Раздел 2. Механические свойства грунтов

Общие положения

Грунты являются основаниями различных сооружений. Основной их особенностью является высокая раздробленность (дисперсность) вплоть до коллоидных размеров частиц. Массивы грунтов, являющиеся основанием сооружений, формируются в различных условиях. Это порождает большое разнообразие их строения и свойств. Строительство сооружений нарушает начальное состояние оснований, и в грунтах возникают новые процессы, осложняющие эксплуатацию сооружений.

Для надежного и экономичного проектирования сооружений необходимо уметь прогнозировать изменение напряжений в грунтах основания в результате строительства, оценивать, будет ли обеспечена прочность грунтов и какие возникнут деформации основания.

К основным механическим свойствам грунтов относят сжимаемость, сопротивление сдвигу и водопроницаемость. Эти свойства оценивают показателями, которые будут подробно рассмотрены ниже.

Сжимаемость является свойством грунтов, обусловленным изменением их пористости под действием внешней нагрузки. Сжатие грунтов под нагрузкой принято называть осадкой или деформацией грунтов. Сжимаемость характеризуется коэффициентом сжимаемости и модулем деформации, который используется в расчетах осадок фундаментов сооружений.

В напряженном массиве грунта возникают касательные напряжения, приводящие к сдвиговым деформациям, при которых прочность грунта полностью исчерпывается и массив разрушается. При этом сдвиг всегда происходит по поверхностям скольжения, направление и форма которых обусловлены прочностными показателями грунтов. Прочностные показатели грунтов определяют способность грунтов сопротивляться разрушению за счет трения и сцепления.

Важным механическим свойством грунтов является их водопроницаемость. Это свойство присуще как песчаным, так и глинистым грунтам. Оценивается оно коэффициентом фильтрации. Величина его изменяется в процессе уплотнения грунта под нагрузкой. Это свойство имеет особенно важное значение для глинистых грунтов, так как определяет их консолидацию во времени. Уплотнение грунтов под действием внешней нагрузки, сопровождаемое отжатием воды из пор, называют фильтрационной консолидацией грунтов.