Болдырев Г.Г. Методы определения механических свойств грунтов
Подождите немного. Документ загружается.
691
rest
ϕ
, град. –
остаточный угол внутреннего трения;
max
ϕ
, град. –
пиковый угол внутреннего трения;
p
s
ϕ
, град. –
угол внутреннего трения при плоской деформации;
ψ, град. –
угол дилатансии;
c,
кПа – удельное сцепление;
rest
c , кПа –
остаточные силы сцепления;
ν –
коэффициент Пуассона;
E,
МПа – модуль деформации;
e
E
, МПа –
модуль деформации при разгрузке;
o
E , МПа –
модуль упругости Юнга;
G,
МПа – модуль сдвига;
K,
МПа – модуль объемной деформации;
стр
р
, кПа –
структурная прочность;
с
α
, см
2
/год –
коэффициент фильтрационной консолидации;
v
с , см
2
/год –
коэффициент вторичной консолидации;
c
p
e –
модуль осадки;
s
f
ε –
относительное суффозионное сжатие;
s
f
р
, кПа –
начальное давление суффозионного сжатия;
k, см/с – коэффициент фильтрации;
ξ –
коэффициент бокового давления
Мерзлые
грунты
,
сoc
RR, кПа –
пределы прочности на одноосное сжатие;
eq
с , кПа –
эквивалентное сцепление;
,,
,
af sh sh i
RR R , кПа –
сопротивление срезу;
А – коэффициент нелинейности деформации;
η –
коэффициент вязкости;
f
m
, m, 1/МПа –
коэффициенты сжимаемости;
th
A
–
коэффициент оттаивания
Просадочные
грунты
s
l
p
, кПа –
начальное просадочное давление;
s
l
ε –
относительная просадочность;
Набухающие
грунты
s
w
p
, кПа –
давление набухания;
о
δ –
свободное набухание
692
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ................................................................................................................................... 3
Глава 1. ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ МЕТОДАМИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ И МЕТОДАМИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПАРАМЕТРОВ ГРУНТОВ ....................................................................................... 6
1.1.
Методы расчета оснований и используемые
в них параметры механических свойств грунтов ............................................. 6
1.2.
Основные требования СП 50"101"2004 и СП 11"105"97
к инженерно"геологическим изысканиям ..................................................... 11
Глава 2. ПРОЧНОСТЬ И ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ ГРУНТОВ .......................................... 23
2.1.
Основные понятия .......................................................................................... 23
2.2.
Условия прочности грунта .............................................................................. 29
2.3.
Геометрическое представление напряженного состояния
и инвариантов ................................................................................................. 33
2.4.
Условия прочности в инвариантах напряжений ............................................ 35
2.5.
Траектории напряжений и их влияние на механические
свойства грунтов ............................................................................................. 40
2.6.
Влияние вида напряженного состояния на прочностные
свойства грунтов ............................................................................................. 42
2.7.
Поведение глинистого грунта в процессе деформирования ......................... 51
2.7.1.
Нормально уплотненная и переуплотненная глина ............................ 51
2.7.2.
Недренированная прочность глинистых грунтов ............................... 53
2.7.3.
Дренированная прочность глинистых грунтов ..................................... 57
2.7.4.
Влияние происхождения глинистых грунтов на их свойства ............. 67
2.8.
Анизотропия прочности грунтов .................................................................... 72
2.9.
Явление дилатансии в грунтах ........................................................................ 81
2.10.
Локализация деформаций .............................................................................. 87
Глава 3. МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ИХ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ........................... 113
3.1.
Выбор типа испытаний .................................................................................. 113
3.2.
Эффект нарушения структуры при отборе образцов грунта ....................... 121
3.3.
Условия нагружения образцов грунта ........................................................... 124
3.4.
Классификация типов испытаний ................................................................ 124
3.5.
Траектории напряжений ............................................................................... 129
3.6.
Влияние граничных условий на результаты испытаний............................... 140
Глава 4. ИНФОРМАЦИОННО"ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ .................. 149
4.1.
Измерительные системы для испытаний образцов грунтов ......................... 157
4.2.
Измерительные системы для термомеханических испытаний грунтов ....... 168
4.3.
Измерительные системы для испытания грунтов при отрицательных
температурах .................................................................................................. 175
4.4.
Измерительные системы для испытания не полностью
водонасыщенных грунтов .............................................................................. 182
Глава 5. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА В УСЛОВИЯХ НЕВОЗМОЖНОСТИ
БОКОВОГО РАСШИРЕНИЯ ............................................................................... 189
5.1.
Сжатие и консолидация грунта ..................................................................... 189
5.2.
Приборы, применяемые при проведении компрессионных испытаний .... 193
693
5.3. Процедура испытаний грунтов ..................................................................... 205
5.3.1.
Испытания грунтов с целью определения параметров
первичной консолидации ................................................................... 205
5.3.2.
Начальное напряженное состояние ................................................... 212
5.3.3.
Определение давления предварительного уплотнения ..................... 218
5.4.
Определение механических свойств грунтов в компрессионном
приборе с измерением боковых напряжений .............................................. 224
5.5.
Компрессионные испытания с непрерывным нагружением ....................... 239
5.5.1.
Испытания с постоянной скоростью нагружения ............................. 241
5.5.2.
Испытания с контролируемым градиентом ....................................... 259
5.6.
Компрессионные испытания сильно сжимаемых грунтов .......................... 261
5.5.
Определение параметров сжимаемости с использованием
физических характеристик грунтов .............................................................. 266
Глава 6. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА В УСЛОВИЯХ ПРЯМОГО СРЕЗА,
ПРОСТОГО СДВИГА И КОЛЬЦЕВОГО СРЕЗА ................................................ 272
6.1.
Прочность грунта, определяемая из испытаний
в условиях прямого среза и простого сдвига ................................................. 273
6.2.
Испытания грунтов с целью определения параметров прочности
в условиях прямого среза по методу ГОСТ 12248"96 ................................... 279
6.3.
Процедура представления результатов испытаний ...................................... 291
6.4.
Влияние скорости деформации на результаты испытаний .......................... 294
6.5.
Зависимость параметров прочности от условий нагружения
образцов грунта при одноплоскостном срезе .............................................. 295
6.6.
Испытания в условиях простого сдвига ........................................................ 304
6.7.
Приборы, применяемые при проведении испытаний
в условиях прямого среза и простого сдвига ................................................ 309
6.8.
Испытания в условиях кольцевого среза ...................................................... 313
Глава 7. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА В УСЛОВИЯХ ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ
ДЕФОРМАЦИИ .................................................................................................... 327
7.1.
Общие положения ......................................................................................... 327
7.2.
Способы создания и управления напряжениями на границах образца ...... 334
7.3.
Конструкции приборов для испытания образцов грунта в условиях
осесимметричной деформации ..................................................................... 335
7.4.
Определение скорости деформации в трехосных испытаниях .................... 353
7.4.1.
Неконсолидированно"недренированные испытания ....................... 355
7.4.2.
Консолидированно"недренированные испытания ........................... 355
7.4.3.
Консолидированно"дренированные испытания ............................... 358
7.5.
Коррекция трехосных данных ....................................................................... 358
7.5.1.
Коррекция площади поперечного сечения ........................................ 359
7.5.2.
Коррекция, обусловленная сопротивлением
резиновой оболочки ............................................................................ 360
7.5.3.
Коррекция, обусловленная фильтровальной бумагой....................... 362
7.5.4.
Вычисление площади поперечного сечения образца
после консолидации ........................................................................... 363
7.6.
Процедура проведения испытаний ............................................................... 364
7.6.1.
Водонасыщение .................................................................................. 364
7.6.2.
Неконсолидированно"недренированные испытания ....................... 364
7.6.3.
Консолидированно"недренированные испытания ........................... 371
7.6.4.
Консолидированно"дренированные испытания ............................... 385
694
7.6.5. Ошибки, влияющие на результаты испытаний .................................. 387
7.7.
Методика испытаний не полностью водонасыщенных грунтов .................. 388
Глава 8. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА В УСЛОВИЯХ ИСТИННОГО
ТРЕХОСНОГО СЖАТИЯ ...................................................................................... 391
8.1.
Общие положения.......................................................................................... 391
8.2.
Устройства для испытания образцов грунта в условиях истинного
трехосного сжатия .......................................................................................... 398
8.3.
Процедура испытаний ................................................................................... 413
8.3.1.
Подготовка образцов нарушенной структуры .................................... 413
8.3.2.
Подготовка образцов песчаного грунта .............................................. 415
8.3.3.
Результаты испытаний ........................................................................ 416
Глава 9. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА НА КРУЧЕНИЕ ............................................................ 420
9.1.
Общие положения.......................................................................................... 420
9.2.
Устройства для испытания полых образцов ................................................. 422
9.3.
Процедура испытаний ................................................................................... 443
9.3.1.
Подготовка образца ............................................................................. 443
9.3.2.
Величины, измеряемые в процессе испытаний ................................. 447
9.3.3.
Результаты испытаний ........................................................................ 452
Глава 10. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА В УСЛОВИЯХ ПЛОСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ............. 456
10.1.
Общие положения.......................................................................................... 456
10.2.
Устройства, используемые для испытаний образцов грунта
в условиях плоской деформации ................................................................... 458
10.4.
Результаты испытаний ................................................................................... 472
Глава 11. ИСПЫТАНИЯ С ЦЕЛЬЮ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕДЕНИЯ ГРУНТА
НА ГРАНИЦЕ «ГРУНТ – КОНСТРУКЦИЯ» ..................................................... 477
Глава 12. ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ ..................................................................... 487
12.1.
Общие положения.......................................................................................... 487
12.2.
Методы испытаний на растяжение ............................................................... 492
Глава 13. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА В УСЛОВИЯХ ОДНООСНОГО СЖАТИЯ ................. 498
13.1.
Общие положения.......................................................................................... 498
13.2.
Экспериментальные исследования глинистого грунта
в условиях одноосного сжатия ...................................................................... 499
13.3.
Процедура испытаний ................................................................................... 502
13.3.1.
Грунты ненарушенной структуры ...................................................... 502
13.3.2.
Грунты с нарушенной структурой ...................................................... 506
13.4.
Испытания на одноосное сжатие скальных пород ....................................... 510
13.4.1.
Методика обработки результатов испытаний .................................... 513
Глава 14. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ ........................ 517
14.1. Общие положения.......................................................................................... 517
14.2. Измерение радиальной и осевой деформации .............................................. 517
14.2.1. Измерение деформаций с использованием дифференциальных
датчиков перемещения ....................................................................... 520
14.2.2. Измерение осевой и радиальной деформации с использованием
тензодатчиков деформации ................................................................ 527
14.2.3. Измерение радиальной и осевой деформации
с использованием инклинометров и датчиков Холла ........................ 531
14.3. Определение объемной деформации ............................................................ 536
695
14.3.1. Измерение изменения объема образца грунта
с использованием датчиков перемещения ......................................... 537
14.3.2. Измерение изменения объема образцов по объему воды,
вытесненной из камеры давления ...................................................... 542
14.3.3. Измерение изменения объема образцов с использованием
контроллеров давление – объем ......................................................... 552
14.3.4. Измерение изменения объема не полностью водонасыщенных
образцов грунта ................................................................................... 554
14.4. Измерение порового давления ...................................................................... 560
14.5. Использование компьютерной томографии ................................................. 565
14.6. Измерения с использованием пьезокерамических датчиков ....................... 569
Глава 15. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ ГРУНТА ................. 577
15.1. Основные понятия ......................................................................................... 577
15.2. Определение модулей деформации с использованием физических
показателей грунтов....................................................................................... 582
15.3. Определение модуля деформации по результатам
компрессионных иcпытаний ......................................................................... 583
15.4. Определение модулей деформации по результатам
трехосных испытаний .................................................................................... 584
15.5. Анизотропия модуля упругости .................................................................... 587
15.6. Определение модулей упругости статическим
и динамическим методами при малых деформациях ................................... 590
Глава 16. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕДРЕНИРОВАННОЙ И ДРЕНИРОВАННОЙ
ПРОЧНОСТИ СВЯЗНЫХ ГРУНТОВ .................................................................. 600
16.1. Общие положения ......................................................................................... 600
16.1.1. Испытания в условиях прямого среза ................................................ 602
16.1.2. Испытания в условиях одноосного сжатия ....................................... 604
16.1.3. Испытания в условиях трехосного сжатия ........................................ 605
16.2. Определение недренированной прочности связных грунтов ..................... 608
16.2.1. Факторы, влияющие на недренированную прочность ...................... 609
16.2.2. Корреляция между лабораторными
и полевыми значениями недренированной прочности ..................... 616
16.2.3. Определение недренированой прочности
методами SHANSEP и рекомпрессии ................................................ 619
16.3. Определение дренированной прочности грунтов ........................................ 636
16.4. Выбор недренированных параметров прочности
в полных напряжениях при проектировании оснований ............................. 642
16.5. Выбор эффективных параметров прочности при проектировании ............ 646
Глава 17. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЧНОСТИ И ДЕФОРМИРУЕМОСТИ
ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ЗАДАЧ ГЕОТЕХНИКИ .................................. 647
17.1. Откосы, насыпи, выемки .............................................................................. 651
17.2. Фундаменты мелкого заложения .................................................................. 654
17.3. Фундаменты глубокого заложения ............................................................... 657
17.4. Подпорные стены .......................................................................................... 658
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................................................ 661
Обозначения .......................................................................................................................... 690
Научное издание
Болдырев Геннадий Григорьевич
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ.
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
Монография
Редактор М.А. Сухова
В е р с т к а С.Г. Нестерова, Н.А. Сазонова
________________________________
Подписано в печать 10.12.08. Формат 84х108/16.
Бумага офсетная. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 43,5. Уч.;изд. л. 40,5. Тираж 1000 экз.
Заказ № 158.
___________________________________________________
Издательство ПГУАС.
440028, г. Пенза, ул.Г.Титова, 28.
Отпечатано в типографии
«Родной дом» ПБОЮЛ Шпильков В.В.,
44061, г. Пенза, ул. Каракозова 44б, 406