Расчет водонасыщенных и дренированных грунтов

Критерий прочности Мора-Кулона неполностью водонасыщенных грунтов

Поведение частично водонасыщенных глинистых грунтов при приложении к ним нагрузки в последние десятилетия было предметом значительного объема исследований. В результате было разработано несколько различных теорий (Bishop et al., 1960; Fredlund et al., 1978; Vanapalli et al., 1996; Lu and Likos, 2004) и сформировалось новое научное направление – механика неводонасыщенных грунтов. Основной идеей теории прочности частично водонасыщенных грунтов является увеличение прочности за счет возникающего отрицательного порового давления (обычно называемого всасывающим давлением) в зоне аэрации выше уровня грунтовых вод.

Билинейный критерий прочности Мора-Кулона для частично водонасыщенных грунтов имеет следующий вид (Fredlund et al. (1978)):

T=c'+(σ_n - u_a)tgφ' + (u_a - u_w)tgφ^b

Гле u_а - поровое давление воздуха, u_w – поровое давление воды, φ^b – угол трения за счет всасывающего давления (является свойством грунта).

Компоненту уравнения (u_а – u_w) называют всасывающим давлением.

В выше приведенной формулировке критерия прочности Мора-Кулона для частично водонасыщенных (Fredlund et al. (1978)), φ^b считается постоянной величиной, но фактически, этот параметр изменяется в зависимости от степени водонасыщенности и связан с характеристической кривой влажности грунта SWCC (рис.1).

Рис. 1. Зоны водонасыщения, определяемые характеристической кривой влажности грунта SWCC (Soil-Water Characteristic Curve)

В более общем случае критерий прочности частично водонасыщенных грунтов имеет следующий вид

T=c'+(σ_n - u_a)tgφ' + (u_a - u_w)φ_i

Где f_i – функция зависимости φ^b от величины всасывающего давления.

Эта модель может применяться для расчетов водонасыщенных грунтов и дренированных грунтов.