Часть 2. Сжимаемость грунтов

1.Что такое сжимаемость грунтов?

Сжимаемость – свойства грунта изменять свой объем.

Сжимаемость характеризуется уплотнением грунта за счет уменьшения объема пор и перегруппировки твердых частиц под влиянием внешних воздействий.

2.Какие схемы уплотнения грунта вы знаете?

а) жесткое кольцо - сжатие в одном направлении, без возможности бокового расширения. б) сплошная нагрузка – сжатие отдельного слоя грунта под действием сплошной равномерно распределенной нагрузки

3.Чем обуславливается сжимаемость грунтов? За счет чего происходит сжатие полностью водонасыщенных грунтов?

Сжимаемость грунтов обуславливается изменением объема пор. Сжатие происходит вследствие упругих деформаций частиц грунта, упругого сжатия пузырьков воздуха,а также сжатие поровой воды, содержащей растворенный воздух.

4. Для чего служит одометр? Нарисуйте его схему.

Для установления основных показателей сжимаемости грунта, когда деформации грунта могут развиваться только в одном направлении без возможности его бокового расширения.

1-вода, 2-поршень с отверстиями, 3-ванночка, 4-кольцо высотой h, 5-фильтрующее днище, 6-образец грунта полностью насыщенный водой.

5.Что такое компрессия грунта?

Компрессия грунта – зависимость коэфф.пористости грунта от давления.

1-ветвь сжатия, 2-набухания

6.В каких координатах изображается компрессионная кривая? Начертите график. Как записывается закон сжимаемости в дифференциальной и разностных формах?

Координаты по абсцисс - давление, по ординате - коэф.пористости.

-дифференциальная

-разностная m0-коэф.сжимаемости

7. Что называется коэффициентом сжимаемости m0 коэффициентом относительной сжимаемости mv?

Коэффициент сжимаемости есть величина ,

в пределах изменения давления от p1 до p2.

mv - относительная объемная деформация грунта, отнесенная к единице давления.

8.Сжимаемость грунтов(компрессионная зависимость при объемном сжатии)

При проведении компрессионных испытаний в одометрах образец грунта, находясь в жестком кольце, не может расширяться в стороны. В этом случае он оказывает на стенки кольца горизонтальные давления, которые соответствуют горизонтальным напряжениям σ_х, σ_у , развивающимся в образце (следовательно, σ_х= σ_у ). Вертикальное же нормальное напряжение σ_z равно интенсивности р приложенного давления Л (σ_z =р). Поскольку боковое расширение грунта отсутствует, относительные горизонтальные деформации е_х = e_v = 0.

Известно, что относительная деформация упругого тела в соот­ветствии с законом Гука находится из выражения

e_x= σ_х /Е_т -(v_m /E_m) (σ_х+σ_у),(3.8)

E_m-модуль упругости материала

v_m-коэффициент бокового расширения материала( коэфф. Пуассона)

Так как в пределах небольших изменений давления грунты мож­но рассматривать как линейно-деформируемые тела, аналогичное (3.8) выражение можно написать и для зависимости между напряжениями и деформациями грунта в одометре (при сжатии образца грунта без возможности бокового расширения).

В таком случае

e_x = σ_х /E₀-(v/E₀)( σ_х+σ_у), (3.8')

где E ₀ - модуль деформации грунта: v-коэффициент бокового расширения грунта (коэффициент Пуассона).

Подставив в выражение (3.8') σ_х = σ_у, σ_z = р, e_x = 0 и проведя пре­образования, получим

σ_х= σ_у =[v/(l-v)]р = ξ р, (3.9)

где ξ - коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя, т.е. при отсутствии

горизонтальных перемещений.

ξ= v/(l-v). (3.9')

Зная σ_х и σ_у, найдем сумму главных напряжений θ и р: θ= σ_х+ σ_{y +}σ_z = (1₊2 ξ) р ; p = θ /(1+2 ξ). (3.10)

Если это значение р подставить в выражение (а), будем иметь _{ei = e0 –m0} θ/ (1₊2 ξ _{) (}3.10_')

Выражение (3.10') может быть представлено в виде е₀ = е_i + m₀Q / (1 + 2 ξ) = const.

Следовательно, изменение коэффициента пористости грунтовой массы в рассматриваемой точке основания может иметь место лишь при изменении суммы главных напряжений θ в этой точке.