Veiksmingas dirvožemio stresas: vystymasis, svarba ir principai

Kai pastatas yra pastatytas, jo svoris perkeliamas į žemę per jo pamatą, taip sukeliant įtampą pagrindiniuose sluoksniuose. Šie sukeltos įtampos gali sukelti problemų, pvz., Pernelyg didelis atsiskaitymas ar šlyties gedimas, todėl yra svarbūs geotechniniams inžinieriams.

Įrenginiai sub-dirvožemyje:

Poveikis požeminėje žemėje atsiranda dėl:

i) Dirvožemio savarankiškumas

ii) Dirvožemio konstrukcinė apkrova

Įtampos, sukurtos prisotintame dirvožemyje:

i) Efektyvūs įtempiai

ii) Neutralūs įtempiai

iii) Iš viso įtampa.

Efektyvus stresas:

Karl Terzaghi pirmą kartą pripažino veiksmingo streso svarbą. Tai yra įtampa, perduodama grūdams į grūdus sąlyčio taške per dirvožemio masę. Jis taip pat žinomas kaip tarpgranulinis stresas. Jis žymimas σ '. Įkraunant dirvožemio masę. Krovinys perkeliamas į dirvožemio prieaugį per jų sąlyčio tašką. Jei kontaktinėje vietoje taikoma apkrova yra didesnė už grūdų pasipriešinimą, dirvožemio masė bus suspausta.

Šis suspaudimas iš dalies susijęs su elastingais grūdų suspaudimu kontaktiniuose taškuose ir iš dalies dėl santykinio slankumo tarp dalelių. Ši dirvožemio masės ploto vieneto apkrova, atsakinga už dirvožemio masės deformaciją, vadinama efektyviu stresu.

Neutralus stresas:

Tai yra stresas arba slėgis, perduodamas per porų skystį. Jis taip pat vadinamas kaip porų slėgis ir žymimas u. Sotintoje dirvožemyje dirvožemio masės poros užpildomos vandeniu. Įkraunant prisotintą dirvožemio masę, apkrova neperduodama per grūdus. Krovinys perkeliamas į porų vandenį. Kadangi vanduo nesuspaustas, porų vandenyje atsiranda slėgis.

Šis slėgis vadinamas porų slėgiu arba porų vandens slėgiu. Porų slėgis neturi jokios išmatuojamos įtakos dirvožemio mechaninei savybei, pvz., Tuščiajam santykiui, šlyties stiprumui ir pan.

Bendras stresas:

Bendrasis įtempis yra lygus faktinio streso ir neutralaus streso sumai. Jis žymimas σ.

σ = σ + u

Efektyvus įtempis lauke negali būti matuojamas jokiu prietaisu. Jis gali būti apskaičiuojamas tik įvertinus bendrą įtempį ir porų slėgį. Taigi efektyvus stresas nėra fizinis parametras, bet tik labai naudinga matematinė koncepcija dirvožemio inžineriniam elgesiui nustatyti.

Efektyvaus streso svarba inžinerijos problemoms:

Veiksmingas stresas vaidina svarbų vaidmenį:

i) Dirvožemio atsiskaitymas

ii) dirvožemio šlyties stiprumas

Dirvožemis:

Laipsniškas dirvožemio tūrio sumažėjimas dėl vandens pašalinimo iš dirvožemio porų vadinamas dirvožemio konsolidavimu ar suspaudimu. 5.3 pav. Parodyta molio suspaudimo kreivė. Tai kreivė tarp efektyvios įtampos σ ir tuščio santykio e. Iš grafiko matyti, kad kai σ didėja e, ty dėl padidėjusio efektyvaus streso, dirvožemio suspaudimas padidės.

Galutinis konsolidavimo sprendimas gali būti apskaičiuojamas naudojant šią formulę

S = m _V H

kur m _V yra tūrio suspaudimo koeficientas

H yra suspausto sluoksnio storis

∆σ yra vidutinis efektyvaus slėgio padidėjimas.

Iš aukščiau pateiktos lygties aišku, kad dirvožemio atsiskaitymas yra tiesiogiai proporcingas efektyviam slėgiui. Taigi dirvožemio atsiskaitymas priklauso nuo efektyvaus streso ar efektyvaus slėgio. Didėjant efektyviam stresui, padidėja dirvožemio atsiskaitymas.

Dirvožemio šlyties stiprumas:

Daugeliui geotechninių techninių problemų reikia įvertinti šlyties stiprumą, įskaitant:

a) Struktūriniai fondai:

Apkrova iš struktūros perkeliama į žemę per pamatą. Tai sukelia šlyties įtempį ir spaudimą. Jei susidaręs šlyties įtempis yra didesnis nei dirvožemio šlyties stipris, atsiranda šlyties gedimas, dėl kurio struktūra susitraukia.

b) Žemės šlaitai:

Nuožulniose žemėse gravitacija sukelia šlyties įtempimus dirvožemyje. Jei šie įtempiai viršija šlyties stiprumą, atsiranda kraštas.

c) Greitkelių dangos:

Ratų apkrovos iš transporto priemonių perkeliamos per grindinį ant žemės. Šios apkrovos sukelia šlyties įtempimą, kuris sukelia šlyties nesėkmę.

Ar tu žinai?

K reikšmė x kryptimi yra lygi y kryptimi, kai paviršius yra lygus.

Dirvožemio šlyties stiprumas apskaičiuojamas pagal šią formulę

S = σ tan ɸ

Kur σ = Efektyvus stresas

ɸ = Efektyvus trinties kampas

Konkrečiam dirvožemiui f yra pastovus. Tada šlyties stiprumas yra tiesiogiai proporcingas efektyviam stresui. Taigi, didėjant efektyviam stresui, stiprėja jėga. Jei dirvožemio šlyties stiprumas yra didesnis, šlyties gedimas bus mažesnis.

Efektyvaus streso principas:

Jei pakrauta prisotinta dirvožemio masė, apkrova perkeliama į porų vandenį. Po porų vandens pašalinimo jis perkeliamas į dirvožemio grūdus. Tegul YY yra banguota plokštuma, kertanti dirvožemio grūdų sąlyčio taškus. Leiskite A banguoti plokštumai YY. Šis plotas A yra grūdų ploto (A _g ) ir porų vandens ploto (A _w ) suma, kaip parodyta 5.5 pav. Iš 5.6 paveikslo matyti, kad grūdų kontaktinis plotas (A _g ) yra daug mažesnis už porų vandens plotą (A _w ), ty, A _w = A.

Leiskite F būti bendra A ploto apkrova.