Грунты
Изучением напряженно-деформированного состояния грунтов, а также грунтовых массивов занимается наука механика грунтов. В эту дисциплину входят вопросы условий прочности конкретных оснований, давления на ограждения, устойчивости массивов против разрушения и сползания, а также взаимодействия между массивами и сооружениями. Все эти вопросы рассматриваются в совокупности с результатами опытных и научных исследований в инженерной геологии, сопротивлении материалов, гидравлике, инженерной гидрогеологии и целом ряде других дисциплин.
Основным объектом изучения механики грунтов являются сами грунты. Грунт – это любая горная порода коры выветривания земли, сыпучая или связная. Грунты состоят из твердых частиц, воды и газов. По своему происхождению горные породы могут подразделяться на:
- осадочные, образованные в результате разрушения и выветривания горных пород (скальные и нескальные грунты);
- магматические, образовавшиеся в результате извержения магмы (скальные грунты);
- метаморфические, образованные в результате воздействия на метаморфические и осадочные породы высокой температуры или давления (скальные грунты).
Грунты образуются из первичных минералов, таких как кварц, шпаты, слюда, а также из вторичных глинистых минералов, образованных в процессе выветривания горных пород, органических веществ и солей.
В строительстве грунты рассматриваются с инженерной точки зрения, оценивается могут ли они служить основанием для зданий и сооружений, средой для размещения труб и подземных сооружений, а также материалов для насыпей и земляных плотин. Если грунт является прочным и может использоваться в качестве основания для возведения здания, то такое основание называется естественным. Если грунты очень слабые и требуется их укрепление, то такое основание называется искусственным.
Основание – это массив грунта, расположенный непосредственно под сооружением и рядом с ним, который деформируется от усилий, передаваемых на него фундаментом.
Свойства грунтов
Особое значение для механики имеют свойства грунтов. В зависимости от определенных лабораторным и опытным путем характеристик принимается решение о том какой грунт находится в основании.
Перечислим основные свойства грунта:
- физические (удельный вес грунта, удельный вес частиц грунта, природная влажность);
- деформационные свойства грунта (модуль упругости, модуль общей деформации, коэффициент Пуассона, модуль деформации);
- фильтрационные свойства грунтов (коэффициент фильтрации);
- прочность грунтов (сопротивляемость сдвигу);
- динамические свойства грунтов;
- реологические свойства грунтов.
Реология занимается изучением поведения грунтов во времени при действиях на них нагрузок. К реологическим свойствам относятся ползучесть, длительная прочность и релаксация напряжений. За счет длительности влияния нагрузки грунт меняет свое напряженно-деформируемое состояние по времени.
Рисунок 1. Основные закономерности механики грунтов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
«Механика грунтов, основания и фундаменты» — это дисциплина, которая опирается на опыт и результаты проведенных ранее исследований. Современные методы позволяют добиться высокой точности и выстроить приближенные к реальности модели поведения оснований при приложении нагрузки в виде здания или сооружения.
При расчетах учитывается множество факторов, которые могут оказать прямое или косвенное воздействие на основания. В отчетах по результатам инженерно-геологических изысканий приводится вся необходимая для расчетов информация, которую будут использовать конструкторы для расчета фундаментов. Полевые испытания грунтов необходимы для определениях их прочностных и деформационных характеристик (модуль деформации, недренированную прочность, индекс плотности, угол внутреннего трения, коэффициент бокового давления в состоянии покоя, коэффициент переуплотнения, коэффициент фильтрации). Выбор метода (плоским штампов шурфах, плоским штампом в скважине, винтовым штампом ниже забоя, винтовым штампом в массиве, радиальным прессиометром, лопастным прессиометром, динамическим зондированием, конусным зондом, дилатометром, крыльчаткой) проведения испытания осуществляется исходя из задач и условий местности.
