Grunts mehānika

Grunts mehānika ir inženierzinātņu nozare, kas nodarbojas ar grunts fizikālo īpašību izpēti un aprakstu, lai prognozētu, kā grunts uzvedas dažādos būvniecības un inženiertehniskajos apstākļos. Tā ietver grunts slodzes nestspējas, konsolidācijas, deformācijas un citus aspektus, kas ir būtiski dažādiem būvniecības procesiem, piemēram, pamatu projektēšanai, nogāžu stabilitātes analīzei un tuneļu būvniecībai. Grunts mehānikas uzdevumus risina, pielietojot matemātiskās metodes, kas demonstrē rezultātu skaitliskā daudzuma izteiksmē.

Izšķīdis grunts ceļš

Grunts mehānikā aprēķiniem izmanto datus, kas iegūti ar inženierģeoloģijas paņēmieniem, šos datus sistematizē pēc aprēķina shēmām.

Slodzes sadalījums un spriegumu aprēķini gruntī

Viena no galvenajām grunts mehānikas problēmām ir slodzes sadalījuma noteikšana gruntī. To var aprēķināt, izmantojot elastības teoriju, un tā ir svarīga, lai prognozētu, kā grunts reaģēs uz būvkonstrukciju uzlikto slodzi.

Vertikālo spriegumu aprēķins pēc Boussinesq formulas

Boussinesq formula tiek izmantota, lai aprēķinātu spriegumus, kas rodas noteiktā dziļumā zem punktslodzes. Šī formula ir šāda:

$\sigma _{z}={\frac {3Q}{2\pi z^{2}}}\cdot {\frac {1}{\left(1+{\frac {r^{2}}{z^{2}}}\right)^{\tfrac {5}{2}}}}$

kur: σ_z - vertikālais spriegums noteiktā dziļumā (Pa); Q - punktu slodze (N); r - horizontālais attālums no slodzes punkta (m); z - ir dziļums zem slodzes punkta (m).

Šis aprēķins ļauj noteikt, cik liels spriegums rodas dažādos dziļumos un attālumos no punktu slodzes, piemēram, ēkas pamatu ietekmē.

Kopējā slodzes nestspēja pamatu projektēšanai

Pamatu slodzes nestspēja ir maksimālā slodze, ko pamati var uzņemt, neizraisot grunts atteici. Terzaghi slodzes nestspējas teorija dod klasisku pieeju šādu aprēķinu veikšanai. Terzaghi formula homogēnai gruntij ir:

$q_{u}=c\cdot N_{c}+\sigma _{0}+N_{q}+0,5\cdot \gamma \cdot B\cdot N_{\gamma }$

kur: q_u​ - kopējā slodzes nestspēja (kPa); c - grunts kohezijas stiprība (kPa); σ₀ - virsmas spriegums (kPa); γ - grunts vienības svars (kN/m³); B - pamatu platums (m); Nc, Nq, Nγ​ - Terzaghi nestspējas koeficienti, kas ir atkarīgi no grunts iekšējās berzes leņķa ϕ.

Šī formula ļauj noteikt grunts projekta slozes nestspēju un to vai vai nepieciešama grunts nostiprināšana, pamatu paplatināšana u.tml.

Grunts konsolidācija

Grunts konsolidācija ir process, kurā samazinās grunts apjoms zem ilgstošas slodzes, izspiežot no tās ūdeni. Tas ir svarīgs process, kas jāņem vērā, lai novērstu grunts pārvietošanos un nevienmērīgu nogulšņu veidošanos būvkonstrukcijās.

Terzaghi konsolidācijas vienādojums

Vienmērīgi piesūcinātai gruntij Terzaghi konsolidācijas vienādojums ir:

${\partial u \over \partial t}=c_{v}{\partial ^{2}u \over \partial z^{2}}$

kur:u - poru spiediens (Pa); t - laiks (s); z - dziļums (m); c_v - konsolidācijas koeficients (m²/s).

Šis vienādojums apraksta, kā poru spiediens mainās laika gaitā un dziļumā, izraisot grunts konsolidāciju. To izmanto, lai prognozētu, cik ilgs laiks būs nepieciešams, lai grunts stabili nosēstos pēc būvniecības.

Ārējās saites

• Encyclopædia Britannica raksts (angliski)
• Krievijas Lielās enciklopēdijas raksts (krieviski)