Фазы работы грунта в основаниях сооружений

Анализируя закономерности нарастания внешних воздействий (осадок штампа с ростом нагрузки), Н.М. Герсеванов в 1930году выделил три участка графика, соответствующие трем фазам работы грунта (рис 11.1)

Рис 4.1 График деформации основания сооружения по Н.М. Герсеванову с тремя фазами работы грунта: 1- осадка за счет уплотнения грунта; 2- зоны локальных сдвигов с отдавливанием грунта; 3- вытирание; 4- линия скольжения.

Первый участок характеризуется ростом осадки при увеличении нагрузки с явно выраженной прямой пропорциональностью между осадками и нагрузками. Грунты основания при этом работают в I фазе, когда осадка является следствием уплотнения грунта нормальными напряжениями. При этом касательное напряжение τ, возникающее в основании, меньше сопротивляемости сдвигу S (τ˂S).

Второй участок графика характеризуется более интенсивным нарастанием осадки, что является следствием как уплотнения грунта, так и появления в основании зон нарушения прочности (τ=S), из которых происходит отдавливание грунта. Этот участок соответствует II фазе работы грунта – фазе локального нарушения прочности.

Третий участок графика соответствует катастрофическому нарастанию осадки. При этом под фундаментом или штампом формируется уплотненное ядро, которое раздвигает грунт в стороны. В основании формируются поверхности скольжения (слившиеся площадки, нарушения прочности), по которым τ˃S. При относительно наибольшем заглублении фундамента происходит выпор грунта и формирование валов выпирания на диванной поверхности. При наличии экстриситета приложения нагрузки происходит односторонний выпор. Этому участку соответствует III фаза работы грунта – фаза нарушения устойчивости основания.

Линейность зависимости осадки от нагрузки в I фазе работы грунта позволила обосновать применение математического аппарата линейной теории упругости для определения напряженного состояния грунта. Однако в связи с проявлением при нагружении грунта как упругих, так и остаточных деформаций следствием которых явяляется осадка основания сооружения, работающего в I фазе, его принять называть линейно-деформируемым основанием