Оценка обоснованности применения метода «косого среза» к диаграмме зависимости сопротивления грунта

Abstract

При определении сопротивления грунтов сдвигу принято опираться на закон Кулона, имеющий вид линейного уравнения. Однако экспериментальные исследования, особенно в области малых нормальных нагрузок показывают отклонения значений модуля сдвига от линейной функции. Н.А. Цытовичем предложен метод «косого среза», учитывающий площадь среза, отличную от горизонтальной окружности. Таким образом, была предпринята попытка учета высоты деформируемого образца. Опыты, проводимые авторами статьи, во-первых, подтвердили нелинейность зависимости сопротивления сдвигу от нормальных нагрузок, а, во-вторых, выявляют противоречия в гипотезе «косого среза». Целью исследования является оценка применимости вышеуказанной гипотезы для обоснования возможности использования закона Кулона в практических расчетах. Для проведения оценки были проведены испытания разных видов грунтов по консолидированно-дренированному способу с использованием компрессионного полевого прибора Литвинова. Для тех же образцов были проведены расчеты по методике «косого среза» Цытовича, а также расчеты по методике, учитывающей как увеличение, так и уменьшение высоты образца в процессе среза (отрицательный «косой срез»), которое может наблюдаться при больших нормальных нагрузках. В результате сравнительного анализа полученных результатов определены существенные различия значений tgφ и с, полученных при испытании по методике ГОСТ и рассчитанных по методу Цытовича. Увеличение высоты образца, на котором основана гипотеза «косого среза», происходит при малых нормальных нагрузках за счет разрыхления грунта при срезе. При этом поверхность среза не плоская, а сферическая, т.к. разрыхление неравномерно, наибольшим оно является в центральной части образца. При больших нормальных нагрузках происходит уменьшение высоты образца. Наилучшее «спрямление» зависимости между эмпирическими значениями тангенциальных и нормальных напряжений происходит при учете и увеличения высоты образца при малых, и уменьшении высоты при больших нормальных нагрузках. Применение метода «косого среза» не дает заявленного «спрямления» диаграммы сдвига, и его использование в практической деятельности не обосновано.

Keywords

• метод «косого среза»
• уравнение Кулона
• тангенциальные напряжения в грунтах
• изменение высоты образца грунта при срезе