WYKŁAD 10 - 15.12.2010

1. Odkształcenia:

1. Odwracalne - dotyczy odkształceń sprężystych (odwracalnych) lub lepkosprężystych (odwracalne, opóźnione w czasie), powstają po przyłożeniu naprężeń, ustępują po ich wyeliminowaniu

2. Nieodwracalne - powstają pod wpływem przyłożonych obciążeń i nie zanikające po ustąpieniu obciążeń

3. Nieodwracalne w postaci płynięcia gruntu

2. Rodzaje zależności naprężenia-odkształcenia:

1. Ściskanie izotropowe

1. Rodzaj obciążenia: simga1=sigma3

2. Rodzaj odkształcenia: objętościowe

3. Ścieżka naprężeń: linia K1

4. Zastosowanie: tylko do badań objętościowych

2. Ściskanie edometryczne

1. Rodzaj obciążenia: nie występują przesunięcia poziome

2. Rodzaj odkształcenia: głównie objętościowe

3. Ściskanie trójosiowe

4. Ściskanie bezpośrednie

3. Ściśliwość to cecha gruntu polegająca na zmniejszaniu się jego objętości pod wpływem przyłożonego obciążenia.

4. Odprężenie to zwiększanie objętości gruntu wskutek zmniejszenia obciążenia (wynik odkształceń sprężystych)

5. Konsolidacja to proces równoczesnego zmniejszania się zawartości wody i objętości porów w gruntach pod wpływem przyrostu naprężeń. (Jeżeli pory są całkowicie wypełnione wodą, lecz jej odpływ jest niemożliwy, to przyłożone obciążenie powoduje zwiększenie ciśnienia wody w porach, nie powodując wzrostu naprężenia efektywnego sigma'. Cząstki gruntu nie ulegają przesunięciu i konsolidacja nie występuje).

6. Relaksacja gruntu - spadek naprężeń przy zachowaniu stałych wartości odkształceń.

7. Pełzanie - wzrost odkształceń przy zachowaniu stałych wartości naprężeń.

8. Reologia - powstawanie i rozwój odkształceń w czasie.

9. Opis stanu odkształcenia - każdy ośrodek odkształca się po zmianie układu i wartości działających na niego sił.

1. W gruncie niespoistym - odkształcanie szybkie

2. W gruncie spoistym - proces ten jest długi, im więcej materiału organicznego oraz minerałów ilastych, tym proces się wydłuża

10. Badanie ściśliwości gruntu W LABORATORIUM - za pomocą edometru. Za pomocą tego urządzenia wykonujemy badanie próbki polegające jedynie na zmianie wysokości próbki. Badania edometryczne typu CL - continous loading.

11. Czynniki decydujące o ściśliwości gruntów:

1. Zmniejszenie się objętości gruntu pod wpływem obciążenia jest wynikiem:

1. Zmniejszanie się objętości porów

2. Zagęszczanie oraz usuwanie części wody

3. Zagęszczenie lub usuwanie pęcherzyków powietrza

4. Odkształcanie cząstek gruntu

2. ściśliwość zależy od:

1. składu granulometrycznego

2. porowatości

3. wilgotności

4. zawartości frakcji iłowej

5. mineralizacji wody porowej

3. miarą ściśliwości jest moduł ściśliwości, wyrażany graficznie jako linia krzywa.

12. Sposoby prezentacji wyników badań edometrycznych:

1. Ściśliwość gruntu można scharakteryzować przez:

1. Krzywą ściśliwości:

2. moduł ściśliwości - przy pierwszym obciążeniu próbki zwany edometrycznym modułem ściśliwości pierwotnej określa się ze wzoru, który przyjmuje się wg prawa Hooke'a z zastrzeżeniem, że stosuje się go dla niedużego zakresu obciążeń.

M₀ - moduł ściśliwości pierwotnej [kPa, MPa],
σ - przyrost obciążenia jednostkowego próbki [kPa, MPa],
 - odkształcenie względne próbki,
σ_i - przyrost obciążeń, σ_i = σ_i -σ_i-1 , [kPa, MPa],
h_i-1 - wysokość próbki w edometrze przed zwiększeniem naprężenia z σ_i-1 do σ_i [mm],
h_i - wysokość próbki w edometrze po zwiększeniu naprężenia z σ_i-1 do σ_i [mm],
h_i - zmniejszenie wysokości próbki w pierścieniu edometru po zwiększeniu obciążenia o σ_i; h_i = h_i-1 - h_i [mm].

13. Badania odkształcalności gruntów:

1. Jednostkowe odkształcenie objętościowe epsilon0 jest wtedy, gdy mamy do czynienia z czystym ściskaniem (równomiernym ze wszystkich stron):

Epsilon0 = deltaV/V = V-V/V

2. wartość epsilon0 można przyjąć jako równą sumie trzech jednostkowych odkształceń jednoosiowych:

Epsilon0 = epsilonZ+epsilonX+epsilony

3. W ośrodkach gruntowych między odkształceniami i naprężeniami nie ma zależności liniowej. Dla odróżnienia parametrów odkształcalności gruntów od ciał sprężystych wprowadzony został:

1. Moduł odkształcenia E - w warunkach jednoosiowego ściskania i swobodnej bocznej rozszerzalności gruntu

2. Moduł ściśliwości M - w warunkach jednoosiowego ściskania, lecz przy niemożliwej bocznej rozszerzalności gruntu

14. Moduł ściśliwości wtórnej (M) oblicza się w analogiczny sposób przyjmując wartości odkształceń z krzywej ściśliwości wtórnej.
    Proces zmiany objętości gruntu w czasie, zachodzący w wyniku wypływania wody z porów pod wpływem przyłożonego obciążenia nazywamy konsolidacją.
    Czas trwania konsolidacji zależy głównie od przepuszczalności gruntu. Grunty o niskiej przepuszczalności (np. grunty spoiste) wymagają dłuższego czasu na zakończenie konsolidacji. Dlatego grunty te osiadają znacznie wolniej niż grunty niespoiste, i, co za tym idzie, proces ten trwa znacznie dłużej. Proces ten ilustruje krzywa konsolidacji.

15. Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej M0

M0 = delta sigma `v/delta epsilonp = delta sigma' v x Hop/delta Hp

Edometryczny moduł ściśliwości wtórnej M:

M = delta sigma `v/delta epsilonw = delta sigma' v x How/delta Hw

16. Badania terenowe ściśliwości gruntu za pomocą płyty sztywnej VSS.

17. Krzywa konsolidacji - pokazuje zależność zmiany wysokości próbki od czasu, przy danym stopniu obciążenia, a więc charakteryzuje przebieg osiadania w czasie.

18. Konsolidacja dzieli się na dwa etapy:

1. Filtracyjna - związana z odpływem wód poza ściskany układ

2. Strukturalna - przemieszczenia szkieletu ziarnowego w strukturze

Przejście z jednego etapu do drugiego następuje w momencie, gdy ciśnienie ulegnie rozproszeniu (dyssypacji).

19. Edometryczny moduł ściśliwości w gruntach sypkich i spoistych.

20. Osiadanie zapadowe.

21. Ściśliwość gruntów nasycanych roztworem HCl.

22. Przebieg odkształceń w podłożu - konstruując obiekt musimy znać obciążenie jednostkowe q, któremu będzie poddawany grunt. Musimy tak dobrać to obciążenie, aby zmieścić się w wykresie osiadania-podnoszenia. Po przyłożeniu obciążenia następuje osiadanie i odkształcenia podłoża, która zachodzi w trzech fazach wraz z przykładaniem obciążenia:

1. Faza I - osiadanie proporcjonalne do nacisku

2. Faza II - częściowe uplastycznienie się gruntu pod krawędziami fundamentu

3. Faza III - wypieranie gruntu spod fundamentu w miarę zwiększania nacisku

23. Obciążenie krytyczne - za obciążenie krytyczne przyjmuje się obciążenie, którego przekroczenie powoduje w podłożu gruntowym, poniżej krawędzi powierzchni obciążonej, powstanie strefy uplastycznienia. W obrębie strefy uplastycznienia grunt znajduje się w stanie granicznym.

---