Угол внутреннего трения (ϕ) – это отношение вертикального или нормального напряжения к горизонтальному (касательному). Их совместное действие провоцирует смещение частиц грунта относительно друг друга. На показатель влияет сила трения. Его определяют при испытаниях связных и несвязных дисперсных грунтов на устойчивость к сдвигу.
От чего зависит и на что влияет угол внутреннего трения
Для понимания сути этого параметра нужно представить себе откос, на который действует гравитация. Чем больше крутизна стенок, тем сильнее напряжение, которое возникает из-за силы тяжести. В какой-то момент сцепление между частицами разрушается, и они смещаются.
Наклон стенки по отношению к основанию, при котором она остается стабильной, называют углом естественного откоса. У дисперсных несвязных грунтов он совпадает с углом внутреннего трения. Зерна в них скрепляются только за счет трения между собой. В связных и скальных грунтах устойчивость к сдвигу обеспечивается еще и сцеплением, которое обеспечивается более прочными связями – коллоидными, цементационными и кристаллическими. Детальнее о них вы можете прочитать в статье Прочность грунта.
В таблице даны значения углов естественного откоса для разных типов грунтов.
Угол естественного откоса в природном сложении, утрамбованном и разрыхленном состоянии отличается. В следующей таблице мы разместили значения показателя для некоторых грунтов и пород после их разрыхления.
При испытаниях на сопротивляемость сдвигу на грунт воздействуют две силы – одна направлена сверху вниз (нормальная, или вертикальная нагрузка), другая горизонтально (касательная). Угол внутреннего трения напрямую зависит от вертикального давления. По вектору своего действия она похожа на гравитацию – сила направлена сверху вниз.
Как видно из приведенных выше описаний, показатель находится в прямой зависимости от силы трения.
На нее, в свою очередь, влияют:
- Текстура поверхности
Зерна с гладкой поверхностью легче смещаются относительно друг друга. - Форма
Контакты между частицами неправильной формы более прочные, чем между круглыми. - Гранулометрический состав
В мелкозернистых грунтах больше суммарная площадь поверхности элементов. Это значит, что количество контактов между ними тоже больше. - Пористость
В материале с большим количеством пор частицы находятся на большем расстоянии и слабее контактируют между собой. В результате они легче сдвигаются.
Прочность на сдвиг во многом зависит от угла внутреннего трения. Чем большее вертикальное давление может выдержать массив без деформации, перемещения частиц и потери целостности, тем выше его несущая способность.
Практическое применение показателя
Угол внутреннего трения и еще один показатель – сцепление – используются для расчета сопротивления грунтов сдвигу.
Сопротивление сдвигу, или прочность на сдвиг важно знать в таких ситуациях:
- При постройке зданий
- При строительстве автомобильных и железных дорог
- При возведении дамб и плотин
- При разработке закрытых шахт и открытых карьеров
- Для прогноза риска оползней в горной местности
- Для укрепления крутых склонов и берегов рек
Детальнее об этом вы можете узнать в статье Прочность грунта на сдвиг.
Угол внутреннего трения – это один из параметром, определяющий устойчивость грунтов к сдвигу. Вычисляют его после лабораторных или полевых испытаний. На практике часто пользуются готовыми показателями. Для проведения исследований необходима профессиональная техника и опыт. Услугу оказывают геодезические компании. Заказать ее стоит перед началом любого строительства, ведь от качества грунтового основания зависит прочность и долговечность всего здания или дороги.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#грунты #полезные советы #свойства грунтов #угол внутреннего трения #характеристики грунтов #строительные советы #грунт #строительный грунт #угол трения грунтов #уголь внутреннего трения грунтов