Theoretical calculation of bearing capacity of cohesive soil on the cone index and mechanical properties
Authors: Хитров Е.Г. , Котенев Е.В. , Андронов А.В. , Тарадин Г.С. , Божбов В.Е. 
Published: September 2020

Статья посвящена выявлению взаимосвязей физико-механических свойств, конусного индекса и несущей способности различных типов связных грунтов и почвогрунтов. Материалом для исследования служат справочные данные и теоретические формулы для расчета несущей способности и физико-механических свойств грунта. Методы исследования – вычислительный эксперимент, аппроксимация расчетных данных, метод наименьших квадратов. Использована отечественная методика расчета несущей способности деформируемого массива грунта, находящегося под воздействием штампа, учитывающая мощность слоя, геометрию пятна контакта, сцепные свойства и удельный вес грунта, отклонение направления воздействия штампа от нормали к поверхности грунта. Согласно результатам расчетов несущая способность связного грунта определяется удельным сцеплением и углом внутреннего трения и выражается степенным уравнением независимо от типа связного грунта. На втором этапе исследования проведено сопоставление модуля деформации и конусного индекса связного грунта со сцепными его свойствами и несущей способностью. Значения модуля деформации, модуля сдвига, удельного сцепления и угла внутреннего трения получены расчетным путем для грунтов различной пористости и консистенции в зависимости от типа грунта. Значения конусного индекса определены по теоретическому решению задачи о вдавливании конического индентора в полупространство. Установлено, что расчетное значение несущей способности глины, суглинка, супеси, лесного и заболоченного почвогрунтов связано с модулем деформации также степенной зависимостью, коэффициенты которой зависят от типа грунта. Расчетное значение несущей способности глины, суглинка, супеси, лесного и заболоченного почвогрунтов можно получить по конусному индексу, который определяется зондированием, а также при помощи степенного уравнения, коэффициенты которого определяются типом связного грунта.

The article devotes to studying the relationship of mechanical properties, cone index and bearing capacity of various types of cohesive soils. The material for the study are reference data and theoretical formulas for calculating the bearing capacity and mechanical properties of the soil. Research methods include computational experiment, approximation of the calculated data, the least squares method. The article uses domestic method of calculating the bearing capacity of a deformable soil layer under influence of a stamp, taking into account the layer thickness, geometry of the contact patch, cohesive properties and specific weight of the soil, deviation of stamp direction from the normal to the soil surface. According to the results of calculations, bearing capacity of cohesive soils is determined by the inner cohesion and angle of internal friction and expresses by a power equation regardless of the cohesive soil type. At the second stage, the study makes comparison of the deformation modulus and the cone index of cohesive soil with its cohesive properties and bearing capacity. The values of deformation modulus, shear modulus, inner cohesion and angle of internal friction obtained for soils of different porosity and consistency, depending on the soil type. The values of the cone index are determined by theoretical solution of the problem of penetration of conical indenter into half-space. It has been established that calculated value of bearing capacity of clay, loam, sandy loam, forest and marshy soil is associated with the deformation modulus also by power dependence, the coefficients of which depend on the type of soil. The calculated value of bearing capacity of clay, loam, sandy loam, forest and marshy soil can be obtained by the cone index, which is determined by sounding, also using a power equation, the coefficients of which are determined by the type of cohesive soil.