yleensä maaperän tuhoutuminen voi johtua eri luonteesta (mekaaninen, lämpö, ​​sähköinen jne.), Minkä vuoksi ne tunnistavat asianmukaiset maaperän voimakkuudet tuhoisien vaikutusten luonteen mukaan. Suunnittelun geologisissa tarkoituksissa on ennen kaikkea tärkeää tietää maaperän mekaaninen lujuus, toisin sanoen niiden kyky vastustaa tuhoa mekaanisten rasitusten vaikutuksen alaisena. Jos maaperän muodonmuutosominaisuudet määritetään jännityksissä, jotka eivät johda tuhoutumiseen (eli alikriittiseen), niin maaperän lujuusparametrit vastaavat kriittisiä tuhoisat jännitykset ja määritetään lopullisissa kuormissa, jolloin joko keho jaetaan osiin (elastisille maaperäksi) tai peruuttamattomaan muotoonmuutokseen rungot muovisen virtauksen muodonmuutoksen seurauksena (muovisille maille).

Maaperän lujuuden fyysinen luonne määräytyy niiden rakenteellisten elementtien - kiteiden, jyvien, fragmenttien, aggregaattien ja hiukkasten välisten vuorovaikutusvoimien mukaan, ts. Riippuu rakenteellisten sidosten tyypistä ja ominaisuuksista. Mitä suurempi maapallon rakenneosien välinen vuorovaikutusvoima, sitä suurempi on sen vahvuus yleensä. Siksi kivikkoiset maaperät, joiden joukossa vallitsevat voimakkaat kemialliset (kiteytys- ja sementointirakenteet) rakenteelliset sidokset, ovat suuremmat kuin hajallaan olevat maaperät, joilla on heikot fysikaaliset ja fysikaalis-kemialliset rakenteelliset sidokset.

Koska erilaiset jännitykset voivat vaikuttaa maaperän testinäytteeseen (normaali, tangentiaalinen, volumetrinen tai niiden yhdistelmä), voidaan valita erilaisten kriittisten jännitysten tai niiden suhteiden lujuuden mittana tällaiset toimenpiteet ovat lujuuden parametreja.

Tähän mennessä on kehitetty yli kaksi tusinaa lujuusoloja, jotka kuvaavat saven ja hiekkasolujen käyttäytymistä. W.-F.:n ehdottaman luokittelun mukaan Chen, kaikki maaperän jännitystilat voidaan jakaa yksi- ja kaksiparametrisiin malleihin. Yhden parametrin mallit sisältävät Codin, Misesin, Ladein ja Duncanin vahvuusolosuhteet. Kaksiparametriseen malliin sisältyvät Mohr-Coulombin, Drucker-Pragerin, R. Lade, M.V. Malyshev et ai. Julkaisemisen jälkeen W.-F. Chen läpäisi monia vuosia (1984), ja tämän ajan kuluessa on ehdotettu voimakkuusolosuhteita tai maamallia, jota voidaan kutsua moniparametriksi. Niistä monimutkaisimpiin kuuluu jopa 6 itsenäistä parametria, jotka on määritetty hyvin monimutkaisista ja kalliista kokeista. Voimakkuusolosuhteiden vaihtelusta huolimatta käytännössä vain muutama niistä käytetään. Tämä on ensisijaisesti Mohr-Coulombin lujuustila, Cap-malli ja monipintainen malli (Prevost, 1977, 1985; Dafalias, 1985). Viimeiset kaksi maamallien mallia ovat monimutkaisemmat ja eivät salli liuosten hankkimista analyyttisessä muodossa, joten niitä käytetään epälineaarisessa mekaniikassa ja ongelmien numeerisessa ratkaisussa [5].

Maaperän voimakkuuden arvioinnissa käytetään useimmin rajatilan teoriaa, jonka mukaan määritetään tiettyjen kriittisten (raja) jännitysarvojen parametrit, jotka maaperänäytteestä kestää ilman tuhoa. Voimakkuuden rajat ovat ne rajat, joiden yläpuolelle maaperän tuhoaminen tapahtuu eikä se ymmärrä sille kohdistettuja voimia. Parametrien kriittiset arvot vastaavat maaperän eri tyyppisiä jännitystiloja, joihin se voi olla, ja joille voidaan ominaista pääjännitysten σ1, σ2 ja σ3 ja σ1, σ2 ja σ3 arvot, koska tällaisia ​​olosuhteita pidetään useimmiten (Kuva 8.27):

• koneen siirtymä (σ1> 0, d> 0, kuva 8.27, a);

• yksiakselinen jännite σ1 0, σ2 = σ3 = 0, kuv. 8,27, c)

• kolmioaalinen puristus (σ2 = σ3 ≠ σ1> 0, kuva 8.27 (g, d, e).

Kuva 8.27. Kokeiden järjestelmät: pas shear (a): yksiakselisessa jännityksessä (b); yksipuolinen puristus (c): kolmiosainen puristus: maaperän liukenemattoman voimakkuuden määrittämiseksi (g): hiekka- (d) ja savi (e) maaperän kuivatuslujuus [5]

Hajaantuneiden maalien lujuusominaisuudet (sisäisen kitkan kulma on 0,5, orgaaniset ja orgaaniset maaperät, joiden osalta kenttäkokeiden tai laboratoriokokeiden näytteenoton vaikeus on vaikea, voidaan määrittää näiden ominaisuuksien lujuusominaisuudet c) näiden maaperien emästen määrittelemiseksi stabiloimattomassa tilassa pyörivä viipaleen kenttämenetelmä kaivoissa tai ryhmässä.

Arvot (riisihiekka ja savimaat II- ja III-tasoisten rakenteiden tasolle voidaan määrittää kenttämenetelmillä, jotka ovat translaatio- ja rengasmaisia ​​leikkauksia kaivoissa. Samanaikaisesti 11 vastuuntatason rakenteille saadut arvot ovat 300

Näin ollen, jos laskeutumisnopeuden lasku- tai kantavuustilavuuden laskemisessa otetaan huomioon purskepaine, lujuusparametrit otetaan tehokkaissa rasituksissa; jos huokospaine ei ole otettu huomioon, niin kokonaan.

Kuormituksen luonne, joka vaikuttaa myös maaperän lujuusparametreihin, ilmenee eri tavoin ulkoisten jännitysten siirtämiseksi maahan. Ne voivat olla staattisia (jatkuvien tai hitaasti vaihtelevien kuormitusten vaikutuksen alaisina) tai dynaamisina (muuttujien, syklisten, jaksottaisten, impulssikuormien jne. Vaikutuksen alaisina). Saman maaperän tuhoamisominaisuudet ja -mallit staattisissa tai dynaamisissa olosuhteissa ovat erilaiset, joten dynaamisissa vaikutuksissa maaperän lujuutta tutkitaan erityisillä menetelmillä.

Mikä määrää maan voimakkuuden

Maaperän rooli rakentamisessa

Maa on rakennuksen pohja, se ei ole näkyvissä, se on rakenteilla, mutta sen rooli rakentamisessa on valtava. Pohjan vahvuudesta riippuu rakennuksen elämä, kuinka paljon talo pysyy, kuinka monta maanjäristystä se kestää. Tulevan rakennetun rakenteen vakaus ja kestävyys vaikuttavat maaperän lujuusominaisuuksiin, jotka ovat vastuussa sen varmistamisesta, että rakennus ei uppoudu tai kallistu.

Maaperänäytteiden kuormitusmallit: a - todellinen kolmio-puristus; b - tasomuodonmuutos; b - kolmiakselinen puristus.

Maaperällä on muodonmuutosominaisuuksia, joita ei pidä unohtaa!

Pohjan lujuus riippuu siitä, kuinka paljon rasitusta se kestää ilman siirtymistä tai muodonmuutosta. Muista Pisan torni, joka joka vuosi yhä enemmän loitsee maahan. Tämä tapahtui, koska tämän legendaarisen tornin luoma arkkitehti ei ottanut huomioon sitä, että tornin alla oleva maaperä ei ole riittävän vahva tällaiselle rakenteelle.

Maaperän lujuusominaisuuksien määrittäminen tietyllä luotettavuudella.

Tällaisten tapahtumien välttämiseksi on täytettävä tietyt standardit - GOST. Jos rakentajat ja arkkitehdit eivät ottaneet huomioon maaperän muodonmuutosominaisuuksia ja ulkoisten tekijöiden vaikutuksia, raunioiden määrä kasvaisi. On välttämätöntä ottaa huomioon kaikki mahdolliset vaikutusmahdollisuudet tuleviin rakennuksiin, mutta myös laskea tämän vaikutuksen enimmäisarvo.

Fysiikassa maaperän lujuuden ominaispiirteelle on ominaista Coulomb-Mohr: n vahvuus. Jos täysin syöksyt fysiikkaan, niin maaperän lujuusominaisuudet määräytyvät sellaisilla kitkavoima-indikaattoreilla kuin sisäisen kitkan ja tarttumisen kulmalla. Näiden ominaisuuksien avulla voit rakentaa kestävän rakennuksen, joka ei vajota ja taivuta.

Maaperän kunto ei ole staattinen, se muuttuu luonnollisten ja keinotekoisten tekijöiden vaikutuksesta. Maaperän muuttuvan tilan vuoksi on välttämätöntä tutkia sen ominaisuuksia ja vuorovaikutusta ulkoisen ympäristön kanssa.

Maaperän lujuusominaisuuksia on useita, indikaattorien yhdistelmä määrittää pohjan luotettavuuden ja lujuuden. Henkilö, joka ei ole fysiikan tai rakentamisen kannalta, on vaikea ymmärtää, mutta ammattimaiset rakentajat ja tarkastajat auttavat sinua aina. Valmistautuminen talon rakentamiseen on työläs ja vastuullinen prosessi, ja talon tulevien asukkaiden elämä riippuu rakentamisen laadusta. Tästä syystä valtion virastot varmistavat, että rakentaminen täyttää kaikki vakiintuneet normit ja standardit.

Maaperän tärkeimmät lujuusominaisuudet

Maaperän testausjärjestelmä, riippuen sen alkutilasta.

  1. Maaperän granulometrinen koostumus on eri kokoisten hiukkasten osuus, joka muodostaa tämän maaperän (ilmaistuna prosentteina). Hiukkasten koko kussakin kallio on erilainen: savi kiviä on millimetriä, karkeissa kiviä on satoja ja kymmeniä senttimetrejä.
  2. Massa massa on maan massa, jonka tilavuus on 1 cu. katso tärkeä edellytys, että massa on määritettävä maapallon luonnollisella kosteudella ja huokoisuudella.
  3. Massamassa on yksi tärkeimmistä ominaisuuksista, jotka määräävät maaperän voimakkuuden. Se riippuu maanpäällisten kivien kosteudesta ja huokoisuudesta. Kiinteän faasin irtotiheys lasketaan myös eli maapallon yksikön massa, mutta ilman vettä.
  4. Luonnollinen kosteus - veden määrä maaperässä luonnollisissa olosuhteissa. Kosteus vaihtelee suuresti riippuen rodusta, jota tutkitaan. Kosteuden määrä voi tehdä samaa eri voimaa. Alustan kestävyys riippuu suoraan luonnollisesta kosteudesta.
  5. Maaperän huokoisuus. Jos tämä ominaispiirre katsotaan fysiikan puolelta, se voidaan määritellä maaperän huokostilavuuden suh- teeksi koko tilavuuteen, huokoisuus ilmaistaan ​​prosentteina. Porositeetti on pääosan tiheyden perusominaisuus, jolle lujuusominaisuudet riippuvat suoraan.
  6. Maan plastisuus on myös tärkeä tekijä maaperän lujuusominaisuuksien määrittämisessä. Muovisuus on osoitus siitä, kuinka paljon paine maaperä kestää rikkomatta jatkuvuutta. Muovaisuus tarkoittaa myös syntyvän muodon säilyttämistä sen jälkeen, kun ulkoiset vaikutukset maaperään on tehty. Muovailu riippuu maan kosteudesta ja koostumuksesta.
  7. Maaperän tahmeus tai tahmeus on maaperän kyky tarttua niihin työkaluihin ja rakenteisiin, joissa on tietty määrä vettä.
  8. Maaperän turvotus ja kutistuminen. Jos vesipitoisuus lisääntyy maaperässä, se kasvaa tilavuus - tämä on turvotusta ja jos se pienenee, sen tilavuus pienenee - tämä on kutistumista.

Järjestelmä, jossa pohjan maan rakenne on loukkaantunut pakastusvoimien ja sulatuksen aikana tapahtuvasta jäädytyksestä johtuen alustan voimakkaasta veden kyllästymisestä johtuvien lujuusominaisuuksien vähenemisestä.

Ehkä tämä on maaperän voiman välttämättömimmät ominaisuudet. Rakentamisen aikana on otettava huomioon jokainen tekijä erikseen ja niiden yhdistelmä. Jos yksi indikaattori on normaali, se ei tarkoita, että toinen täyttää myös rakennusmääräykset. Ennen rakentamista on suoritettava geologisten ja geodeettisten töiden kokonaisuus. Tutkimustyön jälkeen saat geologisen ja geodeettisen johtopäätöksen, jonka pohjalta voidaan toteuttaa suunnittelutyötä.

Suunnittelu- ja geologiset tutkimukset antavat kattavan kuvan ja alueen rakenteen. Nämä tutkimukset ovat aikaa vievä prosessi, joka vaatii runsaasti aikaa ja erityisiä tietoja. Tutkimuksen päätehtävänä on määrittää geologinen osa, veden taso ja maaperän valinta.

Näitä tutkimustöitä ei voida välttää ennen rakentamisen aloittamista, vaan vain saatuihin tosiasioihin perustuen voit alkaa rakentaa unelmiesi kotiin.

Maaperän lujuusominaisuudet

Tällöin kun α = 0, σ n.

Kun α = 45 ° sin 2 α = 1,

maksimiarvot ja ovat yhtä suuria kuin:

saavuttaa maksimiarvon, ts. σ n. = σ kanssa

sitten leikkausjännitykset ovat suurimmat

Tällöin kaikkein epäsuotuisassa tilassa olevan kallion tilassa on osioita, joiden suhteen vaikuttava voima on suunnattu normaalia tai kulmaa lähellä 45 °, ts. Jaksoja, joissa maksimaaliset normaalit ja leikkausjännitykset vaikuttavat. Tästä syystä voimakkuuden aikana havaitaan suurimman kompressoinnin aiheuttamaa kallioiden muodonmuutosta ja halkeamia halkeilevat pitkin lohkoja, jotka muodostavat suunnan

joka on lähes 45 °, ts. lähellä kulmaa θ max.

Mohrin teoria on lopullisen stressin teoria.

Maan päällä mitattuna mihin tahansa kohtaan vaikuttaa kolme pää- ja kuusi tangentiaalista jännitystä (kuva 8.5), jossa σ 1> σ 2> σ 3.

Kuva 8.5 - Pään normaalien jännitysten jakautuminen missä tahansa maapohjan massakohdassa

Mohrin teorian mukaan kaksi päästandardia σ 1 ja σ 3 määräävät maaperän voimakkuuden, σ 2 ei vaikuta lujuuteen.

Mohrin teorian mukainen lujuus on kirjoitettu seuraavasti:

σ 1 - [σ [σ szh s.. ]] σ 3 ≤ [σ comp. ]

jossa σ comp. - yksiaksiaalinen puristuslujuus; σ p. - yksiakselinen vetolujuus.

Lujuuden graafiset olosuhteet voivat heijastua Mohr-kaavioiden muodossa (kuva 8.6).

Kuva 8.6 - Mohr-kaavio, joka osoittaa voimien vaikutuksesta aiheutuvat jännitykset, jotka kulkevat akseleiden σ 1, σ 2, σ 3

Kaavio osoittaa, että jokaisella pisteellä ympyrän pinnalla on luonteenomaisen alueen tarkka alue (σ n) ja tangentiaaliset jännitykset (τ), ja nämä jännitykset voidaan laskea.

Joten esimerkiksi stressin σ n määrittämiseksi. ja τ, joka vaikuttaa mihin tahansa alustaan ​​AB, joka on kallistettu kulmassa a pääjännitelmien tasoon II, asettamaan pääjännitysten σ 1 ja σ 3 arvot pitkin abscissa-akselia ja muodostamaan ympyrän niiden eroihin kuten läpimitaltaan (" "Tai" Mohrin ympyrä "), jonka keskusta C on pisteiden AD välinen etäisyys. Kohdassa C, joka asettaa kulman 2a, saadaan piste B, jonka koordinaatit ovat OK ja VK, vastaavasti, yhtä kuin σ n. ja τ.

Kuviosta 8.7 seuraa:

Kuva 8.7 - Tavallisten ja tangentiaalisten jännitysten määrittäminen, jotka vaikuttavat mielivaltaisen paikan tietyssä pisteessä,

mohr-kaavion avulla

Oikeasta kolmioista VKS: llä meillä on:

τ = BK = BC sin 2 α = σ 1 - 2 σ 3 sin 2 α

σ n. = OK = OA + AC + CK = σ 3

σ n. = σ1 cos2α + σ3 sin 2 α

Täten, kun tunnetaan tärkeimmät normaalit rasitukset, on mahdollista laskea normaalit (σ n) ja tangentiaaliset (τ) jännitykset siihen vaikuttaviksi millä tahansa maaperän rungon alueella.

Maaperän voimakkuuden määrittäminen perustuu jännitysten σ 1 ja σ 3 tiettyihin arvoihin, jotka heijastavat raja-ainetasapainoa spesifisille σ 1 ja σ 3. Näitä piirejä kutsutaan marginaaliksi (kuva 8.8).

Kuva 8.8 - Mohr-kaavio rodun lopullisesta tilasta

Jokaisessa rajakorkeuspiirissä (kuvio 8.8) pisteiden B, B 'ja B' koordinaatit ovat yhtä suuret kuin raja-tangentiaaliset jännitykset välittömästi ennen kiven tuhoutumista välittömästi edeltäviä vastaavia puristusvoimaisia ​​normaaleja rasituksia K, K 'ja K' '. Jos tangentti (kirjekuori) vedetään jännitysrajapiireihin, se muodostaa kulman abskissaakselilla φ = θ max. ja

y-akselilla katkaisee segmentin C. Tasapainon rajoituksen ehtojen mukaisesti tämän tangentin on oltava pisteillä B, B 'ja B ", jonka yhtälö on muotoa:

τ = σ n. tg φ + C

Tämän yhtälön φ ja C arvot ovat maaperän voimakkuuden parametreja; C luonnehtii rakenteellisten sidosten läsnäoloa ja lujuutta, ts. Yhteenkuorevien voimien tai yksinkertaisen yhteenkuuluvuuden vaikutusta megapaskeissa, ja φ on kiven leikkausvastuksen kasvun voimakkuus normaalin kuormituksen kasvaessa eli sen sisäisellä kitkalla. Kulma φ kutsutaan tavallisesti sisäisen kitkan kulmaksi ja tan φ on sisäisen kitkan kerroin.

Kuviosta 8.8 näkyy myös, että suunta AB määrittää laiturin suunnan, jota pitkin tässä vaiheessa rajoittuvassa tilassa voi tapahtua kiven leikkaus ja sen tuhoutuminen. Tämä katkaisualusta muodostaa kulman α alustan suuntaan, jonka yli suuri pääjännitys toimii. Koska kulma 2 on α = 90 ° φ, niin a = 45 ° + φ / 2, siksi rajoittavan jännitystilan olosuhteissa "katkaisualue"

kallistettuna 45 ° + φ / 2 kulmassa suurimman pääjännitteen alueen suuntaan. Kovin kovan kiven jokaisessa kohdassa voi olla kaksi tällaista paikkaa. Liitoskohteet sijaitsevat 45 ° ± φ / 2 kulmassa.

Niinpä Mohr: n raja-arvokilometrit ja Coulomb-yhtälön ilmaisema Mohr-kirjekuori ovat itse asiassa teorian maan voimakkuudesta

Comte Coulon - Mora.

2. Maaperän voimakkuuden määrittäminen

Käytännössä maaperän lujuus arvioidaan yleensä seuraavilla indikaattoreilla: yksiaksiaalinen puristus- ja vetolujuus, tarttuvuus ja sisäinen kitkakulma.

a) Maaperän lujuus yksiaikaiseen puristukseen viittaa maaperän lujuusominaisuuksiin. Maaperän voimakkuus määräytyy usein murskaamalla niitä vapaan sivuttaisen laajenemisen olosuhteissa. Tällöin rikkoutumisvoima toimii vain yhdessä suunnassa, joten tällaista testiä kutsutaan yksiakseliseksi puristukseksi, ts. Maaperän rajoittavan tilan tila täyttyy (kuvio 8.9)

σ 1> σ 2 = σ 3 = 0.

Kuva 8.9 - Maaperän työskentelyolosuhteiden kaavio yksiaksiaalisessa puristuksessa

Puristuskestävyyden laskeminen tehdään maaperänäytteen homogeenisen jännitystilan olettamuksen perusteella käyttäen kaavaa:

jossa P-osa - vaivaa murskata;

F on näytteen poikkipinta-ala, m 2.

On huomattava, että pakkaustesti olisi suoritettava suhteessa näytteen korkeuteen halkaisijaan h / d ≥ 2. Tämä johtuu siitä, että kuvion 8.10 puristusvyöhykkeet (a) esiintyvät maaperän lastaamisessa siihen. Siksi, kun h / d ≤ 2, nämä vyöhykkeet vuorovaikuttavat, niin syntyy maaperän lisävoimakkuus, eli saavutamme σg: n yliarvostetut arvot..

Kuva 8.10 - Tiivistysvyöhykkeet

Graafisesti puristuslujuus voidaan ilmaista Mohr-ympyrällä.

σ 3 = 0 σ 1 = σ comp.

Kuva 8.11 - Puristusvoima

Yksiakselinen puristuslujuus on tietyssä määrin maaperän lujuuden ehdollinen ominaisuus monista tekijöistä riippuen. Kuitenkin σ szh: n määritelmä tekniikan geologisessa käytännössä on laajalle levinnyt, koska se sallii pohjarakenteen kantokyvyn likimääräisen arvioinnin kallisilla mailla, määrittää kallion sisäisen kitkan tarttuvuuden ja kulman ja arvioi sen vahvuuden rakennusmateriaalina.

b) Maaperän lujuus ei-toistuva

Kivien vetolujuus on yksi kiven tärkeimmistä ominaisuuksista, sitä voidaan laajalti käyttää sekä kivien lujuusominaisuuksien vertailuun että sisäisen kitkan kulman ja adheesion kertoimen laskemiseen. Samalla tavalla kuin yksiakselinen puristus, se simuloi maan työtä ehdolla σ 1> σ 2 = σ 3 = 0.

Kivien ja yhden jännitteen (σ ras, MPa) lujuus lasketaan kaavalla:

σ ras. = P F sektt..

jossa P sektt. - vetolujuuden enimmäisarvo; F on näytteen poikkipinta-ala.

Graafisesti vetolujuus ilmaistaan ​​Mohr-jännitysympyrän muodossa seuraavassa muodossa (kuvio 8.12).

Kuva 8.12 - Vetolujuus

Kokeelliset tiedot puristus- ja vetolujuudesta. Taulukossa on tietoja σ ss: lle ja σ: lle.

Taulukko 8.1 - Vetolujuus σ p ja yksiaksiaalinen puristus σ comp eräistä kiviä

Taulukosta käy ilmi, että vetolujuus on suuruusluokkaa pienempi kuin puristuslujuus. Tämä johtuu siitä, että τ p arvioi vain rakenteellisten sidosten lujuutta ja puristuslujuudessa rakenteellisten sidosten lujuuden lisäksi leikkausvoimat ovat jo mukana.

c) Sisäisen kitkan kytkentä ja kulma

Kytkeminen ja maaperän sisäisen kitkan kulma ovat tärkeimmät indikaattorit, jotka kuvaavat maaperää erilaisissa jännitystiloissa. C ja φ määrittämisessä on monia menetelmiä. Näistä useimmin käytetään seuraavia menetelmiä:

- yksiaksiaalisen puristuksen ja jännityksen vahvuuden mukaan;

- tilavuuspuristeen (stabilometrian) mukaan;

- leikkauskokeen mukaan.

Tarttuvuuden määrittäminen ja maaperän sisäisen kitkan kulma yksiakselisen puristuksen ja jännityksen vahvuuden mukaan

C: n ja φ: n määrittämiseksi tehdään maaperäkokeet yksiakseliselle puristukselle ja jännitykselle (taulukko 8.1). Rakenna passi maaperän lujuudesta (Mora-maksimaalisten piireiden kirjekuori). Määritä sisäisen kitkan (φ) ja kytkin (s).

Kuva 8.13 - Maaperävoimapassin rakentamisen järjestelmä

Tämän menetelmän avulla saadut tulokset ovat melko mielivaltaisia, mutta niitä voidaan käyttää arvioina.

Nopeutetut menetelmät maaperän lujuusominaisuuksien määrittämiseksi:

1. Tekijän kehittämä kallionäytteiden leikkausvastuksen määritysmenetelmä on seuraava. Lieriömäiset näytteet valmistetaan aluksi hiekkakiven, kipsin, kivisuolan ja muun tutkittujen kiven lohkosta. Sitten näytteet leikataan halkeamien muodostamiseksi ja halkeamien työpinnat käsitellään 0,03-0.5 mm: n korkeuden epätasaisuuksien muodostumiseen. Tämän jälkeen halkeamainen malli ladataan vaiheittain kasvavilla puristusvoimilla, jotka aiheuttavat näytteen puristusjännitykset σ. Samanaikaisesti σ ei saa ylittää 0,6: aa näytemateriaalin vahvuuden keskiarvosta puristusta σ comp varten. Sitten tuotetaan useita siirtymiä, jotka on erotettu näytteen osan osalla kustakin latausvaiheesta ja mitataan näytemateriaalin kitkakulma φ. Puristusjännitykset σ ≤ 0.6 σ sr eivät aiheuta mikrorakenteita ja muovisia muodonmuutoksia näytemateriaalissa, mikä sallii näytteen käytön myöhempiin testeihin ja epäsäännöllisyyksien korkeus ilmoitetuissa rajoissa antaa tarkan mittauksen todellisille kitkakulmille φ. Jos epäsäännöllisyyksien korkeus ylittää määritetyt rajat (0,03-0,5 mm) luetelluille materiaaleille, tämä johtaa kitkakerroksen φ jyrkkään nousuun, ts. Mittaus ei ole materiaalin kitkakulma vaan karkeiden pintojen kitkakulma ja mittausvirheet. Materiaalin kitkakulman φ määrittämisen jälkeen näyte ladataan puristusvoimilla, kunnes se tiivistyy ja testinäytteen materiaalin puristuslujuus σ szh määritetään.

Saatujen tietojen mukaan parametri lasketaan seuraavasti:

c = σ cr / 2 tg (45 ° - φ 2)

ja leikkausvastus kaavan mukaan

Ehdotetun menetelmän avulla on mahdollista laskea kivien, erityisesti kiven ja puolikiven, leikkausresistanssit melko helposti määriteltävissä puristuslujuuden ja kallistuskulman indikaattoreilla.

2. Menetelmä vetolujuuden määrittämiseksi sylinterinmuotoisten näytteiden murskaamiseksi generaattorilla. Puristuslevyjen väliin asetetaan sylinterimäinen näyte, jonka halkaisija on sama kuin korkeus, niin että puristusvoimat suuntautuvat yhdensuuntaisesti sylinterin sivupintoihin. Kasvopinnat

Sylinterin on oltava sileä ja läheisessä yhteydessä puristuslevyihin. Laskenta suoritetaan kaavan mukaisesti

missä σ kertaa - vetolujuus, MPa; P - rikkoutuva kuorma, N;

F on halkaisijan pinnan näytteen pinta-ala, m 2.

Kallioiden vetolujuuden saavutettujen arvojen hajonta on pääsääntöisesti paljon pienempi kuin mitä testataan muulla tavalla (yksittäisten näytteiden kerroin ei yleensä ylitä 6-10%).

3. Kaiken Venäjän tutkimuslaitoksella on kehitetty koaksiaalisten lyöntien menetelmä kiven voimakkuuden määrittämiseksi rikkoutumiseen ja puristamiseen. Se perustuu kalliolevyjen tuhoutumiseen, joiden halkaisija on 30-120 mm ja korkeus 8-11 mm.

Tarttumisen määrittäminen ja maaperän sisäisen kitkan kulma yksiaksiaalisen puristuksen ja kitkan voimakkuuden mukaan

C: n ja φ: n määrittämiseksi maaperä testataan yksiakselisen puristuksen (σ comp.) Avulla. Tällöin kitka määritetään valmistetusta leikkauspinnasta (φ), ja näiden tietojen perusteella muodostuu maaperän lujuustiedot (kuva 8.14).