Закон Кулона для несвязных грунтов

Многочисленными экспериментами различных авторов установлено, что график зависимости сопротивления сдвигу от нормального напряжения для песчаных и крупнообломочных грунтов с достаточной точностью может быть представлен отрезком прямой, выходящей из начала координат (см. рис. 3, б). Тогда эта зависимость может быть выражена уравнением:

где tgц — коэффициент внутреннего трения, характеризующий трение грунта о грунт, tgц = ѓ; ц— угол внутреннего трения.

Зависимость (1) установлена французским ученым Ш. Кулоном еще в 1773 г. и формулируется следующим образом: предельное сопротивление сыпучих грунтов сдвигу прямо пропорционально нормальному напряжению. Этот закон называется законом Кулона для несвязных фунтов.

Как известно, глинистые фунты (супесь, суглинок, глина) обладают связностью, интенсивность которой зависит от влажности и степени уплотненности грунта. грунт напряжение сдвиг прочностной Испытание глинистых грунтов производится в таких же приборах, что и несвязных грунтов (см. рис. 2), только фильтрующая пластина — без зубцов.

Так же проводятся несколько испытаний и строится график (рис. 4). Тогда зависимость ф = ѓ (у) для связных грунтов может быть представлена следующим образом:

где с — отрезок, отсекаемый от оси фи прямой АВ (рис. 4), называется удельным сцеплением и характеризует связность грунта.

Параметры ц и с лишь условно можно назвать углом внутреннего трения и удельным сцеплением, так как физика процесса разрушения грунта намного сложнее.

На полученные величины параметров сопротивления грунта сдвигу (ц и с) оказывает влияние методика проведения опытов (табл. 1). Уравнение (2) называют законом Кулона для связных грунтов и формулируют следующим образом: предельное сопротивление связных грунтов сдвигу при завершении их консолидации есть функция первой степени нормального напряжения.

Прочностные показатели глинистых грунтов, определяемые различными методиками Таблица 1.

Исследования, проведенные во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, показывают, что метод определения сопротивления сдвигу оказывает довольно существенное влияние на конечные результаты.

Так, ц и с определенные в полевых условиях по результатам сдвига жестких бетонных штампов, довольно существенно отличаются от результатов, полученных на приборе одноплоскостного среза для грунтов с ненарушенной структурой (табл. 2).

Характеристики грунтов, полученные различными испытаниями (по П. Д. Евдокимову, 1966).

Таблица 2.

Применявшиеся бетонные штампы размером от 1,5×1,0 до 2,5×2,5 м позволили интегрирование учесть свойства грунта большого объема, в то время как испытания в лабораторных условиях на образцах объемом в несколько кубических сантиметров дают возможность определить лишь свойства грунта в той точке, в которой взята проба. Таким образом, для расчета оснований зданий и сооружений необходимо определить вышеуказанные прочностные характеристики грунта, а именно: угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта.