Résistance structurelle des sols. Loi du compactage. Structure et texture du sol, résistance structurelle et liaisons dans le sol Méthodes de détermination de la densité du sol

Il y a de nombreux facteurs à considérer. Attention particulière doit être donné à la composition et Certains de ses types sont capables de s'affaisser lorsque l'humidité augmente sous l'effet de leur propre poids ou d'une charge externe. D'où le nom de ceux-ci sols - "affaissement"". Examinons plus en détail leurs caractéristiques.

Types

La catégorie considérée comprend:

• Sols de loess (limons sableux et loess).
• Argiles et limons.
• Certains types de suspensions et terreaux de revêtement.
• Déchets industriels en vrac. Il s'agit notamment des cendres et de la poussière de grille.
• Sols limono-argileux avec une résistance structurelle élevée.

Détails

Sur stade initial organisation de construction il est nécessaire de mener une étude de la composition du sol du site pour identifier les probables déformations. Leur apparition est déterminé par les particularités du processus de formation du sol. Les couches sont dans un état insuffisamment compacté. Dans les sols loess, cet état peut persister tout au long de son existence.

Une augmentation de la charge et de l'humidité entraîne généralement un compactage supplémentaire dans les couches inférieures. Cependant, comme la déformation dépendra de la force d’influence extérieure, le compactage insuffisant de l’épaisseur est relativement pression extérieure, dépassant la contrainte de sa propre masse, restera.

Possibilité de fixation sols faibles déterminé lors d'essais en laboratoire par le rapport de la diminution de la résistance lorsqu'il est humidifié à l'indicateur de la pression de fonctionnement.

Propriétés

En plus du sous-compactage, les sols d'affaissement se caractérisent par une faible humidité naturelle, une composition poussiéreuse et une résistance structurelle élevée.

La saturation du sol en eau dans les régions du sud est généralement de 0,04 à 0,12. Dans les régions de Sibérie, zone médiane l'indicateur est compris entre 0,12 et 0,20. Le degré d'humidité dans le premier cas est de 0,1 à 0,3, dans le second de 0,3 à 0,6.

Résistance structurelle

Elle est causée principalement par l’adhésion de la cimentation. Plus l'humidité pénètre dans le sol, plus la résistance est faible.

Les résultats de la recherche ont montré que de minces films d’eau ont un effet de coin sur les formations. Ils agissent comme lubrifiant et facilitent le glissement des particules de sol d'affaissement. Les films fournissent un emballage plus dense de couches sous influence extérieure.

Adhérence saturée d’humidité sol d'affaissement déterminé par l’influence de la force d’attraction moléculaire. Cette valeur dépend du degré de densité et de la composition de la terre.

Caractéristiques du processus

L'affaissement est un processus physique et chimique complexe. Il se manifeste sous la forme d'un compactage du sol dû au mouvement et au placement plus dense (compact) des particules et des agrégats. De ce fait, la porosité totale des couches est réduite à un état correspondant au niveau de la pression de fonctionnement.

Une augmentation de la densité entraîne des changements caractéristiques individuelles. Par la suite, sous l'influence de la pression, le compactage se poursuit et, par conséquent, la résistance continue d'augmenter.

Conditions

Pour que le retrait se produise, vous avez besoin de :

• La charge de la fondation ou de sa propre masse, qui, une fois humidifiée, va vaincre les forces d'adhésion des particules.
• Niveau d'humidité suffisant. Cela aide à réduire la force.

Ces facteurs doivent agir ensemble.

L'humidité détermine la durée de la déformation sols d'affaissement. En règle générale, cela se produit dans un délai relativement court. Cela est dû au fait que le sol est principalement dans un état de faible humidité.

La déformation dans un état saturé d’eau dure plus longtemps car l’eau filtre à travers le sol.

Méthodes de détermination de la densité du sol

L'affaissement relatif est déterminé à l'aide d'échantillons d'une structure non perturbée. A cet effet, un appareil de compression est utilisé - densimètre du sol. Les méthodes suivantes sont utilisées dans la recherche :

• Une courbe avec analyse d'un échantillon et son trempage au stade final charge efficace. Grâce à cette méthode, il est possible de déterminer la compressibilité du sol à une température donnée ou humidité naturelle, ainsi que la tendance relative à se déformer sous une certaine pression.
• Deux courbes testant 2 échantillons de densité égale. L'un est examiné à l'humidité naturelle, le second à l'état saturé. Cette méthode vous permet de déterminer la compressibilité avec une humidité totale et naturelle, la tendance relative à la déformation lorsque la charge passe de zéro à finale.
• Combiné. Cette méthode est une combinaison modifiée des deux précédentes. Le test est effectué sur un échantillon. Il est d'abord examiné à l'état naturel sous une pression de 0,1 MPa. L’utilisation de la méthode combinée permet d’analyser les mêmes propriétés que la méthode des 2 courbes.

Les points importants

Lors des tests en densimètres du sol Lors de l'utilisation de l'une des options ci-dessus, il convient de garder à l'esprit que les résultats des études sont caractérisés par une variabilité significative. À cet égard, certains indicateurs, même lors du test d'un échantillon, peuvent différer de 1,5 à 3, et dans certains cas de 5 fois.

De telles fluctuations importantes sont associées à petite tailleéchantillons, l'hétérogénéité du matériau due au carbonate et à d'autres inclusions, ou la présence de gros pores. Les erreurs inévitables dans la recherche ont également des implications sur les résultats.

Facteurs d'influence

De nombreuses études ont établi que l'indicateur de susceptibilité des sols à l'affaissement dépend principalement de :

• Pression.
• Degrés de densité du sol avec humidité naturelle.
• Composition sol d'affaissement.
• Augmentation du niveau d'humidité.

La dépendance à l'égard de la charge se reflète dans la courbe le long de laquelle, à mesure que l'indicateur augmente, la valeur de la propension relative à changer en premier atteint également sa valeur maximale. Avec une augmentation ultérieure de la pression, elle commence à se rapprocher de zéro.

En règle générale, la pression est de 0,2 à 0,5 MPa et pour les argiles de type loess, de 0,4 à 0,6 MPa.

La dépendance est causée par le fait que lors du chargement du sol par affaissement à saturation naturelle à un certain niveau, la destruction de la structure commence. Dans ce cas, une forte compression est observée sans modification de la saturation en eau. La déformation à mesure que la pression augmente se poursuivra jusqu'à ce que la couche atteigne son état extrêmement dense.

Dépendance à la composition du sol

Cela s'exprime par le fait qu'avec une augmentation de l'indice de plasticité, la tendance à la déformation diminue. En termes simples, un plus grand degré de variabilité structurelle est typique pour les suspensions et un moindre degré pour l'argile. Naturellement, pour que cette règle soit remplie, d’autres conditions doivent être égales.

Pression initiale

À concevoir les fondations des bâtiments et des structures la charge des structures au sol est calculée. Dans ce cas, la pression initiale (minimale) est déterminée à laquelle la déformation commence par saturation complète en eau. Cela détruit la résistance structurelle naturelle du sol. Cela conduit au fait que le processus de compactage normal est perturbé. Ces changements s’accompagnent à leur tour d’une restructuration de la structure et d’un compactage intensif.

Compte tenu de ce qui précède, il semble qu'au stade de la conception lors de l'organisation de la construction, la valeur de la pression initiale devrait être proche de zéro. Or, en pratique, ce n’est pas le cas. Le paramètre spécifié doit être utilisé de telle manière que l'épaisseur soit calculée en fonction de règles générales non-affaissement.

Objectif de l'indicateur

La pression initiale est utilisée dans le développement des projets fondations sur sols affaissés pour déterminer :

• Charge de conception à laquelle il n’y aura aucun changement.
• La taille de la zone dans laquelle se produira le compactage dû à la masse de la fondation.
• La profondeur requise de déformation du sol ou l'épaisseur du coussin de sol, éliminant complètement la déformation.
• Profondeur à partir de laquelle commencent les changements dans la masse du sol.

Humidité initiale

C'est ce qu'on appelle l'indicateur auquel les sols en état de stress commencent à s'affaisser. Lors de la détermination de l'humidité initiale, la valeur normale est considérée comme étant de 0,01.

La méthode de détermination du paramètre est basée sur des tests de compression en laboratoire. Pour la recherche, 4 à 6 échantillons sont nécessaires. La méthode des deux courbes est utilisée.

Un échantillon est testé à l'humidité naturelle avec une charge allant jusqu'à pression maximale en étapes distinctes. Avec cela, le sol est trempé jusqu'à ce que l'affaissement se stabilise.

Le deuxième échantillon est d'abord saturé d'eau, puis, avec trempage continu, est chargé à la pression maximale selon les mêmes étapes.

Les échantillons restants sont humidifiés à des niveaux qui divisent la limite d'humidité depuis la saturation initiale jusqu'à la saturation complète de l'eau en intervalles relativement égaux. Ils sont ensuite examinés dans des instruments de compression.

L'augmentation est obtenue en versant le volume d'eau calculé dans les échantillons et en les maintenant pendant 1 à 3 jours jusqu'à ce que le niveau de saturation se stabilise.

Caractéristiques de déformation

Il s'agit des coefficients de compressibilité et de sa variabilité, du module de déformation et de la compression relative.

Le module de déformation permet de calculer les indicateurs probables du tassement des fondations et de leurs irrégularités. En règle générale, il est défini dans conditions de terrain. Pour ce faire, des échantillons de sol sont testés sous charges statiques. La valeur du module de déformation est influencée par l'humidité, le niveau de densité, la connectivité structurelle et la résistance du sol.

Avec l'augmentation de la masse du sol, cet indicateur augmente, avec une plus grande saturation en eau, il diminue.

Coefficient de variabilité de compressibilité

Elle est définie comme le rapport entre la compressibilité à humidité constante ou naturelle et les caractéristiques du sol à l'état saturé en eau.

Comparaison des coefficients obtenus sur le terrain et recherche en laboratoire, montre que la différence entre eux est insignifiante. Il est compris entre 0,65 et 2 fois. Par conséquent, pour une application pratique, il suffit de déterminer les indicateurs dans des conditions de laboratoire.

Le coefficient de variabilité dépend principalement de la pression, de l'humidité et du niveau de son augmentation. À mesure que la pression augmente, l'indicateur augmente et à mesure que l'humidité naturelle augmente, il diminue. Lorsqu'il est complètement saturé d'eau, le coefficient se rapproche de 1.

Caractéristiques de résistance

Ils sont l'angle friction interne et une adhésion spécifique. Ils dépendent de la résistance structurelle, du niveau de saturation en eau et (dans une moindre mesure) de la densité. Avec l'augmentation de l'humidité, l'adhérence diminue de 2 à 10 fois et l'angle diminue de 1,05 à 1,2. À mesure que la résistance structurelle augmente, l’adhérence augmente.

Types de sols d'affaissement

Il y en a 2 au total :

1. L'affaissement se produit principalement dans la zone déformable de la base sous l'influence de la charge de la fondation ou d'autres facteur externe. Dans ce cas, la déformation due à son poids est quasiment absente ou ne dépasse pas 5 cm.
2. Un affaissement du sol en raison de sa masse est possible. Il se produit principalement dans la couche inférieure de l'épaisseur et dépasse 5 cm. Sous l'influence d'une charge extérieure, un affaissement peut également se produire dans la partie supérieure dans les limites de la zone déformable.

Le type d'affaissement est utilisé lors de l'évaluation des conditions de construction, de l'élaboration de mesures anti-affaissement, de la conception des fondations, des fondations et du bâtiment lui-même.

Informations Complémentaires

L'affaissement peut se produire à n'importe quelle étape de la construction ou de l'exploitation d'un ouvrage. Il peut apparaître après une augmentation de l’humidité initiale d’affaissement.

Lors d'un trempage d'urgence, le sol s'affaisse assez rapidement dans les limites de la zone déformable - entre 1 et 5 cm/jour. Après l’arrêt de l’apport d’humidité au bout de quelques jours, l’affaissement se stabilise.

Si le trempage initial a eu lieu dans les limites d'une partie de la zone de déformation, à chaque saturation ultérieure en eau, un affaissement se produira jusqu'à ce que toute la zone soit complètement humidifiée. En conséquence, il augmentera avec l'augmentation de la charge sur le sol.

Avec un trempage intensif et continu, l'affaissement du sol dépend du mouvement descendant de la couche d'humidité et de la formation d'une zone saturée d'eau. Dans ce cas, l'affaissement commencera dès que le front d'humidification atteint la profondeur à laquelle le sol s'affaisse sous son propre poids.

L'ensemble des particules solides forme le squelette du sol. La forme des particules peut être angulaire ou ronde. La principale caractéristique de la structure du sol est classement, qui montre le rapport quantitatif des fractions de particules de différentes tailles.

La texture du sol dépend des conditions de sa formation et de son histoire géologique et caractérise l'hétérogénéité de l'épaisseur du sol dans la formation. Il existe les principaux types de composition des sols argileux naturels suivants : stratifiés, continus et complexes.

Les principaux types de liaisons structurelles dans les sols :

1) cristallisation la connexion est inhérente sols rocheux. L'énergie des liaisons cristallines est proportionnelle à l'énergie intracristalline liaison chimique atomes individuels.

2)eau colloïdale les liaisons sont déterminées par les forces d’interaction électromoléculaires entre les particules minérales, d’une part, et les films d’eau et les coquilles colloïdales, d’autre part. L'ampleur de ces forces dépend de l'épaisseur des films et des coques. Les liaisons eau-colloïdale sont plastiques et réversibles ; avec l'augmentation de l'humidité, ils diminuent rapidement jusqu'à des valeurs proches de zéro.

Fin du travail -

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Conférence 9
5.3. Méthodes pratiques calculer le tassement des fondations au fil du temps. Si des sols argileux saturés d'eau se trouvent à la base des fondations

Ci-dessus, nous avons considéré la déformation d'un sol qui n'a pas de résistance structurelle, c'est-à-dire compacté sous l'influence même de légère pression. Ce phénomène est généralement caractéristique des sols très fragiles.

Dans la plupart des cas, les sols naturels sont compactés par la pression des couches sus-jacentes. En raison du compactage, les particules du sol se sont rapprochées et des liaisons eau-colloïdale se sont formées entre elles. Au cours de la longue existence des sols, sous certaines conditions, des liaisons de cristallisation fragiles pourraient en outre y apparaître. Au total, ces liens confèrent au sol une certaine résistance, appelée résistance structurelle sol p str.

À une pression inférieure à la résistance structurelle ( p

), lorsqu'il est perçu par des liaisons eau-colloïdale et de cristallisation, le compactage ne se développe pratiquement pas. Seulement quand p>p chaîne le compactage du sol se produit. Il est difficile d'établir la valeur exacte de la résistance structurelle, car une destruction partielle de la structure du sol se produit déjà lors de l'échantillonnage. De plus, lorsque l'échantillon est comprimé, la destruction de la structure se produit d'abord au niveau de certains des points de contact les plus intenses ; particules, même à basse pression. À mesure que la pression augmente, la destruction aux points de contact augmente rapidement et le processus passe à l'étape de compactage du sol dans tout le volume de l'échantillon (Fig. 3.4.a.).