Mechanika gleby: jej zawartość i miejsce, główne cechy i jakie siły działają

Właściwości gruntu są ważne w budownictwie, zwłaszcza jak różne rodzaje gruntu zachowują się pod obciążeniem i jak same budynki na niego wpływają. Istnieje specjalna dyscyplina zajmująca się badaniem wytrzymałości i stabilności mas gruntowych oraz warunków ich wykorzystania jako fundamentów do budowy konstrukcji. Zastanów się, co zawiera pojęcie mechaniki gruntu, jak poprawnie obliczyć parametry gruntu.

Gęstość gleby

Gęstość to właściwość gleby, którą określa stosunek ciężaru właściwego do objętości. Zależy to od składu mineralogicznego gleby, a także stopnia dyspersji, dlatego gleby gliniaste są gęstsze od piaszczystych, mimo że ich skład mineralny jest taki sam.

Wśród właściwości fizycznych i mechanicznych gleb gęstość jest uważana za jedną z głównych. Na podstawie charakterystycznej gęstości można ocenić ich stan. Wyznaczenie gęstości jest konieczne przy budowie dróg, fundamentach budynków (w celu rozłożenia naprężeń na podłożu), przy układaniu komunikacji, obliczaniu odporności skarp na osuwiska, osiadaniu budowanych budynków, określaniu ilości robót ziemnych.

Gęstość wpływa na przepuszczalność wody w glebie. Jeśli jest wilgotny lub ma dobrą chłonność, to po wybudowaniu budynku może usiąść, zimą pojawia się kolejny problem - falowanie szronu. Znajomość gęstości gleby pomoże zapobiec zniszczeniu lub zalaniu budynku, wybierz odpowiednie materiały do budowy.

Gęstość cząstek

Jest to fizyczna charakterystyka gleby, zależy od składu mineralnego, substancji organicznych i organicznych.Gęstość cząstek to stosunek masy stałych cząstek gruntu całkowicie suchego (bez wilgoci) do jego objętości o niezakłóconej strukturze. W zależności od składu mineralnego o gęstości cząstek decydują wiązania strukturalne i struktura, porowatość gleby. Im więcej minerałów zawiera gleba i im mniejsza porowatość, tym jest ona gęstsza.

Wartość gęstości cząstek określa wartości cech wytrzymałościowych i odkształceniowych, które oceniają nośność gruntów i możliwość ich wykorzystania do budowy konstrukcji.

Wilgotność gleby

Wilgotność to stosunek masy cieczy zawartej w glebie do jej suchej masy. Nośność gruntu zależy od tej cechy. W prawie wszystkich glebach, z wyjątkiem gruboziarnistych skał i gruboziarnistego piasku, nośność maleje wraz ze wzrostem wilgotności. Tak więc dla nasyconego wodą będzie to mniej niż dla suchego.

Określ wilgotność w laboratorium metodą zagęszczania, czyli określ przy jakiej wilgotności gleba uzyska największą gęstość. Charakterystyka jest wyrażona w procentach, od 0 do 100%. Optymalna wilgotność dla piasku wynosi 8-14%, dla gliny piaszczystej - 9-15%, gliny - 12-18% i gliny - 16-26%.

Rozkład wielkości ziarna

Skład granulometryczny lub mechaniczny - procent cząstek o różnej wielkości w glebie lub skale, niezależnie od ich składu chemicznego i mineralnego. Cząsteczki gleby to izolowane pozostałości skał, minerałów, związków amorficznych i innych składników składników gleby, które są w wiązaniu chemicznym. Cząstki o podobnej wielkości łączy się we frakcje. Istnieją takie rodzaje elementów mechanicznych gleby: organiczno-mineralne, organiczne i mineralne.

Fakcje cząstek znajdują się w glebie lub skałach w różnych proporcjach ilościowych i mają różne właściwości.W rezultacie gleby mają również nierówne właściwości. Całą różnorodność gleb i skał pod względem składu mechanicznego można łączyć w grupy, które będą charakteryzować się podobnymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Klasyfikacja opiera się na stosunku piasku i gliny. Wielkości frakcji piasku i gliny są określone przez średnicę cząstek, które są odpowiednio większe lub mniejsze niż 0,01 mm.

Właściwości rolnicze ziemi zależą od składu mechanicznego, na przykład zdolności do przepuszczania i zatrzymywania wilgoci i powietrza, procesów przemieszczania się substancji, gromadzenia i przekształcania, struktury, trybów termicznych i powietrznych. I ostatecznie zależy to od tego, jak żyzna będzie ziemia, zarówno przy ciągłej uprawie, podlewaniu, nawożeniu, jak i bez nich.

Gęstość suchej gleby

Zdefiniowany jako stosunek masy całkowicie suchej gleby (bez wilgoci w porach) do objętości z uwzględnieniem objętości porów. Charakterystykę mierzy się wg na metr sześcienny. zobacz można określić, czy znana jest wilgotność i porowatość. Obliczenia przeprowadzane są w warunkach laboratoryjnych.

Współczynnik porowatości

Współczynnik pokazuje obecność małych pustych przestrzeni w glebie. Obliczany jako procentowy stosunek objętości pustej przestrzeni do objętości całkowitej. Do określenia wartości na różnych glebach stosuje się różne metody. Na gruntach gliniastych, ze względu na kohezję, porowatość określa się zgodnie z ciężarem objętościowym i ciężarem właściwym gruntu pobranego do próbki.

Wyznaczenie współczynnika porowatości jest konieczne w przygotowaniu do budowy, ponieważ istnieje związek między nim a innymi cechami. Poziom nośności zależy od wskaźnika porowatości, maleje wraz ze spadkiem porowatości. Bez informacji o porowatości niemożliwe jest poznanie stopnia odporności gruntu, określenie ewentualnej odkształcalności budynków.

Odkształcenie budynków następuje w wyniku ruchu i ściśliwości cząstek gleby, na przykład w wyniku opadów atmosferycznych. Drobne i jednolite nie zmniejszają stabilności budynków, jednak duża ilość wilgoci może powodować niepożądane odkształcenia. Nierówne osiadania są jeszcze bardziej niebezpieczne, mogą powodować przemieszczenia i przechyły prowadzące do przeciążeń konstrukcji nośnych. Jeśli ściśliwość gruntu pod różnymi częściami fundamentu nie jest taka sama lub obciążenie jest różne, często można spotkać się z deformacją budynku w postaci pęknięć i osiadania.

Stopień wilgotności

Jest to stosunek naturalnej wilgotności gleby do wilgotności, który odpowiada wilgotności w porach wypełnionych wodą, w których nie pozostają pęcherzyki powietrza. Gleba jest uważana za niskowilgotną ze wskaźnikami od 0 do 0,5, mokrą - od 0,5 do 0,8 i nasyconą wodą - od 0,8 do 1. Gleby gliniaste są często odpowiednio wilgotne, piaszczyste, suche.

Kalkulator do obliczania parametrów gruntu

W projektowaniu budynków stosuje się różne modele obliczeniowe, które są wykorzystywane do gruntów o różnej złożoności. W przypadku zadań ogólnych główną oceną jest nośność, która ujawnia właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe fundamentów. Jednak podstawowe modele obliczeniowe mogą pomóc w obliczeniu ich dla określonych zadań.

Aby uprościć obliczenia podczas tworzenia projektu, stosuje się wzór Prandtla, który pomaga obliczyć nośność gruntu. Aby określić stopień stabilności i wytrzymałości podstawy oraz określić możliwą deformację, konieczne jest określenie stopnia naprężenia. W tym celu można zastosować równania oparte na liniowej zależności między naprężeniem a odkształceniem, na przykład prawo Hooke'a. W związku z tym obciążenie podłoża nie powinno być większe niż ostateczny opór gruntu.

Obliczenia przeprowadzane są zgodnie z nośnością w celu określenia możliwej utraty stateczności budynku, charakteru zniszczenia, stopnia odkształcenia i jego rodzaju.Oblicza również stan, w którym normalna eksploatacja może być utrudniona, trwałość budynku jest zmniejszona o możliwość osiadania, pochyłości itp.

Fizyczne właściwości gleb to cechy definiujące, dzięki którym możliwe jest określenie stanu gleby, możliwości zmiany parametrów pod wpływem różnych czynników fizycznych i chemicznych.

Aby określić rodzaj gruntu i jego zachowanie jako podstawę konstrukcji, właściwości niezbędne do podejmowania decyzji projektowych, określenie właściwości fizycznych i mechanicznych metodami laboratoryjnymi jest warunkiem wstępnym.