4130649988

16

1.4. WODA GRUNTOWA

Zadanie

Dodaj naprężenie podane w postaci diagonalnej <r = diag[100; 10; 10] [kPa] z pierwszum kierunkiem głównym (odpowiadającym 100 kPa) odchylonym o 30° od pionu i pierwotne naprężenie geostatyczne a = 7-z-diag[l, Ko, Ko]. Głębokość z = 5m, ciężar objętościowy gruntu 7 = 20kN/m³ a współczynnik parcia spoczynkowego Ko = 0,6. Określ kąt tarcia wewnętrznego <j>' potrzebny do przeniesienia sumarycznego obciążenia. Oblicz nachylenie płaszczyzn na których wytężenie r/a jest maksymalne. Do rozwiązania wykorzystaj koła Mohr’a (z biegunem). Wszystkie naprężenia są efektywne, ściskanie jest dodatnie a spójność c⁷ = 0.

Zadanie

TVzy próbki NNS gruntu poddano ścinaniu w aparacie skrzynkowym przy obciążeniach normalnych a’ o wartości 100 kPa 200 kPa i 300 kPa. Naprężenie ścinające t przy zniszczeniu próbek wynosło 60 kPa i 100 kPa i 150 kPa. Oszacuj parametry rj>' i </ (graficznie albo minimalizując kwadrat błędu) i określ parametry <j>_s i c„ (wg hipotezy wytrzymałościowej Krey’a Tiedemann’a) jeśli wiadomo z badania edometrycznego, że naprężenie prekonsolidacji wynosi a_v = 300 kPa.

Zadanie

W gruncie o parametrach 7 = 20 kN/m³ i Ko = 0.5 dodać do stanu geostatycznego na głębokości 1.5 m naprężenie <r = diag]50,0,0]kPa o kier. głównym odpowiadającym 50 kPa odchylonym od pionu o kąt 30°. Dodawanie przeprowadzić za pomocą kól Mohra. Przyjąć plaski stan odkształcenie i założyć, że naprężenie główne prostopadle do płaszczyzny deformacji jest pośrednim z naprężeń głównych (co do wartości). Wyznaczyć nachylenie płaszczyzny

0    największym stosunku t ja i określić jaki kąt tarcia wewnętrznego jest potrzebny do przeniesienia sumarycznego stanu naprężenia. Narysuj nachylenie przekrojów na których wartość składowej stycznej jest maksymalna |t| =max

1    przekrojów z |r/<r| =max.

Zadanie

W aparacie skrzynkowym stwierdzono że wytrzymałość spękanej zwartej gliny przy ścinaniu równolelym do widocznych płaszczyzn spękań opisują parametry wytrzymałości resztkowej = 0 i tj>\ = 30° a wzdłuż dowolnej innej płaszczyzny - parametry c'₂ = lOOkPa i <f>[ = 20°.

Do badania w aparacie trójosiowego ściskania wycięto walcową próbkę ze spękaniami nachylonymi pod kątem 45° do pionowej osi próbki, Oblicz maksymalne obciążenie pionowe a'_v próbki:

a)    ze względu na wytrzymałość wzdłuż spękań

b)    ze względu na wytrzymałość samej zwartej masy jeśli składowa pozioma crj₍ naprężenia wynosi 100 kPa.

1.4 Woda gruntowa 1.4.1 Materiały pomocnicze Kapilarność

Nie interesuje nas ani woda związana chemicznie (np w gipsie) ani woda blonkowa (czyli kilka warstw atomowych bezpośrednio przy powierzchni ziaren), a jedynie woda, która bierze udział w przepływie i w normalnych warunkach może ulec wysychaniu.

Woda kapilarna pnie się na wysokość h_c wynikającą z równowagi energetycznej (...) Ta wysokość wylicza się z

(1.25)

gdzie T = 73 • 10^-6 kN/m jest tzw. napięciem powierzchniowym. W gruncie rozróżniamy wysokość podciągania kapilarnego czynną h_cc > bierną h_CB, przy czym h_cc < h_CB• W wodzie kapilarnej istnieje siła wyporu (działająca do góry identycznie jak pod ZWG). Woda kapilarna "zawiesza się” na wysokości h_c obciążając szkielet gruntowy efektywnym naprężeniem pionowym A a' = 7_wh_c. Hydrostatyczne ciśnienie wody w gruncie (tj. gdy woda nie płynie) wynosi

u = _7wz,    (1.26)

gdzie z jest głębokością poniżej ZWG. Wzór jest ważny także do wysokości h_c powyżej ZWG czyli dla ujemnych wartości 2 aż do z = — h_c włącznie. W wodzie kapilarnej uzyskujemy zatem z (1.26) u < 0, czyli woda kapilarna jest rozciągana.