6.Особенности уплотнения песчаных и глинистых грунтов. Компрессионные испытания, обработка результатов.

Для установления основных показателей сжимаемости грунта производят испытания его на уплотнение под нагрузкой в условиях одномерной задачи, когда деформации грунта могут развиваться только в одном направлении и никакие другие силы, кроме внешней нагрузки, не действуют. Опытами (проф. К. Терцаги и др.) было установлено, что для водонасыщенных, но маловодопроницаемых глинистых грунтов каждому приращению внешнего давления соответствует вполне определенное изменение влажности. Зависимость между влажностью и Давлением можно изобразить в виде кривой (рис. 2.2, а), которая носит название компрессионной кривой. Так как для полностью водонасы­щенных грунтов существует законо­мерная связь между влажностью и коэффициентом пористости [зависи­мость (1.7)], то компрессионную кривую (рис. 2.2, а) легко перестро­ить в координатах «коэффициент пористости — давление»Более общим методом построения компрессионных кривых явля­ется метод определения коэффициента пористости по осадкам об­разцов грунта при уплотнении их в компрессионном приборе. Если обозначить:е_н — начальный коэффициент пористости грунта; вычисляется по формулам (1.П и (1.2) и данным удельного веса сухого грунта, влажности и удельного веса частиц грунта;еi— коэффициент пористости грунта при любой ступени нагруз­ки;Si — полная осадка образца при данной нагрузке (pi), измерен­ная от начала загружения;Дя/— изменение пористости грунта (объема пор) от начала загружения;h—начальная высота образца грунта.ei=eн-(1+eн)Si/h –компрессионная зависимостьЕсли ограничиться небольшим изменением давлений (порядке 0,1—0,3 МПа, что обычно и имеет место в основаниях сооружеЯ ний), то с достаточной для практических целей точностью можнЛ принять отрезок прямой к1 компрессионной кривой) за прямую. e_l = e_Q — tgap_l. Тангенс угла наклона отрезка компрессионной кривой к оси давлений tga характеризует сжимаемость грунта в рассматриваемом диапазоне давлений (от р\ до р_й), так как чем больше уголЯ наклона а, тем больше будет и сжимаемость грунта. Эта величина носит название коэффициента сжимаемости грунта и обозначается то, т. е.m₀ = tga. Коэффициент сжимаемости может быть выражен через з или, обозначив р₂—р\ = р (где р — приращение давлений, или так лазываемое действующее давление), будем иметь

1. m₀ = (e_l — e₂)/p_{t т е}. коэффициент сжимаемости равен отношению изменения коэф­фициента пористости к величине действующего давления.Подставляя в уравнение (2.3) вместо tga величину т₀, полу­чим уравнение прямолинейного отрезка компрессионной кривой в видеe_l = e₀—m_Gp_i.Для отрезка к’l’ (рис. 2.5) кривой набухания (разгрузки) точ­но таким же путем получимe'₍₌=e₀-tgz'_Pi, где tg a' — коэффициент набухания.При расчетах осадок уплотнения грунтов часто пользуются так называемым коэффициентом относительной сжимаемости tn_v, равным

m_v=m₀/(\ + e_Q). значения р и е для крайних точек к и I прямолинейного отрезка (рис. 2.5): Закон уплотнения. Уравнение (2.3') описывает изменение коэф­фициента пористости лишь для спрямленного участка компрессионной кривой, поэтому является уравнением приближенным. Если - изменения давлений будут бесконечно малыми, то изменения коэффициента пористости будет строго (точно) пропорциональны изменению давления. Дифференцируя уравнение (2.3'), получим

de = — m_Qdp. Этот закон формулируется следующим образом: бесконечно¹ малое изменение относительного объема пор грунта прямо про­порционально бесконечно малому изменению давления.

При небольших изменениях давлений уравнение (2.6) можно распространить и на конечные изменения величин вир е_г — e_z = m₀ (р2 –р1 ) Тогда закон уплотнения может быть сформулирован следую­щим образом; при небольших изменениях уплотняющих давлений изменение коэффициента пористости прямо пропорционально из­менению давления. Зависимость между, влажностью, давлением и коэффициентом пористости. Для установления основных показателей сжимаемости грунта производят испытания его на уплотнение под нагрузкой в условиях одномерной задачи, когда деформации грунта могут развиваться только в одном направлении и никакие другие силы, кроме внешней нагрузки, не действуют.При испытании водонасыщенного грунта его поверхность покры­вают слоем воды, что позволяет избежать высыхания грунта в процессе опыта (который длится обычно от нескольких часов до нескольких дней), а следовательно, избежать развития в нем сил капиллярного давления.При испытании грунта на сжимаемость используют приборы с жесткими стенками (одометры) для обеспечения сжатия грунта только в одном направлении (без возможности его бокового рас­ширения, рис. 2.1, а). Подобные граничные условия соответствуют в натуре сжатию отдельного слоя грунта под действием сплошной равномерно распределенной нагрузки (например, веса вышележа­щих слоев грунта, рис. 2.1, б). Нагрузку на поверхность грунта прикладывают отдельными возрастающими ступенями (например, 0,005;0,010; 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4 МПа), так как чем более будет уплотнен грунт предыдущей ступенью нагрузки, тем меньше будут его деформации и требуется большая точность измерений.