Mechanika pôdy: jej obsah a miesto, hlavné charakteristiky a aké sily pôsobia

V stavebníctve sú dôležité vlastnosti pôdy, najmä to, ako sa rôzne druhy pôdy správajú pri zaťažení a ako to ovplyvňujú samotné budovy. Existuje špeciálna disciplína, ktorá študuje pevnosť a stabilitu pôdnych hmôt a podmienky ich použitia ako základov pre stavbu konštrukcií. Zvážte, čo je zahrnuté v koncepte pôdnej mechaniky, ako správne vypočítať parametre pôdy.

Hustota pôdy

Hustota je vlastnosť pôdy, ktorá je určená pomerom špecifickej hmotnosti k objemu. Závisí to od mineralogického zloženia pôdy, ako aj od stupňa disperzie, preto sú hlinité pôdy hustejšie ako piesčité, napriek tomu, že ich minerálne zloženie je rovnaké.

V rámci fyzikálnych a mechanických vlastností pôd je hustota považovaná za jednu z hlavných. Podľa charakteristickej hustoty možno posúdiť ich stav. Určenie hustoty je potrebné pri výstavbe ciest, základov budov (na rozloženie napätí na podklade), pri kladení komunikácií, na výpočet odolnosti svahov proti zosuvom pôdy, osadenia vybudovaných budov, na určenie množstva zemných prác.

Hustota ovplyvňuje priepustnosť pôdy pre vodu. Ak je vlhko, alebo má dobrú nasiakavosť, tak po postavení stavby môže sadnúť, v zime nastáva ďalší problém - mrazivé zdvíhanie. Znalosť hustoty pôdy pomôže zabrániť zničeniu alebo zaplaveniu budovy, vyberte si správne materiály na stavbu.

Hustota častíc

Toto je fyzikálna charakteristika pôdy, závisí od minerálneho zloženia, organominerálnych a organických látok.Hustota častíc je pomer hmotnosti pevných častíc úplne suchej (bez vlhkosti) pôdy k jej objemu s nenarušenou štruktúrou. V závislosti od minerálneho zloženia je hustota častíc určená štruktúrnymi väzbami a štruktúrou, pórovitosťou pôdy. Čím viac minerálov pôda obsahuje a čím menej pórovitosti, tým je hustejšia.

Hodnota hustoty častíc určuje hodnoty pevnostných a deformačných charakteristík, ktoré hodnotia únosnosť zemín a možnosti ich využitia na stavbu konštrukcií.

Vlhkosť pôdy

Vlhkosť je pomer hmotnosti kvapaliny obsiahnutej v pôde k jej suchej hmotnosti. Od tejto charakteristiky závisí únosnosť pôdy. Takmer vo všetkých pôdach, okrem hrubozrnných hornín a hrubého piesku, so zvyšujúcou sa vlhkosťou klesá únosnosť. Takže pre vodu nasýtenú to bude menej ako pre suchú.

Vlhkosť určte v laboratóriu metódou zhutňovania, to znamená, určte, pri akom obsahu vlhkosti pôda získa najväčšiu hustotu. Charakteristika je vyjadrená v percentách, od 0 do 100 %. Optimálna vlhkosť pre piesok je 8-14%, pre piesčitú hlinu - 9-15%, hlinu - 12-18% a íl - 16-26%.

Distribúcia veľkosti zrna

Granulometrické alebo mechanické zloženie – percento častíc rôznych veľkostí v pôde alebo hornine, bez ohľadu na jej chemické a minerálne zloženie. Pôdne častice sú izolované zvyšky hornín, minerálov, amorfných zlúčenín a iných zložiek pôdnych zložiek, ktoré sú v chemickej väzbe. Častice podobnej veľkosti sú spojené do frakcií. Existujú také typy pôdnych mechanických prvkov: organominerálne, organické a minerálne.

Frakcie častíc sa nachádzajú v pôde alebo horninách v rôznych kvantitatívnych pomeroch a majú rôzne vlastnosti.V dôsledku toho majú pôdy aj nerovnaké vlastnosti. Všetku rozmanitosť pôd a hornín z hľadiska mechanického zloženia možno kombinovať do skupín, ktoré sa budú vyznačovať podobnými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami. Klasifikácia je založená na pomere piesku a hliny. Veľkosti frakcií piesku a ílu sú určené priemerom častíc, ktoré sú väčšie alebo menšie ako 0,01 mm.

Poľnohospodárske vlastnosti zeme závisia od mechanického zloženia, napríklad od schopnosti prechádzať a zadržiavať vlhkosť a vzduch, procesov pohybu látok, akumulácie a premeny, štruktúry, tepelných a vzduchových režimov. A v konečnom dôsledku záleží na tom, aká úrodná bude pôda, či už s neustálou kultiváciou, polievaním, hnojením, ako aj bez nich.

Hustota suchej pôdy

Definované ako pomer hmotnosti absolútne suchej pôdy (bez vlhkosti v póroch) k objemu, berúc do úvahy objem pórov. Charakteristika sa meria v g na meter kubický. pozri, dá sa určiť, či je známa vlhkosť a pórovitosť. Výpočty sa vykonávajú v laboratórnych podmienkach.

Faktor pórovitosti

Koeficient ukazuje prítomnosť malých dutín v pôde. Vypočítané ako percentuálny pomer medzi prázdnym objemom a celkovým objemom. Na určenie hodnoty na rôznych pôdach sa používajú rôzne metódy. Na ílovitých pôdach sa kvôli súdržnosti určuje pórovitosť v súlade s objemovou a špecifickou hmotnosťou pôdy odobratej pre vzorku.

Stanovenie súčiniteľa pórovitosti je nevyhnutné pri príprave stavby, nakoľko existuje súvislosť medzi ním a inými charakteristikami. Úroveň únosnosti závisí od indexu pórovitosti, s poklesom pórovitosti klesá. Bez informácií o pórovitosti sa nemožno dozvedieť o stupni odolnosti pôdy, určiť možnú deformovateľnosť budov.

Deformácia budov nastáva v dôsledku pohybu a stlačiteľnosti častíc pôdy, napríklad vplyvom zrážok. Drobné a jednotné neznižujú stabilitu budov, ale veľké množstvo vlhkosti môže spôsobiť nežiaduce deformácie. Nerovnomerné sadnutie je ešte nebezpečnejšie, môže spôsobiť posuny a naklonenia, čo vedie k nadmernému namáhaniu nosných konštrukcií. Ak stlačiteľnosť pôdy pod rôznymi časťami základu nie je rovnaká alebo je zaťaženie odlišné, často sa môžete stretnúť s deformáciou budovy vo forme trhlín a poklesov.

Stupeň vlhkosti

Toto je pomer prirodzenej vlhkosti pôdy k vlhkosti, ktorá zodpovedá vlhkosti v póroch naplnených vodou, v ktorých nezostávajú žiadne vzduchové bubliny. Pôda sa považuje za pôdu s nízkou vlhkosťou s ukazovateľmi od 0 do 0,5, za mokra - od 0,5 do 0,8 a nasýtenú vodou - od 0,8 do 1. Ílové pôdy sú často vlhkejšie, piesčité, respektíve suché.

Kalkulačka na výpočet parametrov pôdy

Pri navrhovaní budov sa používajú rôzne výpočtové modely, ktoré sa používajú pre pôdy rôznej zložitosti. Pri všeobecných úlohách je hlavným hodnotením únosnosť, ktorá odhaľuje pevnostné a deformačné vlastnosti základov. Základné výpočtové modely však môžu pomôcť vypočítať ich pre konkrétne úlohy.

Na zjednodušenie výpočtov pri vytváraní projektu sa používa Prandtlov vzorec, ktorý pomáha vypočítať únosnosť pôdy. Na určenie stupňa stability a pevnosti podkladu a určenie možnej deformácie je potrebné určiť stupeň namáhania. Na tento účel možno použiť rovnice, ktoré sú založené na lineárnom vzťahu medzi napätím a deformáciou, napríklad Hookeov zákon. Zaťaženie základne by teda nemalo byť väčšie ako konečný odpor pôdy.

Výpočet sa vykonáva podľa únosnosti, aby sa určila možná strata stability budovy, charakter deštrukcie, stupeň deformácie a jej typ.Vypočítava tiež stav, v ktorom môže byť obtiažna bežná prevádzka, životnosť budovy je znížená z dôvodu možnosti poklesu, sklonu atď.

Fyzikálne vlastnosti pôd sú určujúce charakteristiky, pomocou ktorých je možné určiť stav pôdy, možnosť zmeny parametrov pod vplyvom rôznych fyzikálnych a chemických faktorov.

Na určenie typu pôdy a jej správania ako základu pre stavbu, vlastností potrebných pre konštrukčné rozhodnutia, je predpokladom stanovenie fyzikálnych a mechanických charakteristík laboratórnymi metódami.

Odporúčaná