geoinz-w9, WYKŁAD IX - 08


WYKŁAD IX - 08.12.2010

  1. Załóżmy, że chcemy znać naprężenie sił w spągu warstwy nr 3. Potrzebujemy znać zatem:

    1. Miąższość warstw - z1, z2 i z3

    2. Wartość σ1, σ 2, σ 3

0x01 graphic

  1. Naprężenia pierwotne - występują zawsze w podłożu, zapisujemy je jako σγz=c

σγz=c = z1 x σ1 +z2 x σ2 + z3 x σ3

Najłatwiej jest wyliczyć naprężenia na granicach warstw. W celu określenia naprężeń w obrębie warstw, należy wykonać wykres σγz /z

0x01 graphic

σγz jest sumą naprężeń przenoszonych przez szkielet mineralny i wolne przestrzenie wypełnione wodą. Z tego:

σγz = σ' + u

Grunt ulegnie konsolidacji, jeżeli istnieje możliwość odpływu z niego wody.

0x01 graphic

σγz - Δσγz = σγz min

Za chwilę jednak wykop będzie obciążony obciążeniami od budowli, co zapisujemy jako σqz. Mamy trzy sytuacje:

σqz < σγz

σqz = σγz

σqz > σγz = budynek jest cięższy od nadkładu

Naprężenia od obiektu to naprężenia wtórne (σw). Dochodzą do tego naprężenia dodatkowe (σd).

σqz

0x08 graphic
0x08 graphic

σγz min + σw + σd = σc

0x08 graphic
0x08 graphic

σγz

  1. Im głębiej, tym mniejszy wpływ na naprężenia ma posadawiany budynek.

  2. Przestajemy się martwić o to, co dalej się dzieje w gruncie, gdy:

σd = 0,3 σγz

  1. Wykres do powyższego:

0x01 graphic

  1. Czynniki warunkujące historię naprężeń w gruncie - grunt „pamięta” historię swoich naprężeń. Czynniki te to:

    1. Sedymentacja - zwiększenia obciążenia, zmniejszenie współczynnika porowatości, zachodzi kompakcja, konsolidacja

    2. Erozja - zmniejszenie obciążenia, zwiększenie współczynnika porowatości

    3. Efekty pęcznienia

    4. Procesy diagenezy

  2. Współczynnik prekonsolidacji (OCR) - nazywa się stosunek największej wartości naprężenia efektywnego σp' , które występuje w przeszłości, do wartości naprężenia od ciężaru własnego występującego obecnie σo'

OCR = σp'/ σo'

OCR = 1 - grunt normalnie skonsolidowany

OCR > 1 - grunt prekonsolidowany

  1. Grunty:

    1. Normalnie skonsolidowane to takie, w których obecnie występujące w gruncie naprężenie efektywne jest największe ze wszystkich, jakie dotychczas w danym gruncie występowały. Kształt krzywej ściśliwości jest prostoliniowy (lub zbliżony); i nosi ona nazwę pierwotnej.

    2. Prekonsolidowane to takie, które przenosiły już w swojej historii większe naprężenia (np. teren obciążaony był lądolodem lub warstwami gruntu, które następnie zostały zerodowane przez np. rzekę). Krzywa ściśliwości w podziałce półlogarytmicznej będzie miała kształt zakrzywiony.

  1. Parametry fizyczno-mechaniczne gruntów:

    1. Parametry wytrzymałościowe:

      1. Wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie

      2. Wytrzymałość na jednoosiowe rozciąganie

      3. Wytrzymałość na ścisnanie

      4. Wytrzymałość na trójosiowe ściskanie

    2. parametry odkształceniowe:

      1. możliwość zginania

      2. sprężystość

      3. ściśliwość

      4. osiadanie gruntów

      5. opór spójności (kohezja)

Parametry wiodące: kohezja [c], kąt tarcia wewnętrznego [ø]

  1. Wytrzymałość gruntu - jednostkowy opór, jaki grunt stawia określonym naprężeniom w momencie zniszczenia próbki LUB krytyczna wartość naprężenia, które grunt jest w stanie przenosić bez utraty ciągłości struktury.

Najczęściej przyjmuje się zależność liniową między naprężeniem normalnym i statycznym zgodnie z warunkiem Coulomba (1772):

τf = c + σ tg ø , gdzie:

τf - wytrzymałość gruntu na ściskanie

σ - naprężenia normalne, prostopadłe do powierzchni ścinania

c, ø - parametry wytrzymałości na ścinanie, które nazywane są odpowiednio spójnością oraz kątem tarcia wewnętrznego

  1. Badanie wytrzymałości gruntów na ścinanie za pomocą urządzeń:

    1. Aparat bezpośredniego ścinania (skrzynkowy) - zasadą jego działania jest to, że po umieszczeniu gruntów w skrzynce możemy przesuwać względem siebie sanki i rejestrować zmiany. Wadami są:

      1. Narzucanie miejsc ścięcia przez nas

      2. W trakcie badania zmieniają się warunki naprężeń

Dobrze nadaje się do badania ośrodków warstwowanych. Wytrzymałość graniczna (doraźna) jest większa od wytrzymałości ostatecznej (rezydualnej).

    1. aparat do badań trójosiowych (trójosiówka) - ważne jest tempo przykładania obciążeń, siła działa z trzech kierunków, płaszczyzna ścięcia nie jest wymuszona przez nas lecz jest naturalna.

  1. W zależności od tego, z jakim ciałem (kruchym, plastycznym itp.) mamy do czynienia, jest ono bliżej lub dalej granicy maksymalnego obciążenia.

  2. Krzywe pełzania.

  3. Koła Mohra jako interpretacja wyników.

  4. Linie wytrzymałości gruntów na ścinanie:

τf = c' + (σ-u) tg ø' (wg Terzaghiego) ρ γ

  1. Ścieżka naprężenia to linia prosta lub krzywa powstała w wyniku połączenia szeregu punktów stanu naprężenia naniesionych na wykres, przedstawia ciągłość kolejnych stanów naprężenia.

  2. Typy badań w trójosiówce: badania przeprowadza się według jednego z trzech niżej podanych sposobów, różniących się odciążeniem i odwodnieniem próbki:

    1. Badania bez konsolidacji i odwodnienia (UU), zawartość wody w próbce utrzymywana jest przez cały czas doświadczenia bez zmian.

    2. Badania z konsolidacją, bez odwadniania (CU); próbka konsolidowana jest dla celów praktycznych często przy obciążeniu izotropowym σ3, lecz w czasie obciążenia, któremu odpowiada różnica naprężeń σ1-σ3 dążącego do zniszczenia próbki, odsączenie wody jest uniemożliwione.

    3. Badanie z odwadnianiem (CU); próbkę konsoliduje się jak w badaniu b., jednak po przyłożeniu obciążenia odpowiadającego różnicy naprężeń σ1-σ3, odpływ wody jest nadal umożliwiony, zwiększenie naprężenia powinno być na tyle powolne, aby nie występowało ciśnienie wody w porach.

  3. Wytrzymałość na ścinanie UU występuje, gdy woda w porach gruntu spoistego ma uniemożliwiony lub bardzo ograniczony odpływ. W praktyce warunki takie się zdarzają po powolnym wznoszeniu budowli.

  4. Próbka gruntu prekonsolidowanego wykazuje przy ścinaniu tendencję do zwiększania objętości (dylatancja).

  5. Wytrzymałość gruntów na ścinanie zależy od:

    1. Dla danego gruntu - od wskaźnika porowatości (zagęszczanie)

    2. Dla różnych gruntów - od różnic w ich uziarnieniu (wymiarów, kształtu, obtoczenia ziaren)

  6. Pentrometr wciskowy przeznaczony jest do badań wytrzymałości gruntów spoistych na jednoosiowe ściskanie. Każdy pomiar powinien być wykonany w odległości nie mniejszej niż 1 cm od pomiaru poprzedniego oraz 1 cm od krawędzi próbki. Można go stosować do gruntów spoistych o zawartości frakcji iłowej > 10% o konsystencji plastycznej. W gruntach o stopniu miękkoplastycznym uzyskane wyniki, ze względu na czułość przyrządu, są mniej dokładne.

  7. Kieszonkowa ścinarka obrotowa - przeznaczona do badania oporu ścinania gruntów. Badania tym przyrządem nie zastępują badań laboratoryjnych i polowych, mogą je uzupełnić; zwłaszcza w analizie makroskopowej.


Wyszukiwarka