Коэффициент бокового давления и расширения грунта

Грунт, который испытывается в компрессионном приборе под действием вертикальной нагрузки s, деформируется только в на­правлении оси z (рис. 2.4).

Боковые деформации в направлении осей х и у равны нулю, так как стенки прибора обладают большой жесткостью.

Если обозначить нормальные напряжения в скелете грунта, параллельные оси z, через s_z, а параллельные осям х и у - через s_x и s_y для условий сжатия в компрессионном приборе, то можно написать

(2.2)

где x - коэффициент бокового давления.

Этот коэффициент представляет собой отношение поперечных сжимающих напряжений к продольным, т. е

(2.3)

Рис. 2.4. Схема обжатия грунта в компрессионном приборе.

В теории сыпучих тел установлено, что для песков (сыпучих тел), находя­щихся в состоянии предельного равновесия, величину x можно вычислить по формуле

(2.4)

где j - угол внутреннего трения грунта.

Лабораторное определение коэффициента бокового давления, как для сыпу­чих, так и для связных грунтов может быть произве­дено на приборе трехосного сжатия - стабилометре, схема которого приведена на рис. 2.5.

Устанавливая образец 12, заключенный в тонкую резиновую оболочку, в при­бор, можно, загружая поршень 11 силой Р, создать любое предельное сжатие образца интенсивностью s₁. Нагнетая же через трубку 12 в замкнутую камеру 15 воздух или жидкость, можно создать любое боковое сжатие образца интен­сивностью s₂,.

В процессе испытания можно так подобрать напряжения s₁ и s₂, что боко­вые деформации l_x, и l_y будут равны нулю. Тогда соот­ношение опреде­ляет величину коэффициента бокового давления.

1 - база прибора; 2 - верхняя дре­нажная трубка; 3 - резиновые ман­жеты; 4 - стяжной болт; 5 - стенка прозрачного цилиндра; 6 - шток; 7 - диск штока; 8 - стопорный винт; 9 - крышка прибора; 10 — тяга гру­зовой рамы; 11 - подвижный пор­шень; 12 - образец грунта; 13 - ре­зиновая оболочка; 14 - неподвижный поршень; 15 - трубка для подачи во­ды; 16 - нижняя дренажная трубка.

Рис. 2.5 Схематический разрез стабилометра типа ДИИТ.

По данным ряда исследователей, для песков x = 0,40 - 0,42, а для глин x = 0,70 - 0,75.

Устанавливая образец 12, заключенный в тонкую резиновую оболочку, в при­бор, можно, загружая поршень 11 силой Р, создать любое предельное сжатие образца интенсивностью s₁. Нагнетая же через трубку 12 в замкнутую камеру 15 воздух или жидкость, можно создать любое боковое сжатие образца интен­сивностью s₂,.

В процессе испытания можно так подобрать напряжения s₁ и s₂, что боко­вые деформации l_x, и l_y будут равны нулю. Тогда соот­ношение опреде­ляет величину коэффициента бокового давления.

По данным ряда исследователей, для песков x = 0,40 - 0,42, а для глин x = 0,70 - 0,75.

В грунтах зависимость между напряжениями и полными де­формациями мо­жет быть принята линейной в форме s = E×l (за­кон Гука).

В случае трехосного напряженного состояния полную дефор­мацию грунта в направлении какой-либо оси, например l_X, можно представить в виде

(2.5)

где m - коэффициент Пуассона грунта, т. е. отношение поперечной относи­тельной деформации (сжатия) к продольной отно­сительной деформации.

Значение m может быть выражено через коэффициент бокового давления x. Вследствие того что x определяет соотношение глав­ных напряжений в усло­виях отсутствия боковых деформаций зависимость (2.5) принимает следующий вид:

(2.6)

Принимая во внимание, что и подставляя в (3.6), получим

(2.7)

Из зависимости (2.7) можно получить значение коэффициента бокового дав­ления

(2.8)

Учитывая значения x для соответствующих грунтов, по формуле (2.7) вычислены сле­дующие значения m:

Для изотропных тел m = 0,25, для стали; m = 0,30, для резины m = 0,50.

Таким образом, оказывается, что m для грунтов имеет прибли­зительно те же значения, что и для твердых тел.

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 1139; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!