Параметры сопротивления грунта сдвигу

Для каждого варианта содержания крупнозернистых карбонатных включений выполнялся сдвиг 9-ти образцов по недренированно-неконсолидированной схеме и 6-ти образцов по дренированно-консолидированной схеме при нормальных давлениях 0,1, 0,2 и 0,3 Мпа. Всего выполнено 60 сдвиговых испытаний грунтов.

Результаты недренированно-неконсолидированных испытаний грунтов приведены в таблицах П.1 – П.4 в приложениях. В графическом виде они представлены на рис. 2.2 – 2.5. Полученные данные позволили построить графики зависимости параметров сдвига (tgφ и С) от содержания крупнозернистых карбонатных включений (Х) в грансоставе грунта, представленные на рис.2.6 –2.7.

В таблицах П.5 – П.8 (приложения) и на рис. 2.8 – 2.11 представлены результаты сдвиговых опытов, выполненных по дренированно-консолидированной схеме, а на рис. 2.12, 2.13 графики зависимости параметров сдвига (tgφ и С) от содержания крупнозернистых карбонатных включений (Х) в грансоставе грунта.

Полученные зависимости указывают на то, что как при сдвиге по закрытой схеме, так при сдвиге по открытой схеме при содержании карбонатов до 10% характеристики прочности грунта на сдвиг меняются незначительно. Заметное увеличение прочности происходит, когда содержание карбонатов превышает 10%. При этом угол внутреннего трения наиболее интенсивно возрастает в диапазоне Х =10 –20%, в дальнейшем его рост происходит с меньшей интенсивностью. Коэффициент сцепления грунта при неконсолидированно-недренированном испытании достигает максимального значения при содержании карбонатов несколько превышающем 20%. При сдвиге по дренированно-консолидированной схеме сцепление грунта имеет тенденцию к некоторому снижению при содержании карбонатов более10%.

Фотографии, приведенные на рис. 2.14 – 2.21, иллюстрируют деформации сдвига, развивающиеся в теле образцов грунта при различном содержании крупнообломочных включений. Визуализация деформаций сдвига выполнялась следующим образом. В уплотненном образце грунта высверливались 3 отверстия диаметром 10 мм, которые затем заполнялись песком, подкрашенным штемпельной краской. После чего образец подвергался сдвигу по открытой или закрытой схеме. При выемке грунта из сдвиговой коробки выполнялась его срезка в вертикальной плоскости по створу отверстий. Деформируясь вместе с окружающим грунтом, подкрашенные столбики показывают, каким образом происходит деформация в теле образца в зависимости от схемы нагружения и содержания крупнообломочных включений.

Как видно из приведенных фотографий, сдвиг грунта, выполняемый по закрытой схеме, характеризуется перемещениями, захватывающими практически весь объем образца. При этом четко выраженной поверхности скольжения не наблюдается.

При сдвиге по открытой схеме, характеризуемой медленным нарастанием сдвигающей нагрузки, деформации в теле грунта в наибольшей степени проявляются в зоне, прилегающей к плоскости сдвига. В этом случае имеет место образование плоскости скольжения.

Недренированно-неконсолидированный сдвиг грунта, не содержащего

крупнообломочных включений

Рис 2.14

Дренированно-консолидированный сдвиг грунта, не содержащего

крупнообломочных включений

Рис 2.15

Недренированно-неконсолидированный сдвиг грунта, содержащего

10% крупнообломочных включений

Рис 2.16

Дренированно-консолидированный сдвиг грунта, содержащего

10% крупнообломочных включений

Рис 2.17

Недренированно-неконсолидированный сдвиг грунта, содержащего

20% крупнообломочных включений

Рис 2.18

Дренированно-консолидированный сдвиг грунта, содержащего

20% крупнообломочных включений

Рис 2.19

Недренированно-неконсолидированный сдвиг грунта, содержащего

30% крупнообломочных включений

Рис 2.20

Дренированно-консолидированный сдвиг грунта, содержащего

30% крупнообломочных включений

Рис 2.21

Указанные различия, однако, характерны для грунтов, содержащих в грансостве не более 10% крупнообломочных включений. При содержании включений 20% - 30%, характер деформирования грунта при медленном и быстром сдвиге практически не отличается. Вероятно, наличие включений способствует перераспределению напряжений по толщине образца, что приводит к возрастанию сдвиговой прочности грунта.

В таблице 2.1 приведена выборка нормативных и расчетных значений параметров сдвига в зависимости от содержания крупнообломочных включений в грансоставе грунта. В этой же таблице дано предельно-длительное сцепление грунта, полученное методом шаровой пробы (см.рис.2.22 – 2,25).

Таблица 2.1. Нормативные и расчетные значения прочностных характеристик грунта.

Содержание карбонатных включений по массе, %	Нормативные значения прочностных характеристик грунта	Расчетные значения прочностных характеристик грунта	Предельно-длительное сцепление грунта, С ∞, МПа
tg φн	φн , град	Сн, МПа	tg φр	φр , град	Ср, МПа
Неконсолидированно-недренированный сдвиг
	0,167	9,5	0,071	0,159	9,0	0,067
	0,171	9,7	0,078	0,163	9,2	0,075
	0,204	11,5	0,115	0,192	10,9	0,109
	0,222	12,5	0,105	0,206	11,6	0,097
Консолидированно-дренированный сдвиг
	0,220	12,4	0,067	0,201	11,4	0,061	0,042
	0,224	12,6	0,068	0,210	11,8	0,063	0,042
	0,281	15,7	0,064	0,259	14,5	0,059	0,045
	0,295	16,4	0,064	0,264	14,8	0,057	0,046