Augsnes mehānika: tās saturs un vieta, galvenie raksturlielumi un kādi spēki darbojas

Būvniecībā svarīgas ir augsnes īpašības, īpaši tas, kā dažāda veida grunts uzvedas zem slodzes un kā to ietekmē pašas ēkas. Ir īpaša disciplīna, kas pēta augsnes masu stiprību un stabilitāti un nosacījumus to izmantošanai par pamatiem konstrukciju celtniecībā. Apsveriet, kas ir iekļauts augsnes mehānikas jēdzienā, kā pareizi aprēķināt augsnes parametrus.

Augsnes blīvums

Blīvums ir augsnes īpašība, ko nosaka īpatnējā smaguma attiecība pret tilpumu. Tas ir atkarīgs no augsnes mineraloģiskā sastāva, kā arī no dispersijas pakāpes, tāpēc mālainās augsnes ir blīvākas nekā smilšainās, neskatoties uz to, ka to minerālais sastāvs ir vienāds.

Starp augšņu fizikālajām un mehāniskajām īpašībām blīvums tiek uzskatīts par vienu no galvenajiem. Pēc raksturīgā blīvuma var spriest par to stāvokli. Blīvuma noteikšana nepieciešama ceļu būvniecībā, ēku pamatos (lai sadalītu spriegumus uz pamatnes), ieklājot komunikācijas, aprēķinātu nogāžu izturību pret nogruvumiem, uzbūvēto ēku iesēdumiem, lai noteiktu zemes darbu apjomu.

Blīvums ietekmē augsnes ūdens caurlaidību. Ja tas ir mitrs vai ar labu uzsūkšanas spēju, tad pēc ēkas uzcelšanas var nosēsties, ziemā rodas cita problēma - sals celšanās. Grunts blīvuma pārzināšana palīdzēs novērst ēkas iznīcināšanu vai applūšanu, izvēlieties būvniecībai piemērotus materiālus.

Daļiņu blīvums

Tā ir augsnes fizikālā īpašība, tā ir atkarīga no minerālu sastāva, organiskām minerālvielām un organiskajām vielām.Daļiņu blīvums ir pilnīgi sausas (bez mitruma) augsnes cieto daļiņu masas attiecība pret tās tilpumu ar netraucētu struktūru. Atkarībā no minerālu sastāva daļiņu blīvumu nosaka strukturālās saites un struktūra, augsnes porainība. Jo vairāk minerālvielu ir augsnē un jo mazāka porainība, jo tā ir blīvāka.

Daļiņu blīvuma vērtība nosaka stiprības un deformācijas raksturlielumu vērtības, kas novērtē grunts nestspēju un to izmantošanas iespējas konstrukciju celtniecībā.

Augsnes mitrums

Mitrums ir augsnē esošā šķidruma masas attiecība pret tās sauso masu. No šīs īpašības ir atkarīga augsnes nestspēja. Gandrīz visās augsnēs, izņemot rupjgraudainos akmeņus un rupjās smiltis, nestspēja samazinās, palielinoties mitrumam. Tātad ar ūdeni piesātinātam tas būs mazāks nekā sausam.

Noteikt mitrumu laboratorijā, izmantojot blīvēšanas metodi, tas ir, noteikt, pie kāda mitruma satura augsne iegūs vislielāko blīvumu. Raksturlielums ir izteikts procentos no 0 līdz 100%. Optimālais mitrums smiltīm ir 8-14%, smilšmālam - 9-15%, smilšmālam - 12-18% un mālam - 16-26%.

Graudu izmēra sadalījums

Granulometriskais vai mehāniskais sastāvs - dažāda lieluma daļiņu procentuālais daudzums augsnē vai ieži, neatkarīgi no tā ķīmiskā un minerālā sastāva. Augsnes daļiņas ir izolētas iežu, minerālu, amorfo savienojumu un citu augsnes komponentu sastāvdaļu atliekas, kas atrodas ķīmiskā saitē. Pēc izmēra līdzīgas daļiņas tiek apvienotas frakcijās. Ir šādi augsnes mehānisko elementu veidi: organominerālie, organiskie un minerālie.

Daļiņu frakcijas ir atrodamas augsnēs vai iežos dažādās kvantitatīvās attiecībās, un tām ir dažādas īpašības.Līdz ar to arī augsnēm ir nevienlīdzīgas īpašības. Visas augsnes un iežu dažādība pēc mehāniskā sastāva var tikt apvienotas grupās, kurām būs līdzīgas fizikālās un ķīmiskās īpašības. Klasifikācija balstās uz smilšu un māla attiecību. Smilšu un māla frakciju izmērus nosaka pēc daļiņu diametra, kas ir lielākas vai attiecīgi mazākas par 0,01 mm.

Zemes lauksaimnieciskās īpašības ir atkarīgas no mehāniskā sastāva, piemēram, spējas izlaist un noturēt mitrumu un gaisu, vielu kustības procesiem, uzkrāšanās un transformācijas procesiem, uzbūvi, siltuma un gaisa režīmiem. Un galu galā tas ir atkarīgs no tā, cik auglīga būs zeme gan ar pastāvīgu apstrādi, laistīšanu, mēslojumu, gan bez tiem.

Sausas augsnes blīvums

Definēts kā absolūti sausas augsnes (bez mitruma porās) masas attiecība pret tilpumu, ņemot vērā poru tilpumu. Raksturlielumu mēra g uz kubikmetru. to var noteikt, ja ir zināms mitrums un porainība. Aprēķini tiek veikti laboratorijas apstākļos.

Porainības koeficients

Koeficients parāda nelielu tukšumu klātbūtni augsnē. Aprēķināts kā procentuālā attiecība starp tukšuma tilpumu un kopējo tilpumu. Vērtības noteikšanai dažādās augsnēs tiek izmantotas dažādas metodes. Mālainās augsnēs kohēzijas dēļ porainību nosaka saskaņā ar paraugam ņemtās augsnes tilpuma un īpatnējo svaru.

Porainības koeficienta noteikšana ir nepieciešama, gatavojoties būvniecībai, jo pastāv saistība starp to un citiem raksturlielumiem. Nestspējas līmenis ir atkarīgs no porainības indeksa, tas samazinās, samazinoties porainībai. Bez informācijas par porainību nav iespējams uzzināt grunts pretestības pakāpi, noteikt ēku iespējamo deformējamību.

Ēku deformācija notiek augsnes daļiņu kustības un saspiežamības dēļ, piemēram, nokrišņu ietekmē. Nelieli un vienveidīgi ēku stabilitāti nemazina, bet liels mitruma daudzums var radīt nevēlamas deformācijas. Nelīdzenas nosēdumi ir vēl bīstamākas, tās var izraisīt pārvietošanos un sasvēršanos, kas izraisa pārslodzi nesošajās konstrukcijās. Ja grunts saspiežamība zem dažādām pamatu daļām nav vienāda vai slodze uz to ir atšķirīga, bieži var saskarties ar ēkas deformāciju plaisu un iegrimšanas veidā.

Mitruma pakāpe

Šī ir dabiskā augsnes mitruma attiecība pret mitrumu, kas atbilst mitrumam ar ūdeni piepildītās porās, kurās nepaliek gaisa burbuļi. Augsne tiek uzskatīta par zemu mitrumu ar indikatoriem no 0 līdz 0,5, mitru - no 0,5 līdz 0,8 un ar ūdeni piesātinātu - no 0,8 līdz 1. Māla augsnes bieži ir mitrākas, smilšainas, attiecīgi, sausas.

Kalkulators augsnes parametru aprēķināšanai

Ēku projektēšanā tiek izmantoti dažādi aprēķinu modeļi, kas tiek izmantoti dažādas sarežģītības gruntīm. Vispārējiem uzdevumiem galvenais novērtējums ir nestspēja, kas atklāj pamatu stiprības un deformācijas īpašības. Tomēr pamata aprēķinu modeļi var palīdzēt tos aprēķināt konkrētiem uzdevumiem.

Lai vienkāršotu aprēķinus, veidojot projektu, tiek izmantota Prandtl formula, kas palīdz aprēķināt grunts nestspēju. Lai noteiktu pamatnes stabilitātes un stiprības pakāpi un noteiktu iespējamo deformāciju, nepieciešams noteikt sprieguma pakāpi. Šim nolūkam var izmantot vienādojumus, kuru pamatā ir lineāra sakarība starp spriegumu un deformāciju, piemēram, Huka likumu. Tādējādi slodze uz pamatni nedrīkst būt lielāka par augsnes galīgo pretestību.

Aprēķins tiek veikts pēc nestspējas, lai noteiktu iespējamo ēkas stabilitātes zudumu, iznīcināšanas raksturu, deformācijas pakāpi un tās veidu.Tas arī aprēķina stāvokli, kurā normāla darbība var būt apgrūtināta, ēkas ilgmūžība tiek samazināta no iegrimšanas, slīpumu un tā tālāk iespējamības.

Augsnes fizikālās īpašības ir noteicošās īpašības, pēc kurām iespējams noteikt augsnes stāvokli, iespēju mainīt parametrus dažādu fizikāli ķīmisku faktoru ietekmē.

Lai noteiktu grunts tipu un tās uzvedību kā būvniecības pamatu, projektēšanas lēmumu pieņemšanai nepieciešamās īpašības, obligāts nosacījums ir fizikālo un mehānisko īpašību noteikšana ar laboratorijas metodēm.

Ieteicams