Водопроникність грунтів. Закон Дарсі

Грунтові води перебувають в русі внаслідок сил гравітації. Цей рух одержав назву фільтрації води в грунті. Фільтраційні води в грунті мають певні закономірності (А. Дарсі,1856):

, (2.21)

де Q – витрата води за певний проміжок часу t через певну площу А;

К_ф – коефіцієнт фільтрації, визначений в лабораторних або натурних умовах для певного грунту;

І – градієнт напору:

, (2.22)

позначення у (2.22) див. рис. 2.10.

Рис.2.10

Розділивши праву і ліву частини формули (2.21) на (), отримаємо вираз для визначення об’єму води, що фільтрується за одиницю часу через одиницю площі.

,(м/с) (2.23)

Дійсна швидкість руху води

. (2.24)

Швидкість фільтрації дорівнює коефіцієнту фільтрації при градієнті напору, рівному одиниці.

Питання для самоконтролю:

1. Які характеристики стисливості Ви знаєте7

2. Зформулюйте закон стисливості грунтів.

3. Які основні міцністні характеристики грунту?

4. Як формулюється закон Кулона для піщаних грунтів?

5. Запишіть закон Кулона для піщаних і глинистих грунтів.

6. Запишіть закон А. Дарсі фільтрації води в грунті.

Тема 3. Напруження в грунтах.

План

1. Основні положення теорії розподілу напружень в грунтах.

2. Застосування теорії пружності для визначення напружень в грунтах.

3. Фази напружено-деформованого стану грунту.

4. Визначення напружень в грунтовому масиві від зовнішнього навантаження.

5. Методи визначення напружень в грунтах.

6. Визначення напружень у випадку плоскої задачі.

7. Визначення напружень від власної ваги грунту.

8. Напруження на контакті фундаменту з основою.

9. Визначення фільтраційних напружень.

1. Основні положення торії розподілу напружень у грунтах.

Тиск від навантаження, який прикладений до поверхні грунтового масиву, передається в грунті частинками або структурними агрегатами через точки контакту, розподіляючись у міру заглиблення в грунт на все більшу площу. Напруження при цьому зменшуються. Відбувається, як кажуть, розсіювання або затухання напружень за глибиною. Напруження в окремих частинках і міжчасткових зв’язках у межах якого-небудь виділеного перерізу (переріз АВ на рис.3.1) можуть бути більшими, ніж їх міцність і спричиняти руйнування.

При розгляді напруженого стану грунту подібна місцева концентрація напружень не враховується, тому від неї залежать умови взаємного розміщення окремих частинок, але вона не впливає на стійкість грунтового масиву в цілому.На відміну від суцільного середовища для оцінки напружень в грунтах, що є дисперсними системами, реальні сили, які діють на окремі грунтові частинки, замінюють уявними силами, розподіленими по всьому об’єму грунтового масиву, в тому числі і в проміжках між частинками.

Рис.3.1

Схема розподілу напружень між частинками грунту:

1) фактичні напруги у частинках грунту;

2) середня велечина напруг у грунті.

Значення цих сил, віднесених до одиниці площі перерізу масиву, і береться умовно за значення напружень у грунті (лінія 2 на рис.3.1).

Такий підхід виправданий тим, що розміри грунтових частинок дуже малі порівняно з розмірами площадок, через які передається на грунт тиск від споруд. Напружений стан у будь-якій точці грунтового масиву можна охарактеризувати сукупністю діючих у ній напружень.

У системі прямокутних координат напружений стан елементарного кубика зі сторонами, паралельними площинам координат, характеризується такими напруженнями:

- вертикальні нормальні напруження, що діють по гранях у напрямку осі Z, , - горизонтальні нормальні напруження, що діють по гранях у напрямку відповідно осі Y та Х; - дотичні напруження, що діють по гранях, паралельних осі Z; - однакові дотичні напруження, що діють по гранях, паралельних осі Y; - однакові дотичні напруження, що діють по гранях, паралельних осі Х.

Якщо навантаження розподілене по смузі, то така задача має назву двовимірної, або плоскої задачі. У цьому випадку складові напружень змінюються тільки в напрямках осей координат Z,Y, зберігаючи постійне значення у напрямі осі Х.

У випадку дії навантаження, розподіленого по площадці, що має обмежені розміри в усіх напрямах, напружений стан масиву грунту характеризується зміною складових напружень у напрямку трьох осей координат. Тривимірна задача в теорії напружень, на відміну від плоскої, називається просторовою.

Поиск по сайту: