Большая техническая энциклопедия
2 4 7
D L N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
УБ УГ УД УЗ УК УЛ УМ УН УП УР УС УЧ

Удельное сцепление

 
Удельное сцепление с и угол внутреннего трения р нескальных грунтов оснований реконструируемых зданий определяют методом среза образцов грунта в условиях его завершенной консолидации.
За нормативное удельное сцепление грунта С принимается среднее значение сцепления поверхностного слоя грунта в состоянии капиллярного водонасыщения при полной влагоемкости, полученное по данным испытаний путем вдавливания сферического штампа, проведенных непосредственно на трассе проектируемого канала на отобранных на трассе образцах грунтов.
Наибольшее увеличение удельного сцепления глинистых грунтов при давлениях 150 - 250 кПа выявлено в пределах глубины ( 0 3 - 0 5) й от подошвы фундамента.
Капиллярная постоянная ( или удельное сцепление) а2 связана с поверхностным натяжением а соотношением: аг - т - ( ср.
В то же время удельное сцепление возрастает в 2 - 3 раза.
Наиболее интенсивно при уплотнении возрастает характеристика удельного сцепления. Угол внутреннего трения ф грунта при этом возрастает незначительно.
Зависимость сопротивления грунта срезу т от давления. Прочностные характеристики - угол внутреннего трения р и удельное сцепление С - устанавливаются в срезных приборах с фиксированной плоскостью среза и в стабилометрах в условиях трехосного напряженного состояния.
За нормативное значение всех характеристик грунта ( за исключением удельного сцепления и угла внутреннего трения) принимают среднее арифметическое значение результатов частных определений. За нормативное значение удельного сцепления и угла внутреннего трения принимают параметры прямолинейной зависимости сопротивления срезу от давления, получаемые методом наименьших квадратов.
В качестве основного метода определения прочностных характеристик нескальных грунтов - удельного сцепления с и угла внутреннего трения р - следует применять лабораторный метод среза образцов грунта в условиях завершенной консолидации. Методику проведения испытания и обработки результатов опыта следует принимать в соответствии с действующим ГОСТом.
С ] - соответственно расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта, определяемые согласно требованиям пп.
Характеристики грунтов должны быть представлены их норма тивными значениями, а удельное сцепление, угол внутреннего трения, объемный вес и временное сопротивление одноосному сжатию скальных грунтов - также и расчетными значениями. Правила вычисления нормативных и расчетных значений приведены в пп.
Зависимость между касательными и нормальными напряжениями в предельном состоянии.| Круг напряжений.| Огибающие кругов напряжений. Параметры уравнения (1.7) - ф - угол внутреннего трения и с - удельное сцепление ( сокращенно сцепление) - являются количественными характеристиками прочности грунта. Название характеристик несколько условно и не вполне отражает действительную природу сил сопротивления грунтов сдвигу.
По данным П.А. Коновалова и др. [5, 30], за период эксплуатации зданий рост удельного сцепления песчаных грунтов практически не наблюдается, а угол внутреннего трения увеличивается на 1 - 4 градуса. По данным Е.А. Сорочана [31 ], в зависимости от длительности загру-жения песчаных грунтов давлением от фундаментов зданий и дополнительными нагружениями, возникающими при реконструкции или ремонте угол внутреннего трения может увеличиваться на 11 %, а удельное сцепление возрастать в 10 раз. Такому улучшению свойств песчаных грунтов способствует, по его мнению, ступенчато возрастающее загружение, длительность действия нагрузки, а также физико-химические процессы, приводящие к упрочнению грунта.

Показателями сил трения, действующих в грунте, считают угол внутреннего трения и удельное сцепление. Эти две характеристики определяют прочностные свойства грунтов и необходимы для расчета устойчивости оснований и откосов, расчета давления грунтов на подпорные стенки и других расчетов.
В расчетах оснований по несущей способности нормативные и расчетные значения угла внутреннего трения ф и удельного сцепления с должны определяться, как правило, на основе непосредственных испытаний грунтов.
В расчетах по деформациям оснований указанных зданий и сооружений нормативные значения угла внутреннего трения ф, удельного сцепления с и модуля деформации Е допускается принимать по таблицам, приведенным, в прил.
С точки зрения прочности просадочные грунты определяются так же, как и обычные, по углу внутреннего трения и удельному сцеплению, которые в основном зависят от степени влажности, структурной прочности и в определенной мере от плотности.
График зависимости касательных напряжений от нормальных при сдвиге грунта. Сопротивление сдвигу, являющееся основной характеристикой прочности грунта, зависит от двух факторов: трения частиц одна о другую и удельного сцепления между частицами.
При замачивании просадочных грунтов, сопровождающемся нарушением их структурных связей, угол внутреннего трения уменьшается в 1 5 раза, а удельное сцепление в 10 раз и более. После прекращения просадки угол внутреннего трения постепенно восстанавливается, удельное сцепление также увеличивается, но гораздо медленнее.
Подзона глинистых продуктов сложена преимущественно элювиальными слабоструктурными суглинками и реже глинами и супесями, которые в значительной степени диспергированы и характеризуются сравнительно невысокими значениями удельного сцепления и угла внутреннего трения.
Емкость бункера. Для определения размеров выпускного отверстия и углов наклона стенок бункера, обеспечивающих надежное истечение плохосыпучего материала, требуются следующие физико-механические характеристики: угол внутреннего трения, удельное сцепление, угол внешнего трения, эффективный угол трения, функция истечения, объемный вес.
Например, при коэффициенте уплотнения Ксот 0 95 - 0 97 и влажности, близкой к оптимальной ( W 35 - 37 %), значения удельного сцепления золы равны С 15 - 20 кПа и угла внутреннего трения ф 32 - 33 град. Установлено, что влияние плотности сложения ( коэффициента уплотнения) и влажности сказывается существенно на изменении величины удельного сцепления С.
Таким образом, для реализации в автоматизированной процедуре, формулы (4.53) следует преобразовать для идеально сыпучего грунта, который оказывает давление на стенку при любой высоте засыпки трубы, исключив удельное сцепление. При этом можно учесть также указанные ранее условия.
Для расчетов массы грунтовой балластировки необходимо в процессе инженерных изысканий определить объемную массу грунта в плотном состоянии и в состоянии засыпки и скелета грунта, коэффициент пористости, угол внутреннего трения, удельное сцепление.
РР - объемный вес грунта; ch - безразмерный эмпирический коэффициент, зависящий от отношения высоты засыпки над трубой ( от верхней образующей трубы) к диаметру трубы hlDH; с - удельное сцепление грунта.
Nt - сумма расчетных нагрузок, нормальная плоскости сдвига, кН; U - сила гидростатического противодавления подземных вод выше подошвы фундамента, кН; 6 и / - ширина и длина фундамента, м; Ci - расчетное удельное сцепление грунта, кПа; f - коэффициент трения бетона или каменной кладки о грунт.

В качестве исходных данных возьмем обычные для подземных МГ параметры: гаубина засыпки - 1 м на всей протяженности участка; тип грунта - суглинок ( угол внутреннего трения 27 % объемный вес 18 5 кН / м3; удельное сцепление 22 КПа; модуль деформации грунта бМПа; коэффициент Пуассона 0 35); наружный диаметр труб 1 22 м; толщина стенки 13 5 мм; материал труб - низколегированная сталь ( модуль Юнга 206 ГПа; коэффициент Пуассона 0 3; предел текучести 492 МПа; условный предел прочности 607 МПа; коэффициент линейного теплового расширения 1 2 - 10 град 1); нагрузки - внутреннее давление 7 35 МПа и температурный перепад, равный 40 К. Предположим также, что группа коррозионных дефектов расположена в середине модельного участка трубопровода. Данные по геометрии коррозионных дефектов ( матрица остаточных толщин) были взяты из результатов технической диагностики реального участка МГ.
Плотность 2 75 г / см3; объемная масса сухого грунта 1 52 г / см3; естественная влажность 1 8 %; пористость 47 2 %; верхний предел пластичности 55 - 68 %; число пластичности 33 - 41; модуль деформации 130 Ю5 Па; угол внутреннего трения 17; удельное сцепление 0 41 - 105 Па. Гли-ны имеют твердую консистенцию.
А, В, D - безразмерные коэффициенты, зависящие от нормативного угла внутреннего трения фн; Ъ - меньшая сторона прямоугольной подошвы фундамента, м; h - глубина заложения фундамента, м, от природного уровня грунта или от планировки срезкой до подошвы фундамента; ро - плотность, г / см3, грунта, залегающего выше отметки заложения фундамента; сы - нормативное удельное сцепление грунта, МПа / м2, для глин или нормативный параметр линейности для песков, залегающих непосредственно под подошвой фундамента.
Mt, Mc - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения; kz - коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента 6; рп - осредненная расчетная плотность грунтов, залегающих ниже подошвы фундаментов ( с учетом взвешивающего действия воды); р п - то же, залегающих выше подошвы; di - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала; db - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала; си - расчетное удельное сцепление грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
Удельное сцепление пресс-формы с покрышкой, по данным НИИШП, составляет: q 1 кгс / см2 для части ее без рисунка; 721 5 кгс / см2 для части с рисунком.
Выражения для S и М. Первые два случая соответствуют отсутствию трения и сцепления по контакту АД поддерживающего сооружения с грунтом. В третьем случае удельное сцепление и коэффициент внутреннего трения приняты такими же, как и по плоскости ЛВ возможного смещения.
За нормативное значение всех характеристик грунта ( за исключением удельного сцепления и угла внутреннего трения) принимают среднее арифметическое значение результатов частных определений. За нормативное значение удельного сцепления и угла внутреннего трения принимают параметры прямолинейной зависимости сопротивления срезу от давления, получаемые методом наименьших квадратов.
Увеличение влажности лессовых грунтов приводит к уменьшению прочностных характеристик. Особенно это сказывается на изменении величины удельного сцепления лессовых грунтов.
При замачивании просадочных грунтов, сопровождающемся нарушением их структурных связей, угол внутреннего трения уменьшается в 1 5 раза, а удельное сцепление в 10 раз и более. После прекращения просадки угол внутреннего трения постепенно восстанавливается, удельное сцепление также увеличивается, но гораздо медленнее.
Менделеев ( I860 г.) исследовал поверхностное натяжени жидкости на границе с ее паром в капиллярных трубках малс го диаметра. Было обнаружено, что при нагревании жидкост в закрытом сосуде уменьшается ее удельное сцепление, числен но равное высоте подъема жидкости в капилляре, и мениск пс степенно выравнивается. При некоторой температуре менис исчезает и жидкость полностью превращается в пар ( эфир npi 191 С, спирт при 249 С); исчезает также поверхностное натя жение. Температуру этого превращения жидкости в газ, гд отсутствует сцепление, Менделеев назвал абсолютной темпе ратурой кипения.
В этих случаях давление грунта на стенку не определено и теоретически может быть равно нулю. То есть, если стенку убрать, то грунт сохранит свою форму за счет сил удельного сцепления частиц.
С увеличением уплотняющей нагрузки линии та / ( аа) смещаются вверх. При продолжении влево прямолинейного участка этой зависимости она отсекает на оси ординат отрезок, равный удельному сцеплению С, а на оси ординат - отрезок Т, соответствующий значению прочности образца сыпучего материала на разрыв. Линии т / ( сга) не яв -, ляются прямыми, однако их при средних и высоких значениях аа можно аппроксимировать прямыми. Угол ф наклона таких прямых к оси абсцисс называют углом внутреннего трения, который связан с коэффициентом внутреннего трения f простой зависимостью tg Ф / Коэффициент внутреннего трения / является среднестати-ческим значением коэффициентов трения частиц одна о другую и зависит от размера частиц, их формы, твердости, шероховатости поверхности, порозности слоя.
Если грунт, слагающий массив, неоднороден, то массив рассекают вертикальными сечениями на ряд отсеков и определяют силы, действующие в границах каждого отсека. Границы отсеков назначаются исходя из того, чтобы в пределах каждого отсека угол внутреннего трения ф и удельное сцепление q по поверхности смещения имели постоянные значения. Тангенциальные составляющие Туя и Тсдв определяются для каждого отсека.
Если грунт, слагающий массив, неоднороден, то массив рассекают вертикальными сечениями на ряд отсеков и определяют силы, действующие в границах каждого отсека. Границы отсеков назначаются исходя из того, чтобы в пределах каждого отсека угол внутреннего трения ф и удельное сцепление q по поверхности смещения имели постоянные значения.

Например, при коэффициенте уплотнения Ксот 0 95 - 0 97 и влажности, близкой к оптимальной ( W 35 - 37 %), значения удельного сцепления золы равны С 15 - 20 кПа и угла внутреннего трения ф 32 - 33 град. Установлено, что влияние плотности сложения ( коэффициента уплотнения) и влажности сказывается существенно на изменении величины удельного сцепления С.
Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что наибольшее влияние на величину дополнительных осадок при надстройке оказывает изменение механических характеристик, связанное с уплотнением грунтов под действием веса здания. Изучение образцов грунта с ненарушенной структурой, отобранных из-под подошвы фундаментов зданий, показывает, что с ростом давления удельное сцепление с для тугопластичных суглинков с коэффициентом пористости 0 48 - 0 52 увеличивается.
К определению глубины заложения фундаментов. Коэффициент Mv учитывает удельный вес грунтов основания; Mq - пригрузку на основание фундамента от лежащих выше слоев грунта; Мс - удельное сцепление грунта, расположенного под подошвой фундамента.
В отчете об инженерно-геологических исследованиях указывают сведения о последовательности напластований грунтов сжимаемой толщи основания, форме их залегания, размерах в плане и по глубине, возрасте, происхождении и номенклатурном виде. Кроме того, для некоторых слоев грунта, особенно расположенных на уровне подошвы фундаментов, в отчете должны быть приведены следующие физико-механические характеристики: угол внутреннего трения ф, град; нормативное удельное сцепление для глин или нормативный параметр линейности для песков с, МПа; модуль деформации Е, МПа; коэффициент фильтрации & ф, см / с; коэффициент консолидации cv, см2 / год, для водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести / i0 5, заторфованных грунтов и илов; плотность р, т / т3; коэффициент пористости е; природная влажность W, доли единицы; влажность на границе раскатывания WP и на границе текучести WL, доли единицы; степень заторфованности / от; степень разложения заторфованных грунтов Dpd, %; относительная просадочность, а также начальное просадочное давление и начальная критическая влажность для просадочных грунтов; относительное набухание, давление набухания и линейная усадка для набухающих грунтов; количественный и качественный состав засоления для засоленных грунтов. Характеристики грунтов должны быть представлены их нормативными значениями, а плотность, угол внутреннего трения и удельное сцепление также и расчетными значениями.
По данным П.А. Коновалова и др. [5, 30], за период эксплуатации зданий рост удельного сцепления песчаных грунтов практически не наблюдается, а угол внутреннего трения увеличивается на 1 - 4 градуса. По данным Е.А. Сорочана [31 ], в зависимости от длительности загру-жения песчаных грунтов давлением от фундаментов зданий и дополнительными нагружениями, возникающими при реконструкции или ремонте угол внутреннего трения может увеличиваться на 11 %, а удельное сцепление возрастать в 10 раз. Такому улучшению свойств песчаных грунтов способствует, по его мнению, ступенчато возрастающее загружение, длительность действия нагрузки, а также физико-химические процессы, приводящие к упрочнению грунта.
Нарушение структуры породы приводит к значительному снижению прочности. Так, угол внутреннего трения породы с нарушенной структурой при влажности и пористости, близкой к естественной, в среднем ( по 24 определениям) равен 10 вместо 18 для пород с ненарушенной структурой при величине удельного сцепления 0 485 - 105 Па в первом и 6 474 - 105 Па во втором случаях.
Зависимость сопротивления сдвигу та от нормальных напряжений в плоскости сдвига О а. По этой причине для таких материалов графическая зависимость т / ( ега) выражается семейством линий, каждая из которых соответствует определенной уплотняющей нагрузке, приложенной к материалу до испытания на сдвиг. С увеличением уплотняющей нагрузки линии та / ( аа) смещаются вверх. При продолжении влево прямолинейного участка этой зависимости она отсекает на оси ординат отрезок, равный удельному сцеплению С, а на оси ординат - отрезок Т, соответствующий значению прочности образца сыпучего материала на разрыв. Линии тге / ( та) не являются прямыми, однако их при средних и высоких значениях ст можно аппроксимировать прямыми. Угол ф наклона таких прямых к оси абсцисс называют углом внутреннего трения, который связан с коэффициентом внутреннего трения f простой зависимостью tg Ф / Коэффициент внутреннего трения / является среднестати-ческим значением коэффициентов трения частиц одна о другую и зависит от размера частиц, их формы, твердости, шероховатости поверхности, порозности слоя.
В отчете об инженерно-геологических исследованиях указывают сведения о последовательности напластований грунтов сжимаемой толщи основания, форме их залегания, размерах в плане и по глубине, возрасте, происхождении и номенклатурном виде. Кроме того, для некоторых слоев грунта, особенно расположенных на уровне подошвы фундаментов, в отчете должны быть приведены следующие физико-механические характеристики: угол внутреннего трения ф, град; нормативное удельное сцепление для глин или нормативный параметр линейности для песков с, МПа; модуль деформации Е, МПа; коэффициент фильтрации & ф, см / с; коэффициент консолидации cv, см2 / год, для водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести / i0 5, заторфованных грунтов и илов; плотность р, т / т3; коэффициент пористости е; природная влажность W, доли единицы; влажность на границе раскатывания WP и на границе текучести WL, доли единицы; степень заторфованности / от; степень разложения заторфованных грунтов Dpd, %; относительная просадочность, а также начальное просадочное давление и начальная критическая влажность для просадочных грунтов; относительное набухание, давление набухания и линейная усадка для набухающих грунтов; количественный и качественный состав засоления для засоленных грунтов. Характеристики грунтов должны быть представлены их нормативными значениями, а плотность, угол внутреннего трения и удельное сцепление также и расчетными значениями.
Электрохимический способ укрепления грунтов состоит в пропуске через грунт постоянного электрического тока посредством забитых в грунт электродов. Сущность этого процесса заключается в следующем: частицы воды перемещаются от анода к катоду и в зоне, расположенной у анода, влажность уменьшается. При этом, кроме осушения грунтов, происходит изменение их физических свойств-повышение коэффициента трения, увеличение удельного сцепления и сопротивления размокаемости.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11