Учение о фазах напряженного состояния грунта и представление о пластических зонах в основаниях сооружений.
При возведении здания или сооружения наблюдается постоянное возрастание давления по подошве фундаментов. При таком характере воздействия в грунтовом основании, как и во всяком твердом теле, возникает напряженно-деформирующее состояние, которое адекватно интенсивности приложенной внешней нагрузки, причем возникает оно не только в точках контакта подошвы фундамента сооружения и грунта основания, но и на значительной глубине.
Распределение напряжений как под подошвой фундамента, так и на значительной глубине необходимо знать, так как прочность и устойчивость сооружений зависит от сопротивления (R) грунта, не только примыкающей к подошве, но и глубоколежащего.
I — фаза нормального уплотнения (линейной деформации) (уплотнение грунта);
II — фаза сдвигов (пластических деформация) (сдвиг);
III — фаза выпирания грунта (Течение грунта).
Т.е. выделяют 2 состояния грунта:
1-Допредельное состояние (до Рпр)
От Рнач до Ркрит – фазы сдвига.
При предельном состоянии грунт теряет свою несущую способность.
R – Расчетное сопротивление основания
Из-за концентрации напряжений под краями фундамента в начале фазы сдвигов (II) происходит разрушение грунта в локальных областях, т.е. происходят местные потери устойчивости. По мере роста внешней нагрузки нарушается линейная зависимость между осадкой и давлением. При дальнейшем возрастании давления под подошвой фундамента формируется уплотненное ядро и при малейшем увеличении внешней нагрузки приведет к исчерпанию несущей способности, т.е. при дальнейшем увеличении нагрузки давления под подошвой штампа превысят значение структурной прочности, а под краями штампа будут образовываться пластические зоны деформации или деформации сдвигов.
Фазы напряженно-деформированного состояния в основании фундамента при возрастании давления по подошве: а — уплотнение; б, в — сдвиг; г — выпор грунта.
Во второй фазе под краями фундамента формируются области пластических деформаций (разрушения грунта), которые развиваются в сторону и в глубину (см. рис. 6.6,б), Pcr,1 R области (зоны) локального разрушения грунта развиваются в ширину и в глубину основания, при этом под подошвой фундамента формируется уплотненное ядро в виде клина (см. рис. 6.6,г). В определенный момент времени краевые области разрушения грунта основания смыкаются на глубине и в результате расклинивающего действия уплотненного ядра устанавливается такое состояние, при котором малейшее увеличение нагрузки приводит к потере несущей способности.
Под большими напряжениями возникают пластические деформации (происходит перераспределение напряжений), так как материал в этом месте будет обладать большей податливостью. Эпюра напряжений под штампом начнет изменяться, почти до треугольной эпюры. Зоны пластических деформаций возникают в крайних точках нагрузки. Затем увеличивая нагрузку Р, зоны пластических деформация (Тау) будут развиваться.
Момент, когда при дальнейшем нагружении зоны пластических деформаций сольются в одной точке. При этом напряженном состоянии грунта преобладают боковые смещения частиц и формируются непрерывные поверхности скольжения, в результате толща грунта теряет устойчивость. (II фаза на графике).
При Рпр происходит выпор грунта из-под подошвы фундамента, т.е. развитие пластических деформаций в огромной области.
Т.е. При некотором предельном для данного грунта значения Тау, возникает состояние неограниченного пластического деформирования, что называется течением грунта.
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Источник
Развитие зон пластических деформаций и перераспределение давления по подошве фундамента.
|
|
|
Ранее рассматривали распределение давления под подошвой жесткого штампа. Но может ли грунт воспринять ¥ большие напряжения? Конечно, нет! Как и для любого материала.
 |
Под большими напряжениями возникают пластические деформации (происходит перераспределение напряжений) так как материал в этом месте будет обладать большей податливостью. Эпюра напряжений под штампом начнет изменяться (почти до треугольной эпюры).
Как же развиваются при этом зоны сдвигов, зоны пластических деформаций?
Зоны пластических деформаций возникают в крайних точках нагрузки. Затем увеличиваем нагрузку Р, оставляя q–const,–зоны пластических деформаций t будут развиваться.
Возникает момент, когда при дальнейшем нагружении зоны пластических деформаций сольются в одной точке. При этом напряженном состоянии грунта преобладают боковые смещения частиц и формируются непрерывные поверхности скольжения, в результате толща грунта теряет устойчивость. (II фаза на графике). (Выпор грунта).
Поверхность скольжения.
В зависимости от глубины заложения фундамента различают несколько основных случаев с характерными поверхностями скольжения.
а) Фундаменты мелкого заложения
|
|
|
|
выпирание грунта с провальными осадками, часто при эксцентрической нагрузке – выпирание грунта в одну сторону.
б) Фундаменты средней глубины заложения.
 |
|
фундамент будет более устойчив (S– «образная» поверхность скольжения)
 |
 |
в) Фундамент глубокого заложения
|
Окружающий грунт уплотняется по сторонам пластичных зон. При рыхлом состоянии грунта меньше вероятность выпирания, но при плотном грунте возможно и выпирание грунта.
1 С увеличением 
несущая способность грунта увеличивается.
2 Для фундаментов мелкого заложения требуется больший коэффициент запаса –поэтому они рассчитываются по I-му предельному состоянию (устойчивости), а фундаменты глубокого заложения по II-му предельному состоянию (деформациям).
Таким образом, при возрастании нагрузки на грунт необходимо различать, по крайней мере, две характерные ее величины, при достижении которых резко меняется поведение грунта: первую, соответствующую началу перехода фазы уплотнения в фазу сдвигов ( т. е. в фазу зарождения и развития зон предельного напряженного состояния), и вторую, когда исчерпывается несущая способность грунтового основания, заканчивается формирование жесткого ядра и наблюдается полное развитие зон предельного равновесия, при котором даже весьма незначительное увеличение нагрузки приводит грунт к потере прочности и устойчивости или к развитию прогрессирующего течения.
Источник