Работа грунта в основаниях сооружений. Стадии деформирования

Под нагрузкой от сооружения в грунте возникают напряжения и деформации. Накопление деформаций по всей толще основания приводит к осадке сооружения. Перегрузка фундамента может вызвать разрушение грунта. Поэтому в механике грунтов детально изучались условия деформирования грунта под фундаментами и характер зависимости осадки S от нагрузки F. Опыты проводились как с натурными фундаментами, так и с их моделями – штампами. Различными методами устанавливались перемещения частиц грунта в основании. Например, фотосъемка траекторий перемещений впервые была проведена профессором ПИИПС Курдюмовым В.И. еще в 1889 году.

В результате была установлена определенная стадийность деформирования оснований, причем на каждой стадии в грунте происходят деформации определенного вида, сказывающиеся на характере зависимости осадки от нагрузки или давления по подошве фундамента . Выделяются следующие стадии (рис. 2.1) I – стадия уплотнения; II – сдвигов; III – разрушения.

В первой стадии деформации малы. Перемещения частиц грунта направлены преимущественно по вертикали, под подошвой формируется область (ядро) уплотненного грунта. Зависимость S=f(p) наэтом участке близка к линейной.

Рис. 2.1.

Во второй стадии характер деформирования меняется: из-под краев фундамента происходит отжатие грунта и формируются области, в которых прочность грунта исчерпана – области сдвига. По мере их развития приращения осадок все более опережают приращения давлений, что отражается в существенной нелинейности зависимости S=f(p).

Выход областей сдвига на поверхность грунта приводит к наступлению III стадии – разрушению основания с провальной осадкой. В общем описанный процесс аналогичен разрушению балки с развитием трещин в ее растянутой зоне.

График на рис. 2.1 показывает необходимость теоретического определения давлений (нагрузок), вызывающих переход основания из одной стадии деформирования в другую: это Р_1кр. – первая критическая (совершенно безопасная) нагрузка и Р_2кр.=Р_пред. вторая критическая, или предельная нагрузка.