Прочность (предельное сопротивление сдвигу) грунтов.

Прочностью грунтов называется их такое состояние, при котором они могут сопротивляться воздействию нагрузок без разрушения. Предел прочности характеризуется такой нагрузкой, незначительное превышение которой вызовет разрушение грунта.

В связи с тем, что прочность связей между частицами в грунтах намного меньше, чем прочность самих частиц, прочность грунтов в целом определяется прочностью и состоянием связей между частицами. Разрушение грунта происходит вследствие возрастания сдвигающих усилий, возникающих между частицами при приложении к грунту нагрузки и разрушающих связи между частицами. Для небольших давлений (до 0.5 МПа) можно считать, что сопротивление грунта сдвигу состоит из двух частей – одной, не зависящей от величины нормального давления, действующего по площадке сдвига, и именуемой удельным сцеплением, и второй, являющейся функцией нормального давления, и именуемой трением.

Зависимость между сопротивлением сдвигу и нормальным давлением устанавливается экспериментально.

Предельное сопротивление сдвигу есть функция первой степени от нормального давления (закон Кулона):

- для сыпучих грунтов;

- для связных грунтов,

где t - сопротивление сдвигу, МПа;

P – нормальное напряжение по площадкам сдвига, МПа;

j - угол внутреннего трения, град.;

C – удельное сцепление, МПа.

Параметры прочности j и C используются в задачах, связанных с определением несущей способности оснований сооружений, устойчивости откосов, выемок и земляных сооружений, давления грунтов на подпорные сооружения, устойчивости сводов обрушения подземных выработок, при проектировании механизмов для разрушения грунтов и в ряде других случаев.

Показатели сопротивления грунтов сдвигу определяются различными способами, среди которых можно выделить три группы:

1) Способы определения сопротивления сдвигу по одной или двум заранее фиксированным плоскостям в сдвиговых приборах;

2) Способы определения сопротивления сдвигу путем раздавливания при одноосном и трехосном сжатии;

3) Способ определения сопротивления сдвигу по углу естественного откоса.

Наибольшее распространение в лабораторной практике получил метод одноплоскостного прямого сдвига.

Различают быстрый сдвиг, когда за время испытания плотность и влажность грунта практически не изменяются (закрытая система), и медленный, когда вода свободно выдавливается из пор грунта (открытая система).