книги из ГПНТБ / Булычев, В. Г. Механика дисперсных грунтов

Б у л ы ч е в В. Г. I Механика дисперсных

грун­

тов. М.,

Стройиздат,

1 9 7 4

227 с.

В книге

излагаются

основные проблемы

механики

дисперсных грунтов. Рассматриваются свойства

грун­

комендации по применению теоретических

положений

в лабораторной

практике и при производстве

кессон­

ных и других работ.

Книга предназначена для научных работников.

Гос

,

о

>:ч: '.я

к а у

:

•. ..

иа ■

биС I ..

‘

г1

Ö і' .

J'

ЧИТАЛ

’

-

",А

ОТ РЕДАКТОРА

В 30 —X годах XX в. началось массовое

строительство

оружений на сжимаемых грунтах, что потребовало

разра­

ботки инженерно-физических предпосылок для расчета

вза­

имодействия в этих условиях сооружений и оснований.

Воз­

никла настоятельная необходимость в практическом

опреде­

лении физических процессов деформации и разрушения

дис­

персных грунтов под действием внешних нагрузок и в

созда­

нии новых методов расчета грунтовых оснований.

Именно

в этот период возникли новое направление науки -

физики

грунтов

и новый раздел строительной механики -

механика

грунтов. В течение короткого времени выдающимися

совет­

скими и зарубежными учеными Н. М. Герсевановым,

К.

Тер-

цаги, Г. И.

Покровским, Н. А. Цытовичем были

достигнуты

значительные успехи в решении многих важнейших

проблем,

ставшие базой научно обоснованного проектирования

основа­

ний сооружений на дисперсных грунтах. Автор книги

профес­

сор В. Г. Булычев был активным участником этих работ

и

внес большой вклад в разработку исследовавшихся в

этот

период основных проблем механики грунтов.

Громадный практический опыт, накопленный

строителями

в последующие годы, позволил создать строительные

нормы

физической сущности явлений стало менее актуальным,

чем

математическое обобщение опытных материалов несмотря

на

то, что проделанные исследования еще далеко не

исчерпали

всех насущно необходимых проблем. Внимание к

физическим

проблемам механики грунтов несколько ослабло, хотя в

это

время на базе исследований, выполненных советскими

уче­

ными А. Ф. Лебедевым, П. А. Ребиндером, М. М.

Филатовым,

Е. М. Сергеевым, стало развиваться новое

направление

строительной физики, в котором главное внимание

уделялось

явлениям молекулярного взаимодействия между твердой

и

физико-химической механики дисперсных систем и

инженер­

ного грунтоведения.

В настоящее время успехи вычислительной

математики

обеспечили возможность решения многих трудных задач

ме­

ханики сплошной среды, которые были неосуществимы

в

3 0 -х годах; появилось значительное количество работ,

по­

священных этим вопросам. К сожалению, в большинстве

из

ВВЕДЕНИЕ

Механика дисперсных грунтов является частью

строитель­

ной механики и построена на использовании ряда

общих

физических и физико-механических законов. Основой для со­

механических свойств дисперсных систем, к

которым отно­

сятся нескальные грунты, торф и т. п.

Примерно

тридцать

лет назад познания в этой области были настолько

значи­

тельны, что крупнейшим ученым, таким, как

К.

Терцаги,

Н. М. Герсеванов, А. Ф. Лебедев, Г. И.

Покровский и

др.,

и изложить их в своих классических трудах

"Строительная

механика грунтов", "Динамика грунтовой массы",

"Почвен­

ные и грунтовые воды" и др.

Надо заметить, что основоположники механики

дисперсных

грунтов исходили из следующих принципов: дисперсные

си­

ются нелинейно, имеющаяся в порах раздробленных тел

вода

оказывает влияние на деформируемость, а присутствие

газа

в этой воде вносит коррективы в деформируемость. Эти

ос­

новные принципы, как показали последующие

исследования,

нашли полное подтверждение в практическом приложении

ме­

ханики дисперсных грунтов.

Позднее

названные проблемы получили дальнейшее разви­

тие в работах многих отечественных и зарубежных

исследо­

вателей —

Д. Е. Польшина, Д. Д.

Баркана,

О. Я. Шехтер,

X. Р. Хакимова, К. Е. Егорова, Н. А. Пытовича, Н.. Н.

Мас­

лова, М. И.

Горбунова-Посадова, И. А. Симвулиди,

С. С. Вя­

лова, Г. В,

Порхаева, автора, Г. П.

Чеботарева,

М.

Керизель,

нительно к торфам: С. Г. Солопов,

М. П. Воларович,

Л. С. Амарян, Г. И. Кужман, Н. И. Гамаюнов.

К сожалению, обстоятельства сложились так, что

многие

и др.

не переиздавались и являются библиографической

ред­

костью; в таком же положении оказались и работы

автора.

Отсутствие в библиотеках этих трудов привело к тому,

что

многие

молодые научные работники невольно повторяют

ис­

го

d e r G ru n d

и в прямом переводе на русский

язык

имеет совершенно

определенное значение о с н о в а ,

мы

обычно называем грунтами те породы, которые

располага­

ются в верхних слоях земной коры. Объясняется это,

по-ви­

димому, тем, что как раз эти слои чаще всего служат

осно—■

ванием (основой) сооружений.

Грунты, как правило, являются продуктом механических, фи­

зико-химических и биохимических процессов, происходящих в

течение ряда геологических эпох на поверхности

основных

(скальных) пород.

Все указанные виды воздействия принято

ла, т. е. поверхность, отделяющая твердое тело (в

данном

случае скалу) от жидкого или газообразного, является

особо

восприимчивой к различным физико-химическим

воздейст­

виям, поэтому основным эффектом выветривания

следует

считать переход твердого вещества из малоактивного в

бо­

лее активное состояние. Это объясняется тем, что

выветри­

вание приводит к дроблению, а дробление — к

увеличению

Особенно стойким к выветриванию является кварц.

Только

в результате чрезвычайно длительного механического

воз­

действия (окатывания) его зерна принимают ту форму и

те

размеры, которые мы наблюдаем в кварцевых песках.

Силикатные же и алюмосиликатные минералы (слюда,

по­

левой шпат), составляющие главную часть основных пород

и

в то же время обладающие слабой механической и химичес­

кой стойкостью, под воздействием выветривания не

только

дробятся, но, главное, подвергаются химическому

распаду.

бинациях и в бесконечном множестве стадий на

основную

породу, приводят к образованию бесчисленного

множества

разновидностей грунтов.

2,

Типы и разновидности грунтов

В строительстве все грунты независимо от истории

обра­

зования и места залегания разделяются на скальные

и

не­

скальные. Последние в свою очередь подразделяются

на

крулнообломочные, песчаные и глинистые.

В основу такого деления положены

физико-механические

свойства, характеризующие грунты как основания сооружений:

а) сцепление, т. е. сопротивление, оказываемое

силами

взаимодействия частиц грунта изменению формы,

например

разрыву;

б) трение, т. е. сопротивление частиц грунта сдвигу,

обу­

словленное действием внешних сжимающих сил;

в) сжимаемость, т. е. способность грунта при

действии

внешних сил,

сближающих частицы, изменять объем и форму;

ся между твердыми частицами грунта;

д) пластичность, т.'е . способность грунта под

влиянием

собственного веса значительно, но медленно

деформиро­

ваться, образуя остаточные деформации.

Кроме того, существуют и другие свойства

(пористость,

размокаемость и пр.), также характерные для

некоторых

грунтов.

Естественно, что перечисленными типами не

исчерпыва­

ются разновидности грунтов. Некоторые грунты

обладают

специфическими физико-механическими свойствами,

например

торфы, все вечномерзлые грунты и др. Эти грунты не

рас­

сматриваются в настоящей работе, так ккк каждый

из

них

имеет большое самостоятельное значение.

В книге не рассматриваются также скальные и

крулнооб­

ломочные грунты, которые часто обладают большой

прочно­

оснований сооружений.

Таким образом, с точки зрения

физико-механических

свойств грунтов нас будут интересовать

только два

наиболее

распространенных в строительной практике типа

грунтов -

песчаные и глинистые.

3. Песчаные грунты

В строительной практике к песчаным принято

относить

ление же, имеющееся в этих грунтах, настолько слабо,

что

при свободной (без ограждения) засыпке эти грунты

легко

рассыпаются и принимают вид конической кучи.

Кроме того, отличительными свойствами песчаных

грунтов

являются: хорошая водопропускная способность,

незначи­

тельные набухание при замачивании и усадка при высушива­

нии, отсутствие пластичности и некоторая способность

под­

сти частиц на виды (табл.

1).

Т а б л и ц а 1

Виды песчаных грунтов

Вид песчаного грунта -

Распределение частиц по

крупно-

песок

сти в % от массы сухого

грунта

Гравелистый

Масса частиц крупнее

2

мм

CO­

ставляет более 25%

Крупный

Масса частиц крупнее

0,5

M M

Средней крупности

составляет более 50%

0 ,2 5

Масса частиц крупнее

мм

Мелкий

составляет более 50%

Масса частиц крупнее

0,1

мм

составляет более 75%

Пылеватый

То же, менее 75%

4 .

Глинистые грунты

ладающие сыпучестью,

которые в зависимости от влажности

могут быть твердыми,

пластичными либо текучими.

Связные грунты мелкозернисты. Узкие щели между

их

ют довольно значительное сцепление. В

противоположность

песчаным грунтам глинистые обладают плохой

водопро­