ГлавнаяПри проектировании фундаментов здания или сооружения необходимо обеспечить достаточную несущую способность основания и ограничить его деформацию допустимыми пределами.
Основная особенность грунтов заключается в том, что они не являются сплошными телами, а имеют поры, которые частично или полностью заполнены водой. Сначала при действии внешней нагрузки происходит только уплотнение (сжатие) грунтов за счет уменьшения объема пор. Степень сжатия будет зависеть от величины нагрузки и пористости грунта. При этом, если поры грунта заполнены водой, процесс уплотнения под действием сжимающих давлений может произойти только при условии выдавливания воды из пор грунта. Поэтому скорость процесса уплотнения будет зависеть от скорости вытеснения воды из пор, т. е. от скорости фильтрации воды в грунте.
При увеличении на грунт нагрузки и особенно в случае действия горизонтальных сил от сооружений, в основании возникают касательные напряжения, которые стремятся сдвинуть частицы. Сопротивление грунта сдвигу зависит от сил трения между частицами, а для связных грунтов еще и от сил сцепления или связности. В том случае, когда касательные напряжения больше сопротивления грунта сдвигу, начинается смещение частиц грунта, которое интенсивно нарастает и приводит, к разрушению грунта в основании.
Рассмотренные выше явления можно выразить графиком, на котором показана зависимость осадки штампа или фундамента от нагрузки (рис. 9).
На первом участке осадка происходит только за счет уплотнения грунта, т. е. изменения объема пор грунта, и носит линейный характер. С течением времени увеличение осадки прекращается, т. е. осадка затухает и ее величина остается постоянной во времени. Участку прямолинейной зависимости соответствует стадия или фаза, уплотнения грунта (I).
На втором участке графика, где нагрузка больше, вследствие чего возникает сдвиг частиц относительно друг друга, зависимость между осадкой и нагрузкой носит криволинейный характер. С течением времени осадка равномерно нарастает. Деформации грунта происходят главным образом за счет сдвигов частиц. Эта стадия сопротивления грунта называется фазой сдвигов (II). В начальный ее период несущая способность грунта еще не исчерпана. Ho в конце сдвиг грунта получает все большее развитие и вызывает нарастание осадки без увеличения нагрузки, в результате чего происходит разрушение грунта и выпор его из-под фундамента (III). Осадка нарастает мгновенно и неограниченно.
Нагрузки, передаваемые на грунт, должны соответствовать по своим значениям стадии уплотнения и вызывать только затухающие осадки. Поэтому нагрузки на фундаменты не должны превосходить предела пропорциональности между осадкой и нагрузкой.
Это позволяет рассматривать грунты как линейно-деформируемые тела, т. е. с достаточной для практических целей точностью принимать зависимость между деформациями и напряжениями линейной. На этом допущении о линейной деформируемости грунтов основываются расчеты напряжений и деформаций грунтовых оснований.