2.4.3. Сопротивление сдвигу неконсолидированных грунтов
2.4.3. Сопротивление сдвигу неконсолидированных грунтов
Для оценки сопротивляемости грунтов сдвигу при неполной их консолидации используют график с параметрами с и φ, приведенный на рис. 2.9, в, но нормальное напряжение уменьшают на давление в поровой воде, т. е. принимают равным напряжению в скелете грунта:
σd = σ - pω
где σ — полное нормальное напряжение; pω—давление в поровой воде при неполной консолидации грунта.
Другой путь учета неполной консолидации пылевато-глинистых грунтов был предложен Н. Н. Масловым. Он сводится к испытанию образцов грунта на неконсолидированный сдвиг через различные промежутки времени после приложения давлений одной и той же интенсивности. Сразу после сдвига из области среза берут пробы грунта для определения его влажности. Это позволяет построить график зависимости предельного сопротивления грунта сдвигу от влажности. Три-четыре серии таких испытаний при различных давлениях (р1...р3) дают возможность построить семейство кривых предельного сопротивления сдвигу как функции влажности (рис. 2.10, а). Используя этот график, строят другой график — зависимости предельного сопротивления сдвигу от давления для любой влажности, зафиксированной при испытаниях (рис. 2.10,б). По такому графику устанавливают значения удельного сцепления cω и угла внутреннего трения φω грунта, обладающего определенной влажностью. Таким образом, значения cω и φω относятся к определенному состоянию грунта. Зная эти характеристики грунта при различных влажностях, можно построить график зависимостей удельного сцепления и угла внутреннего трения от влажности (рис. 2.10, в).
Рис. 2.10. Зависимости предельного сопротивления сдвигу от влажности (а) и от давления (б); зависимость параметров <рш и ст от влажности (в)
Использование полученных значений характеристик затрудняется сложностью прогнозирования изменения влажности грунта в основании возводимых сооружений. В связи с этим при водонасыщенных грунтах, действуя в запас, чаще всего ориентируются на максимальную влажность, соответствующую природной. Для такого состояния грунтов их предельное сопротивление сдвигу можно определить наиболее точно полевыми испытаниями путем четырехлопастного среза, зондирования или пенетрации — внедрения в грунт пенетрометра с конусообразным или шаровым наконечником.
Срез четырехлопастным прибором осуществляется следующим образом. В грунт ниже забоя скважины внедряют четырехлопастную крыльчатку (рис. 2.11) и поворачивают ее вокруг вертикальной оси. Максимальное значение момента, затрачиваемого на вращение этого прибора в грунте, относят к площади цилиндрической поверхности и двух круглых поверхностей сдвига и тем самым определяют предельное сопротивление грунта сдвигу в условиях его природного состояния.
Рис. 2.11. Схема четырехлопастной крыльчатки
Рис, 2.12 Схема стабилометра для трехосного испытания образца грунта (а) и напряжения (б), действующие на трехгранную призму, вырезанную йз образца
При анизотропном грунте его предельное сопротивление сдвигу по вертикальным плоскостям часто существенно отличается от предельного сопротивления сдвигу по горизонтальным плоскостям (верхнему и нижнему основаниям цилиндра вращающейся части грунта). В таком случае проводят испытания на срез двумя крыльчатками, у которых отношения радиуса к высоте существенно различаются.