Механика грунтов

Механика грунта Механика грунтов Раздел физики грунтов и прикладной механики   Описывает поведение грунтов   Отличается от гидромеханики и механики твердого тела   […]

Механика грунта

  • Механика грунтов

    • Раздел физики грунтов и прикладной механики  
    • Описывает поведение грунтов  
    • Отличается от гидромеханики и механики твердого тела  
  • Состав и происхождение почв

    • Почвы состоят из гетерогенной смеси жидкостей и частиц  
    • Включают органические твердые вещества  
    • Образуются в результате выветривания горных пород  
  • Транспорт и осаждение почв

    • Почвенные отложения зависят от механизма переноса  
    • Остаточные грунты находятся на месте образования  
    • Распространенные механизмы переноса: сила тяжести, лед, вода, ветер  
  • Минералогия почв

    • Илы, пески и гравий классифицируются по размеру частиц  
    • Кварц является наиболее распространенным минералом в песках и илах  
    • Глинистые минералы имеют большую удельную поверхность  
  • Распределение зерен по размерам

    • Почвы состоят из смеси частиц разного размера  
    • Размер зерен влияет на поведение почвы  
    • Методы измерения: ситовой анализ и анализ с помощью ареометра  
  • Ситовой анализ

    • Используется для измерения распределения частиц по размерам  
    • Формальная процедура описана в стандарте ASTM D6913-04  
    • Сита с отверстиями точного размера используются для разделения частиц  
  • Анализ с помощью гидрометра

    • Применяется для мелкозернистых почв  
    • Частицы почвы смешивают с водой и встряхивают  
    • Ареометр используется для измерения плотности суспензии  
  • Закон Стокса и проверка с помощью ареометра

    • Закон Стокса описывает зависимость скорости осаждения от размера частиц.  
    • ASTM предоставляет процедуры для проверки с помощью ареометра.  
  • Классификация частиц глины

    • Мелкие частицы глины могут не оседать из-за броуновского движения.  
    • Такие частицы классифицируются как коллоиды.  
  • Параметры почвы

    • Определены параметры для описания содержания воздуха, воды и твердых веществ в почве.  
    • Удельный вес, плотность, насыпная плотность и другие параметры.  
  • Классификация почв

    • Инженеры-геотехники классифицируют почвы по типам частиц.  
    • Классификация не учитывает структуру и состав почвы.  
  • Классификация песков и гравия

    • Пески и гравий классифицируются по гранулометрическому составу.  
    • Гравий может быть хорошо измельченным, плохо измельченным, с илом или глиной.  
  • Пределы Аттерберга

    • Глины и илы классифицируются по пределам текучести, пластичности и усадки.  
    • Предел текучести определяет переход из пластичного состояния в жидкое.  
    • Предел пластичности определяет переход из пластичного твердого вещества в хрупкое.  
    • Предел усадки определяет содержание воды, ниже которого почва не сжимается при высыхании.  
  • Классификация илов и глин

    • Илы и глины классифицируются по индексу пластичности и пределу текучести.  
    • Линия А на графике отделяет глины от илов.  
    • Почвы с LL>50% классифицируются как CH.  
  • Показатели прочности грунта

    • Индекс ликвидности оценивает влияние содержания воды на прочность грунта.  
    • Относительная плотность характеризует плотность песков.  
  • Просачивание воды

    • Гидростатические условия предотвращают просачивание при равномерном увеличении давления.  
    • Просачивание происходит при наклонном или возвышенном уровне грунтовых вод.  
  • Закон Дарси

    • Объем потока поровой жидкости пропорционален скорости изменения давления.  
    • Коэффициент пропорциональности включает вязкость жидкости и проницаемость грунта.  
  • Уравнение потока для горизонтальной трубы

    • Поток в горизонтальной трубе положительный в направлении x.  
    • Уравнение не работает для наклонных труб.  
  • Избыточное поровое давление

    • Избыточное поровое давление определяется как ue = u — ρwgz.  
    • Заменяя u на ue, получаем более общее уравнение для потока.  
  • Скорость Дарси

    • Скорость Дарси (v) = Q/A.  
    • Скорость движения пор (vp) связана со скоростью Дарси и пористостью.  
  • Гидравлическая проводимость

    • Гидравлическая проводимость k = Kρwg/μw.  
    • Значения k варьируются в зависимости от типа почвы.  
  • Потоковые сети

    • Закон Дарси применим в одном, двух или трех измерениях.  
    • В двух измерениях используется уравнение Лапласа.  
  • Просачивающиеся силы и эрозия

    • Эрозия грунта может привести к разрушению конструкций.  
    • Просачивание воды вертикально вверх опасно для шпунтовых свай и плотин.  
  • Давление просачивания

    • Просачивание снижает эффективное напряжение в почве.  
    • При нулевом эффективном напряжении грунт теряет прочность.  
  • Эффективное напряжение и капиллярность

    • Эффективное напряжение σ’ = σ — u.  
    • Давление поровой воды гидростатическое, линейно возрастает с глубиной.  
    • Капиллярное действие объясняет, почему вода не вытекает из мокрого песка.  
  • Отрицательное поровое давление

    • Притягивает частицы друг к другу, вызывая сжимающие силы.  
    • В глинистой почве выше, чем в песчаной.  
    • Объясняет усадку и набухание глинистых почв.  
  • Уплотнение грунта

    • Процесс уменьшения объема грунта под нагрузкой.  
    • Вода вытесняется из почвы, время зависит от типа грунта.  
    • Уплотнение может привести к оседанию и разрушению конструкций.  
  • Теория уплотнения грунта

    • Карл Терзаги разработал одномерную модель.  
    • Морис Био расширил модель до трехмерной.  
    • Грунты проверяются эдометром для определения индекса сжатия и коэффициента уплотнения.  
  • Характеристики при сдвиге

    • Прочность и жесткость грунта определяют устойчивость и деформации.  
    • Прочность зависит от эффективного напряжения и коэффициента пустотности.  
    • Жесткость важна для оценки деформаций фундаментов и откосов.  
  • Трение, сцепление и расширение

    • Прочность обусловлена межчастичным трением и сцеплением зерен.  
    • Дилатансия увеличивает прочность расширяющихся грунтов.  
    • Скорость расширения и сжатия зависит от удерживающего давления и коэффициента пустотности.  
  • Критерии отказа

    • После критического состояния грунт не сжимается и не расширяется.  
    • Угол трения в критическом состоянии стабильнее пикового угла трения.  
    • Кулон предположил, что прочность грунта зависит от сцепления и трения, но это не так.  
  • Структура, строение и химический состав

    • Структура и состав материала влияют на механические свойства грунта.  
    • Плотность частиц, структура и распределение жидкостей важны.  
    • Электрический заряд частиц, химический состав поровой воды и химические связи также влияют.  
  • Осушенный и недренированный срез

    • Присутствие воды влияет на способность пор расширяться или сжиматься.  
    • Расширение пустот вызывает отрицательное давление воды, сжатие — положительное.  
  • Сдвиг без дренажа и без дренажа

    • Сдвиг без дренажа происходит при высокой скорости сдвига и незначительном давлении воды.  
    • Сдвиг без дренажа может быть меньше или больше прочности грунта на сдвиг без дренажа в зависимости от состояния грунта.  
  • Испытания на сдвиг

    • Параметры прочности измеряются в лаборатории с помощью различных испытаний.  
    • Испытания включают прямой срез, трехосный срез, простой срез, конус падения и другие.  
  • Факторы, влияющие на прочность грунта

    • Состав почвы, состояние, структура и условия нагружения влияют на прочность грунта.  
    • Состав почвы включает минералогию, размер зерен, форму частиц и тип поровой жидкости.  
    • Состояние определяется по коэффициенту пустотности, напряжению и истории напряжений.  
    • Структура включает слои, стыки, трещины и другие элементы.  
    • Условия нагружения включают траекторию нагрузки и тип нагрузки.  
  • Боковое давление на грунт

    • Теория бокового напряжения используется для оценки нагрузки на подпорные стенки.  
    • Коэффициент бокового напряжения определяется как отношение бокового напряжения к вертикальному.  
    • Существуют три коэффициента: в состоянии покоя, активный и пассивный.  
  • Несущая способность грунта

    • Несущая способность грунта определяется как среднее контактное напряжение, приводящее к разрушению при сдвиге.  
    • Допустимое напряжение в опоре определяется с учетом коэффициента запаса прочности.  
    • Калифорнийский тест на коэффициент несущей способности используется для определения пригодности грунта.  
  • Устойчивость склона

    • Анализ устойчивости склонов включает статическую и динамическую устойчивость.  
    • Вероятность образования сферической зоны ослабления может быть рассчитана с помощью двумерного кругового анализа.  
  • Оползни и прочность горных пород

    • Прочность горных пород зависит от двух факторов: прочности и динамической системы.  
  • Последние события

    • Деформацию грунта можно описать как поведение динамической системы.  
    • Механика грунта, основанная на динамических системах (DSSM), утверждает, что деформация грунта — это пуассоновский процесс.  
    • DSSM обеспечивает точное соответствие кривым зависимости напряжения от деформации и объясняет ключевые взаимосвязи в механике грунта.  

Полный текст статьи:

Механика грунтов

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх