Механика грунтов. Физические свойства грунтов. Общие сведения о показателях физических свойств. Примеры решения задач по оценке классификационных показателей грунтов, страница 26

Значительное влияние на напряженно-деформированное состояние грунтов оказывают отдельные его моменты - фазы: скелет грунта - твердая фаза; поровая вода – жидкая фаза; газы и пар в поровом пространстве - газообразная фаза. При создании внешней нагрузки на грунт они перераспределяются между составляющими его фазами и деформирование грунта происходит во времени с проявлением сложных процессов уплотнения вязкого течения и ползучести. Анализ общей зависимости деформаций от напряжения производится при достижении грунтом конечного состояния. В сыпучих грунтах при создании нагрузки возникают смещения зерен относительно друг друга, что обеспечивает уменьшение порового объема- уплотнение грунта. В связных грунтах на характер деформирования влияют структурные связи жесткие и вязкие. Если величина нагрузки не приводит к разрушению связей, то грунт будет деформироваться как квазитвердое тело, деформации грунта практически упругие. При наличии только вязких (водно-коллоидных) связей в грунтах при действии нагрузки некоторые связи начинают разрушаться из-за концентрации напряжений в отдельных зонах, что обуславливает проявление обратимых и остаточных деформаций.

При увеличении нагрузок, после превышения сопротивления структурных связей в связных грунтах доля остаточных деформаций значительно превосходит долю упругих.

В целом на начальном этапе нарушения грунтов связных и сыпучих наблюдается их уплотнение с улучшением строительных свойств основания. Многочисленные опыты на грунтовых основаниях со штампами разных размеров показали, что уплотнение грунтов происходит только до некоторой величины внешнего давления. Напряженно- деформированное состояние грунта сопровождающееся его уплотнением получило название фазы уплотнения. Зависимость осадки штампа (фундамента) в фазе уплотнения грунта имеет очертание близкое к линейному (рис. 9.1. участок о-а). При дальнейшем увеличении давлений в грунте возникают и развиваются зоны сдвиговых деформаций (без изменения объема пор в грунте).

По экспериментальным данным сдвиговые деформации первоначально возникают под краями жесткого штампа (фундамента) и соответствуют давлению на грунт по подошве штампа Р_н.к. (начальное критическое давление). С ростом давления на грунт зоны  сдвиговых деформаций увеличивается. Работа грунта под штампом в режиме развития зон сдвиговых (пластических) деформаций получила название фазы сдвигов. Зависимость между деформациями грунта и давлениями под штампом нелинейная (участок а-в на рис. 9.1). Во второй фазе работы под штампом формируется жесткое ядро ограниченных смещений частиц. Жесткое грунтовое ядро полностью формируется в конце второй фазы и соответствует характерному давлению под штампом Р_кр.(критическое давление). Сформировавшееся грунтовое ядро клиновидной формы разжимает окружающие его зоны пластических деформаций в стороны, их смещению препятствует окружающей грунтовый массив, в любой точке которого напряженное состояние характеризуется предельным сопротивлением сдвигу. При увеличении нагрузок жесткое грунтовое ядро приводит в движение массив грунта по сформировавшимся поверхностям предельного сопротивления, на поверхности грунта образуется зона выпора. Грунтовое основание теряет устойчивость, осадки штампа имеют провальный характер. Работа грунта в режиме потери устойчивости с развитием процессов выпора получило название – фаза выпора.