Опір грунтів зрушенню. закон Кулона
У підставах споруд, а також грунтових масивах (схилах, відкосах) діють не тільки нормальні, але і дотичні напруження. Коли каса-тільні напруги по будь-якої поверхні в грунті до-Стігала його граничного опору, відбувається зрушення од-ної частини масиву грунту по іншій.
Опір грунту зрушенню може бути встановлено випробуванням його зразків на прямий зсув (зріз), шляхом тривісного стиску, вдавленням штампа з кульової або конусоподібної поверхнею, за результатами зрізу грунту крильчаткою по циліндричній поверхні і іншими спо-собами.
Для визначення опору зсуву зразок грунту відчувають в сдвиговом приладі у вигляді кільця, розрізаного по горизонтальній площині (рис. 2.10). Приклавши силу F і поступово збільшуючи силу, можна досягти зрізу (зсуву) однієї частини зразка по інший приблизно по лінії, позначеної пунктиром. Прилад має нижню нерухому обойму, верхню рухливу обойму і фільтруючі пластини зверху і знизу.
За виміряним в процесі випробування значень дотичній і нормальної навантажень обчислюють дотичні і нормальні напруження і, за формулами:
де і - відповідно дотична і нормальна сили до площини зрізу; - площа зрізу.
Мал. 2.10. Схема приладу одноплощинного зрізу (зсуву)
Якщо провести кілька таких дослідів при різному вертикальному напрузі, то можна побудувати графік залежності граничного опору-тивления сипучого грунту зрушенню від стискає напруги (рис. 2.11).
Мал. 2.11. Графіки з-спротиву зрушення сипучого (а) і зв'язкового (б) грунтів
В інтервалі зміни стискають напруг 0-0,5 МПа (діючих в основі фундаментів промислових і цивільних будівель) графік залежності дотичних напружень від вертикальних стискаючих напружень з достатньою точністю може бути представлений у вигляді відрізка прямої, що виходить з початку координат (рис. 2.10, а ). Залежність може бути виражена рівнянням:
де - кут внутрішнього тертя; - коефіцієнт внутрішнього тертя, що характеризує тертя грунту об грунт.
Залежність (2.45) встановлена Ш. Кулоном в 1773 р і висловлює закон опору сипучих грунтів зрушенню: граничний опір сипучих грунтів зрушенню прямо пропорційно нормальному на-напрузі. Цей закон називається законом Кулона.