جدول زاوية الاحتكاك الداخلي للتربة. معامل تشوه التربة

في ميكانيكا التربة ، يتم استخدام مؤشر يميز العلاقة بين الضغط والتشوه الكلي (مرن وبقايا) - معامل التشوه الكلي ه 0 ، على عكس معامل المرونة العادية ه upr ، معربا عن العلاقة بين الضغط والتشوه المرن. معامل المرونة العادية

أين س upr - تشوه مرن حهو سمك الطبقة المشوهة.

معامل التشوه الكلي

,

أين س- تشوه كامل.

يحتوي معامل التشوه العام مقارنةً بمعامل المرونة العادية على الاختلافات التالية:

1. نظرًا لعدم استقامة التشوهات ، يتبين أن قيمة معامل التشوه الكلي هذه صالحة فقط لفترات زمنية صغيرة لتغييرات الحمل.

2. معامل التشوه العام يميز العلاقة بين الضغط والتشوهات فقط على طول فرع التحميل ؛ لا ينطبق على فرع التفريغ.

3. معامل التشوه هو قيمة متغيرة تختلف باختلاف مدة الحمل ، ودرجة انضغاط التربة ، ومساحة وشكل الختم ، وعمق الختم بالنسبة لسطح التربة.

وتتميز آخر هذه الميزات ليس فقط بمعامل التشوه الكلي ، ولكن أيضًا لمعامل مرونة التربة ، الذي يميز استعادة التشوه المرن للتربة عند إزالة الحمل الخارجي.

من الواضح أن قيمة معامل مرونة التربة ، الذي يميز العلاقة بين الضغط والمكون المرن فقط للتشوه ، ستكون دائمًا أكبر من معامل التشوه الكلي لنفس التربة.

وبالتالي ، فإن معامل التشوه الكلي هو خاصية عامة للتربة ، مما يعكس كل من التشوهات المرنة والبلاستيكية. على عكس معامل المرونة العادية للأجسام المشوهة خطيًا ، تتغير قيمة معامل التشوه العام في عملية الحمل المؤثر على التربة:

, (3.4)

أين ه حول رهو معامل التشوه العام للتربة خلال فترة الحمل ر; س ر- تشوه يجب أن يتطور خلال نفس الفترة الزمنية ر.

من السمات المدروسة لتشوهات التربة ، يصبح تقليد تطبيق نظرية المرونة على التربة واضحًا. ومع ذلك ، على الرغم من حقيقة أن خاصية الأجسام المرنة تستعيد شكلها عند إزالتها تأثير خارجيليست متأصلة في التربة ، يتم استخدام حلول نظرية المرونة لتحديد الضغوط في كتلة التربة وتقييم استقرارها.

نظرًا لأن الضغط المحدد على التربة من الهياكل صغير نسبيًا ، فإن متوسط ​​كثافة التربة في قاعدة الهياكل بدرجة كافية من الدقة تخضع لقوانين الأجسام القابلة للتشوه خطيًا. عند إقامة الهياكل ، نحن مهتمون دائمًا بحجم التسوية ، وليس استعادتها بعد إزالة الحمل ، وبالتالي ، لا يمكن أيضًا أن تكون اللارجعة الجزئية لتشوهات التربة بمثابة عقبة أمام تطبيق نظرية المرونة للحساب الأساسات في فترات تحميل صغيرة.

يجب مراعاة الشروط الإلزامية لاستخدام نظرية المرونة لحساب التربة:

1. استخدام معامل التشوه العام كعامل تناسب بين الحمل والتشوه مع زيادة الحمل في فترة ضيقة بدلاً من معامل المرونة العادية.

2. النظر في حالة إجهاد التربة بعد نهاية تطور التشوهات من الحمل الخارجي.

لذلك ، باستخدام نظرية المرونة ، سنعتبر التربة أجسامًا قابلة للتشوه خطيًا ، وقد انتهت بالفعل عملية ضغطها من تأثير الحمل الخارجي.

حاليًا ، في ميكانيكا التربة ، يتم استخدام نماذج مختلفة من بيئة التربة لتقييم حالة الإجهاد والانفعال في اللب وتحديد الضغط على طول قاعدة الأساسات.

واحد من أهم الخصائصالتربة هي معامل التشوه الكلي ، والذي يستخدم لحساب تسوية المباني والهياكل. يمكن تحديد معامل التشوه من بيانات اختبار الضغط ، عن طريق اختبار القالب بحمل ثابت في حالات المجالباستخدام أجهزة قياس الضغط ووفقًا للخصائص الفيزيائية للتربة.

تحديد معامل التشوه حسب بيانات اختبار الضغط. يتم تحديد التشوهات الرأسية النسبية بواسطة الصيغة

. (2.22)

مساواة الجانب الأيمن من هذه المساواة ومراعاة ذلك

,

نحن نحصل

. (2.23)

إذا عيّننا

، من ثم

أو

. (2.24)

وتجدر الإشارة إلى أن معامل التشوه المحدد من بيانات اختبارات الضغط غالبًا ما يختلف اختلافًا كبيرًا عن المعامل الفعلي ، نظرًا لأن يؤدي استخراج التربة من العمق لاختبارات الضغط إلى تغيير حالة إجهادها.

تحديد معامل التشوه حسب بيانات اختبار التربة بالحمل الساكن في حفرة أو بئر.يمكن الحصول على القيم الأكثر دقة لمعامل التشوه من بيانات اختبار ختم بحجم يزيد عن 5000 سم 2 في الحقل (الشكل 2.13).

الشكل 2.13. اختبارات التربة بالحمل الثابت في الحفرة:

أ - مخطط التثبيت ؛

ب - اعتماد التسوية على الحمولة ؛

2 - ختم صلب

يتم تحديد معامل التشوه الكلي بواسطة الصيغة

, (2.25)

أين ث- المعامل المأخوذ للقوالب الصلبة المستديرة يساوي 0.8 ؛ د- قطر الختم ؛  ص- زيادة الحمل ؛  س- زيادة مسودة الختم عندما يتغير الضغط بمقدار  ص.

الصيغة (2.25) قابلة للتطبيق في حدود الاعتماد الخطي للرسم البياني "التسوية - الحمل".

تحديد معامل التشوه العام بناءً على نتائج اختبار كومة الختم ، مع مراعاة التغيرات في خصائص التربة نتيجة لقيادة الركيزة.

لشجيرات الوبر

, (2.26)

لأساسات الشريط كومة

, (2.27)

حيث  0 هي قيمة بلا أبعاد ، مجدولة مع الأخذ في الاعتبار قوانين نقل الحمولة على طول السطح الجانبي وفي مستوى النقطة ، معامل التمدد الجانبي للتربة  0 ، العرض المخفض لأساس الركيزة وخفض عمق الحدود الأساسية (مأخوذة وفقًا لجداول الدراسة أعلاه).

يمكن أيضًا تحديد معامل التشوه الكلي بطرق أخرى:

أ) وفقًا لاختبارات التربة في أجهزة ضغط ثلاثية المحاور (مقياس الاستقرار):

, (2.28)

حيث  1 - زيادة الضغط المحوري ؛  ض- زيادة التشوهات الرأسية ؛

ب) طبقاً لاختبارات مقياس الضغط. يتم إنزال أسطوانة مطاطية (الشكل 2.14) مملوءة بالسائل في البئر المحفور. وكلما زاد الضغط في الأسطوانة ، يزداد قطرها. فيما يتعلق  ص/دوالصيغ المقابلة تحدد معامل التشوه الكلي ؛

الشكل 2.14. اختبار التربة في البئر باستخدام مقياس الضغط:

1 - مقياس الضغط

2 - غلاف مطاطي

ج) وفقًا لجداول SNiP ، اعتمادًا على الخصائص الفيزيائية للتربة (الجداول I.1 ، I.3 من الملحق I).

يعد تحديد صلابة التربة أو معادلات التشوه ضروريًا لحل إحدى المشكلات النظرية الرئيسية لهندسة الأساسات ، وهي التنبؤ بتسوية الأساس. طرق حساب التسوية واردة في SP 50-101-2004 "تصميم وتركيب قواعد وأساسات المباني والهياكل".

يوصى بتحديد معامل التشوه باستخدام المختبر و الأساليب الميدانيةاختبار التربة. تم تقديم طريقة الضغط وتحديد ثلاثي المحاور لمعاملات التشوه في GOST 12248-96. تم تحديد طريقة تحديد المجال لمعامل التشوه في GOST 20276-85 "طرق تحديد المجال لخصائص التشوه". طرق مماثلة اختبارات المعملالمنصوص عليها أيضًا في AASHTO TP-46 و ASTM D 1195 و ASTM D 1196.

في GOSTs المحددة ، يوصى بتحديد معامل التشوه ، الذي يأخذ في الاعتبار كل من التشوه المرن والمتبقي. من الممكن استفراد معامل المرونة البحت للتشوه من هذه الاختبارات فقط باستخدام فرع التفريغ لاعتماد "الإجهاد والانفعال".

في الوقت نفسه ، يمكن قياس معامل المرونة في المختبر باستخدام اختبار ثلاثي المحاور ديناميكي أو اختبار الرنين للعينات تحت ضغط أحادي المحور. ومع ذلك ، يرتبط هذا باختيار العينات وليس دائمًا ممكنًا أو مناسبًا لتحديد الكتلة والتحديد السريع الضروري.

يتم تحديد تشوهات التربة لأساسات المباني والهياكل باستخدام معايير مرنة: معامل التشوه E ؛ معامل القصجي ، معامل التشوه الحجمي K ونسبة بواسون. في معظم الحالات ، تكون القاعدة متعددة الطبقات ويمكن أن تختلف المقاييس المرنة اختلافًا كبيرًا من طبقة إلى أخرى ، وتزداد ، كقاعدة عامة ، مع العمق.

المعلمات المرنة الرئيسية هي معامل التشوه ونسبة بواسون. باستخدام حلول نظرية المرونة ، يتم تحديد الوحدات المتبقية باستخدام التعبيرات الواردة في الجدول. واحد.

فاتورة غير مدفوعة. 1. العلاقة بين نماذج التشوه

يتم استخدام معامل التشوه في تحديد استقرار الأساسات ، على سبيل المثال ، باستخدام التعبير (5.14) SP 50-101-2004 تحت تأثير الأحمال الساكنة من وزن المباني أو الهياكل. يمكن تقدير قيم معامل التشوه كدالة للعمق من الارتباط التجريبي لنتائج الاختبارات المعملية لعينات التربة غير المضطربة ونتائج الاختبارات الميدانية.

طرق المختبر

معامل التشوه ، أو كما يطلق عليه في الميكانيكا المتصلة - معامل يونغ هو معامل التناسب لعلاقة "الإجهاد-الإجهاد" التي اقترحها هوك في النموذج

(1)

حيث كل زيادة متساوية في الإجهاد أحادي المحور تتوافق مع زيادة متناسبة في الإجهاد.

في الجدول. يوضح الشكل 2 الطرق المعملية لتحديد معدلات التشوه.

فاتورة غير مدفوعة. 2. نماذج التشوه

نوع الاختبار	وصف	المخططات
ضغط أحادي المحور	زيادة ثابتة. مسار تحميل الزراعة العضوية. تحديد معامل التشوه E
الضغط الهيدروستاتيكي (الشامل)	زيادة بالتساوي. مسار تحميل NST. تحديد معامل التشوه الحجمي K
تحول بسيط	بعد أن يظل التحميل الهيدروستاتيكي ثابتًا ، لكن يتغير الإجهادين الآخرين ،. مسار التحميل SST. تحديد معامل القص G
ضغط - ضغط	زيادة في عدم إمكانية التمدد الجانبي. تحديد معامل انضغاط التشوه E d
ضغط قياسي ثلاثي المحاور	بعد التحميل الهيدروستاتيكي يصل إلى ، يزيد ، و قبل التدمير. مسار تحميل CTST. تحديد المعامل المماسي للتشوه ، E t في الانضغاط
التمديد ثلاثي المحاور القياسي	بعد التحميل الهيدروستاتيكي حتى ، يزيد ، و. مسار التحميل STET. تحديد المعامل المماسي للتشوه E t أثناء التمدد

أرز. 1. مسارات الإجهاد المحققة في مقياس الاستقرار

تم تطوير قانون هوك لأول مرة لوصف المواد المتجانسة والخواص من خلال النظر في السلوك المرن للمعادن تحت التوتر. تُظهر التربة سلوكًا مرنًا خطيًا يصل إلى أحمال صغيرة نسبيًا. ومع ذلك ، حتى في هذه الحالة ، يحدث التشوه المتبقي في التربة أثناء التفريغ. لذلك ، عند التحميل حتى حد التناسب للتربة ، يكون ما يلي صالحًا أيضًا الاعتماد الخطيومع ذلك ، ففي حالة الأحمال العالية ، تعتمد التشوهات في التربة بشكل غير خطي على الضغوط. هذا مهم بشكل خاص عند تصميم المباني الشاهقة ، حيث يمكن أن يكون الضغط على قاعدة الأساسات 600-800 كيلو باسكال.

يتيح لك اختبار عينات التربة في مقياس الاستقرار تحديد المعامل العرضي للتشوه المماثل لمعامل يونغ. إن تشابه معامل التشوه مع معامل يونج يجعل من الممكن استخدام حلول نظرية المرونة في حساب تسوية الأساسات.) ورقم اللدونة PI ، والتي يمكن تحديدها عن طريق الاختبارات الميدانية والمخبرية. فيالتبويب. يوضح الشكل 3 القيم النموذجية لمعامل التشوه.

فاتورة غير مدفوعة. 3. قيم معامل التشوه