книги / Механика грунтов

нагрузки, увеличивая нагрузку до тех пор, пока не произойдет срез (скольжение) одной части грунта по другой.

При исследовании связных грунтов испытывают несколько (не менее двух) образцов грунта на предельное сопротивление их прямому срезу.

Как отмечалось ранее, при испытании плотных глин на при­ борах прямого среза необходимо учитывать фактическую по­ верхность среза, т. е. при небольших нагрузках вводить поправ­ ку на косой срез, пересчитывая напряжения по формулам (аг) и (а3) (см. стр. 165), что может существенно сказаться на величине получаемых расчетных характеристик.

Рис. 42. Диаграмма сдвига для плотной глины, построенная с уче­ том поправки на косой срез

На рис. 42 приведена диаграмма сдвига I, полученная обыч­ ным способом и с учетом косого среза //. Значительный угол наклона обычной диаграммы сдвига к оси давлений при неболь­ ших нагрузках (пунктирная кривая на рис. 42) не может быть объяснен влиянием уплотнения, так как влажность грунта в зо­ не сдвига практически оставалась неизменной. Если учесть дей­ ствительную поверхность среза при малых нормальных нагруз­ ках, то точки 1 и 2 перейдут в положение V и 2'. Только при до­ статочно больших давлениях (при а = Зч-4 кг!см2) косой срез уже не наблюдается, и диаграмма сдвига становится линейной имея для плотных глин малый угол наклона к оси давлений.

Результаты испытаний грунтов на сопротивление сдвигу изо­ бражают в виде диаграммы, откладывая по вертикальной оси максимальное (предельное) сопротивление сдвигу, а по гори­ зонтальной — величину нормального сжимающего напряжения (эффективного давления).

Многочисленные испытания связных грунтов на сопротивле­ ние их прямому сдвигу показывают, что все экспериментальные

диаграммы сдвига, постоянными для данного физического со­ стояния грунта (данной его плотности).

Если связный грунт испытывает лишь весьма малые дефор­ мации сдвига, то его сопротивление будет зависеть почти иск­ лючительно от величины с, обусловленной действием всех видов сил связности, которое обычно называется с ц е п л е н и е м грун­ та, при ббльших'же деформациях к сопротивлению сдвига будет прибавляться второе слагаемое /а, которое можно рассматри­ вать как сопротивление грунта трению. Однако на практике бы­ вает весьма трудно выделить часть сопротивления сдвигу, не за­ висящую от нормального давления (сцепление), и часть, ему прямо пропорциональную (трение), так как всякое изменение

а так как

то

(44)

зШ <р = $ —

П1+ °3

Точно так же по диаграмме сдвига для связных грунгов (рис. 46) получим

СМ

51П ср :

О’С

Ре + аз

почти параллельна оси давлений, т. е. сопротивление сдвигу можно принимать практически не зависящим от величины

Р«с. 47. Диаграмма сдвига для идеально-связных грунтов

пряжений будет к р и в о л и н е й н а (рис. 48). В последнем слу­ чае расчетные параметры сопротивления грунта сдвигу / и с будут различны для различных точек диаграммы сдвига, т. е. являются п е р е м е н н ы м и в е л и ч и н а м и . Криволинейная

1 < г < 2.

Для глинистых же грунтов в общем случае, согласно данным исследовательской конференции по сопротивлению сдвигу связ­

жений имеет весьма сложный вид (рис. 49): от начала коорди­ нат, которое соответствует 0 = 0, до некоторой достаточно боль­ шой величины (примерно до 5—7 кг!см2) участок огибаю­ щей кривой достаточно хорошо описывается прямолинейным уравнением Кулона, при более значительных напряжениях диа­ грамма сдвига становится криволинейной с переходом при боль-

Рис. 49. Общий случай огибающей .разрушающих напряжений при «сдвиге (при различных методах испытания и большом диапазоне нормальных на­

пряжений)

ших давлениях опять в прямую, но параллельную оси давлений. На том же рис. 49 показано расположение кругов напряжений при простом растяжении, чистом сдвиге и простом сжатии.

Испытание грунтов на сдвиг при простом и трехосном сжатии

Результаты и с п ы т а н и я связных грунтов на п р о с т о е с ж а т и е (раздавливание) могут быть использованы для оцен­ ки общего сопротивления сдвигу данного вида грунта, если ус­ ловно принять, что во всех точках испытываемого образца воз­ никает однородное напряженное состояние. При испытании ци­ линдрического образца грунта (высота которого обычно прини­ мается в 1,5—2 раза большей его диаметра) сжимающая на­ грузка увеличивается до тех пор, пока не произойдет хрупкого разрушения или не возникнут незатухающие во времени дефор­ мации ползучести, приводящие к потере устойчивости образца. Обычно в первом случае, т. е. при хрупком разрушении, наблю­ даются косые трещины под углом около 45° к оси образца. За-

В'исимость между общими деформациями грунта и внешним дав­ лением, действующим на грунт (рис. 50), как правило, нелиней­ на до самого момента разрушения (до • = <7), -но для начального

участка кривой деформаций при давлениях, равных — зави­

симость эта без большой погрешности может приниматься ли­ нейной.

Рис. 50. К испытанию грунтов на простое сжатие

а — диаграмма деформаций; б — схема напряжений

Если выделить бесконечно малый элемент в образце грунта, го его грани в условиях однородного напряженного состояния при простом осевом сжатии будут испытывать напряжения, схе­ матически показанные на рис. 50,6.

Проектируя все силы на направление наклонной грани выде­ ленной призмочки, получим

Полагая, что максимальное значениесдвигающих напряже­ ний будет соответствовать разрушающему давлению (временно-

Впервые метод испытания грунтов на трехосное сжатие был предложен в СССР профессорами Давидениовым и Яппу и поч­ ти одновременно Н. В. Лалетиным1, получив широкое приме­ нение в приборах системы профессоров Н. В. Лалетина, Е. И. Медкова, В. Г. Булычева и М. Н. Гольдштейна2. За рубе­

жом большой известностью пользуются приборы проф. А. Би­ шопа3, Норвежского геотехнического института и др.

Схема прибора на трехосное сжатие показана на рис. 52. Цилиндрический образец грунта 1, помещенный с помощью спе­ циального приспособления в тонкую резиновую оболочку 2, рас­ полагается между двумя поршнями 3 (водонепроницаемыми

испытаниях (пер. с англ. проф. Тер-Степаняна), под ред. проф. Денисова. Госстройиздат, 1961.