Mecanica solului: conținutul și locul acestuia, principalele caracteristici și ce forțe acționează

Proprietățile solului sunt importante în construcții, în special modul în care diferitele tipuri de sol se comportă sub sarcină și modul în care clădirile înseși îl afectează. Există o disciplină specială care studiază rezistența și stabilitatea maselor de sol și condițiile de utilizare a acestora ca fundații pentru construcția structurilor. Luați în considerare ceea ce este inclus în conceptul de mecanică a solului, cum să calculați corect parametrii solului.

Densitatea solului

Densitatea este o proprietate a solului, care este determinată de raportul dintre greutatea specifică și volum. Depinde de compoziția mineralogică a solului, precum și de gradul de dispersie, motiv pentru care solurile argiloase sunt mai dense decât cele nisipoase, în ciuda faptului că compoziția lor minerală este aceeași.

Dintre proprietățile fizice și mecanice ale solurilor, densitatea este considerată una dintre principalele. După densitatea caracteristică, se poate judeca starea lor. Determinarea densității este necesară în construcția de drumuri, fundații ale clădirilor (pentru a distribui tensiunile pe bază), la așezarea comunicațiilor, pentru a calcula rezistența versanților la alunecări de teren, a așezărilor clădirilor construite, pentru a determina cantitatea de terasamente.

Densitatea afectează permeabilitatea apei din sol. Dacă este umed sau are o capacitate de absorbție bună, atunci după construcția clădirii se poate așeza, iarna apare o altă problemă - înghețul. Cunoașterea densității solului va ajuta la prevenirea distrugerii sau inundațiilor clădirii, alegeți materialele potrivite pentru construcție.

Densitatea particulelor

Aceasta este o caracteristică fizică a solului, depinde de compoziția minerală, substanțe organominerale și organice.Densitatea particulelor este raportul dintre masa particulelor solide din sol complet uscat (fără umiditate) și volumul său cu o structură netulburată. Depinde de compoziția minerală, densitatea particulelor este determinată de legăturile structurale și structura, porozitatea solului. Cu cât solul conține mai multe minerale și cu atât mai puțină porozitate, cu atât este mai dens.

Valoarea densității particulelor determină valorile caracteristicilor de rezistență și deformare, care evaluează capacitatea portantă a solurilor și posibilitatea utilizării acestora pentru construcția structurilor.

Umiditatea solului

Umiditatea este raportul dintre masa de lichid conținută în sol și masa sa uscată. Capacitatea portantă a solului depinde de această caracteristică. În aproape toate solurile, cu excepția rocilor cu granulație grosieră și a nisipului grosier, capacitatea portantă scade odată cu creșterea umidității. Deci, pentru unul saturat cu apă, va fi mai puțin decât pentru unul uscat.

Determinați umiditatea în laborator folosind metoda compactării, adică determinați la ce conținut de umiditate va dobândi solul cea mai mare densitate. Caracteristica este exprimată în procente, de la 0 la 100%. Umiditatea optimă pentru nisip este de 8-14%, pentru lut nisipos - 9-15%, lut - 12-18% și argilă - 16-26%.

Distribuția granulometriei

Compoziție granulometrică sau mecanică - procentul de particule de diferite dimensiuni în sol sau rocă, indiferent de compoziția sa chimică și minerală. Particulele de sol sunt resturi izolate de roci, minerale, compuși amorfi și alți constituenți ai componentelor solului care se află într-o legătură chimică. Particulele de dimensiuni similare sunt combinate în fracții. Există astfel de tipuri de elemente mecanice ale solului: organominerale, organice și minerale.

Fracțiile de particule se găsesc în sol sau roci în rapoarte cantitative diferite și au proprietăți diferite.Ca urmare, solurile au și proprietăți inegale. Toată varietatea de soluri și roci în ceea ce privește compoziția mecanică poate fi combinată în grupuri care vor fi caracterizate prin proprietăți fizice și chimice similare. Clasificarea se bazează pe raportul dintre nisip și argilă. Dimensiunile fracțiilor de nisip și argilă sunt determinate de diametrul particulelor, care sunt mai mari sau, respectiv, mai mici de 0,01 mm.

Proprietățile agricole ale pământului depind de compoziția mecanică, de exemplu, capacitatea de a trece și reține umiditatea și aerul, procesele de mișcare a substanțelor, acumulare și transformare, structură, moduri termice și de aer. Și, în cele din urmă, depinde de cât de fertil va fi pământul, atât cu cultivare constantă, udare, fertilizare, cât și fără ele.

Densitatea solului uscat

Definit ca raportul dintre masa solului absolut uscat (fără umiditate în pori) și volum, ținând cont de volumul porilor. Caracteristica se măsoară în g pe metru cub. vezi că se poate determina dacă umiditatea și porozitatea sunt cunoscute. Calculele sunt efectuate în condiții de laborator.

Factor de porozitate

Coeficientul arată prezența unor mici goluri în sol. Calculat ca raport procentual între volumul gol și volumul total. Sunt utilizate diferite metode pentru a determina valoarea pe diferite soluri. Pe solurile argiloase, datorită coeziunii, porozitatea se determină în funcție de greutatea volumetrică și specifică a solului prelevat pentru probă.

Determinarea coeficientului de porozitate este necesară în pregătirea construcției, deoarece există o legătură între acesta și alte caracteristici. Nivelul capacității portante depinde de indicele de porozitate, acesta scade odată cu scăderea porozității. Fără informații despre porozitate, este imposibil să aflați despre gradul de rezistență a solului, pentru a determina posibila deformabilitate a clădirilor.

Deformarea clădirilor are loc datorită mișcării și compresibilității particulelor de sol, de exemplu, din cauza efectelor precipitațiilor. Mici și uniforme nu reduc stabilitatea clădirilor, dar o cantitate mare de umiditate poate provoca deformații nedorite. Așezările inegale sunt și mai periculoase, pot provoca deplasări și înclinări, ducând la suprasolicitare în structurile portante. Dacă compresibilitatea solului sub diferite părți ale fundației nu este aceeași sau sarcina pe acesta este diferită, puteți întâlni adesea deformarea clădirii sub formă de fisuri și tasări.

Grad de umiditate

Acesta este raportul dintre umiditatea naturală a solului și umiditatea care corespunde umidității din porii umpluți cu apă, în care nu rămân bule de aer. Solul este considerat umiditate scăzută, cu indicatori de la 0 la 0,5, umed - de la 0,5 la 0,8 și saturat cu apă - de la 0,8 la 1. Solurile argiloase sunt adesea mai umede, nisipoase, respectiv uscate.

Calculator pentru calcularea parametrilor solului

În proiectarea clădirilor se folosesc diferite modele de calcul, care sunt folosite pentru soluri de complexitate diferită. Pentru sarcinile generale, evaluarea principală este capacitatea portantă, care relevă proprietățile de rezistență și deformare ale fundațiilor. Cu toate acestea, modelele de calcul de bază pot ajuta la calcularea acestora pentru anumite sarcini.

Pentru a simplifica calculele la crearea unui proiect, se folosește formula Prandtl, care ajută la calcularea capacității portante a solului. Pentru a determina gradul de stabilitate și rezistență al bazei și pentru a determina posibila deformare, este necesar să se determine gradul de efort. Pentru aceasta, pot fi aplicate ecuații care se bazează pe o relație liniară între stres și deformare, de exemplu, legea lui Hooke. Astfel, sarcina de pe bază nu trebuie să fie mai mare decât rezistența finală a solului.

Calculul se efectuează în funcție de capacitatea portantă pentru a determina eventuala pierdere de stabilitate a clădirii, natura distrugerii, gradul de deformare și tipul acesteia.De asemenea, calculează starea în care funcționarea normală poate fi dificilă, durabilitatea clădirii este redusă din cauza posibilității de tasare, înclinări și așa mai departe.

Proprietățile fizice ale solurilor sunt caracteristicile definitorii prin care se poate stabili starea solului, posibilitatea modificării parametrilor sub influența diverșilor factori fizico-chimici.

Pentru a determina tipul de sol și comportamentul acestuia ca bază pentru construcție, proprietățile necesare deciziilor de proiectare, determinarea caracteristicilor fizice și mecanice prin metode de laborator este o condiție prealabilă.

Recomandat