Гидротехнические сооружения. Том II

ж. плотины I. ГРУНТЫ, КАК ОСНОВАНИЯ СООРУЖЕНИЙ

I. СОВРЕМЕННЫЙ ПОДХОД К ГРУНТАМ КАК К ОСНОВАНИЯМ СООРУЖЕНИЙ В конструкциях редко бывает, чтобы нагрузка определялась величиной деформации; это объяс няется большой жесткостью сооружений. Для грун тов имеем совершенно иную картину. Сжимае мость грунта и его деформация значительно пре восходят таковые в конструкциях. Сооружения с неравномерным распределением нагрузки на грунт в особенности подвержены раз рушению, и их изучение должно быть основано на знакомстве с сопротивлением грунта срезыва нию. Надо подчеркнуть, что осадка сооружения, основанного на глине или на другом грунте, со стоящем из мельчайших частиц, увеличивается с течением времени понижающимся темпом.

Для грунтов, которые могут быть рассматри ваемы как подходящее основание, и для нагружен ных поверхностей, нормальных к нагрузке, боко вая деформация определяет собой лишь необхо димую часть общей осадки (довольно плотные грунты). Соотношение между нагрузкой и толщиной слоя грунта изображено на рис. 186. Сжимаемость глины гораздо более значительна, чем песка. Кроме того существует большая разница в быстроте насту пления осадки. Для наступления полной осадки глины потребно значительное время. Типичные кривые осадки для песка и глины, в функции времени, даны на рис. 187. Разница в сжимаемости и во влиянии времени на величину осадки д а ж е е щ е б о л е е р е з к а , ч е м э т о и з о б р а ж е н о на рис. 187. Переходя к сопоставлению явлений в сооруже ниях и в грунте, можно было бы резюмировать так: те же принципы, которые Господствуют в кон струкциях, могут быть приложены равным обра зом к грунту, на котором возводится сооружение. Нам необходимо знать сопротивление и соот ношение между усилием и напряжением в строи тельных материалах, а также распределение уси лий в отдельных элементах конструкции. Равным образом необходимо знать те же факторы и для грунта, если желаем определить степень надеж ности против его разрушения, и осадку сооруже ния в результате сжатия и боковой деформации грунта. Единственная разница заключается в том, что в сооружении деформации слабы, и из сооб ражений экономии мы стремимся использовать сопротивление материалов в пределах безопас ности, тогда как обычно мы не можем использо вать все сопротивление грунта и должны доволь ствоваться меньшей нагрузкой, чтобы н е п р е в з о й т и д о п у с т и м о й о с а д к и . Допускаемая осадка сооружения и сопротивле ние грунта сдвигу определят допускаемую на грузку на грунт. 2. СЖИМАЕМОСТЬ ГЛИНЫ Осадка сооружения, возведенного на глине, происходит за счет сжатия глины, т. е. вследствие изменения объема, вызванного приложенной на грузкой. Если пустоты, имеющиеся в глине, запол нены воздухом, сжатие происходит немедленно, потому что воздух может выйти без значительного сопротивления, по мере уменьшения объема глины. Во всяком случае вода, заключающаяся в пусто тах, испытывает значительное сопротивление, вслед ствие чего потребно много времени для выжима ния воды из пор. Чем менее проницаема глина, тем толще слой глины участвует в сжатии; чем

Puc.tSS I

Рис. 185—187 Очень часто нас не интересует величина общей осадки, происходящей за несколько сот лет; однако, существенно важно знать осадку и быстроту ее возрастания в первые годы после постройки. Чтобы нонять причину осадки, рассмотрим ма ленький кубик грунта под нагруженной поверх ностью (рис. 185). Нагрузка передается сверху на кубик по эпюре А. Кроме эпюры вертикальных сил имеем еще эпюру горизонтальных сил (по кри вой В). Под действием этих сил кубик претерпит боковую деформацию, не меняя своего объема; затем с течением времени произойдет постепенное изменение объема вследствие выжимания воды из глины. Для первого из этих явлений применим термин боковая д е ф о р м а ц и я и для второго — сжа - т и е (уплотнение). Рассматривая ось x — x, боковую деформацию и сжатие всех элементарных кубиков по ее оси, получим осадку в рассматриваемом пункте.