Скільки незалежних характеристик стисливості ґрунту ми одержуємо при випробуванні в одометрі, у стабілометрі й при штампових випробуваннях?

Усього незалежних характеристик стисливостіі дві. У процесі випробування ґрунту в одометрі ми одержуємо тільки одну незалежну характеристику стисливості m₀ або величину

,

причому не можна окремо обчислити  ₀ і E₀. У процесі випробування ґрунту в стабілометрі ми одержуємо обидві характеристики стисливості  ₀ і E₀. При штампових випробуваннях ми

одержуємо одну характеристику стисливості , також не маючи можливості підрозділити її на  ₀ і E₀.

У чому полягають штампові випробування? Які їхні основні переваги?

Рис.М. 4.11. Штампові випробування ґрунту в котловані в польових умовах

Штампові випробування (рис. М. 4.11) полягають у тім, що штамп  кругла плита  установлюється на дно котловану на попередньо зачищену й розрівняну поверхню ґрунту, після чого завантажується ступенями навантаження. Наступна ступінь навантаження прикладається після загасання осадки від попереднього ступеня. По лінійній ділянці залежності осадки s, см, від навантаження p, МПа, установлюється модуль деформації E₀. Основною перевагою цього виду випробувань є те, що вони ведуться безпосередньо в ґрунтовому масиві. При випробуваннях твердими штампами потрібно ретельна їхня установка на ґрунт із приляганням по всієї поверхні.

Штампові випробування проводяться також у свердловинах. У цьому випадку штамп установлюється у вибої свердловини. Застосовуються також гвинтові штампи.

Що таке прессиометр, яка його схема?

Прессиометр являє собою закритий циліндр із гумовою бічною поверхнею (рис. М. 4.12), у який подається тиск p і виміряється збільшення діаметра циліндра  d (після стабілізації). По відношенню  p / d установлюється по лінійній ділянці діаграми величина модуля деформації E₀. У звичайних випадках для обчислення E₀ потрібно знати коефіцієнт Пуассона ґрунту. Ми одержуємо при цьому випробуванні модуль деформації в горизонтальному, а не у вертикальному напрямку, деформуємість у горизонтальному й вертикальному напрямках може бути різною (проявляється анізотропія).

Рис. М. 4.12. Випробування ґрунту в свердловині за допомогою прессиометра

Фільтраційні властивості грунтів Що таке напір? Яка його розмірність?

Повний напір являє собою відстань, вимірювану в одиницях довжини (метр) від вільної поверхні води в даній точці до деякої довільної горизонтальної площини, прийнятої за початкову. Повний напір містить у собі напір геометричний H_г, п’єзометричний H_п і швидкісний (швидкісним напором ми звичайно зневажаємо, тому що він вкрай малий). Таким чином, ми одержуємо напір H:

де 	тиск у п’єзометрі в точці M;
	питома вага води (рис. М. 5.1).

Рис.М. 5.1. Визначення напору в ґрунтовому потоці

 

Який тиск створює стовп води висотою 1 м? Якої висоти стовп води потрібно взяти, щоб створити тиск, рівний 1 кпа і 1 Мпа?

Стовп води висотою 1 м створює тиск, рівний 10 кпа. Щоб створити тиск 1 кпа, потрібен стовп води висотою 10 см, для створення тиску в 1 Мпа потрібен стовп води 100 м.

Рис.М. 5.3. Визначення напору і тиску рідини в посудині

 

Однакові або різні напори в посудині на поверхні води і на дні посудини? Однакові або різні тиски у воді в цих точках?

Якщо є посудина з водою, то повні напори в точках A і B будуть однакові (рис. М. 5.3). У точці A п’єзометричний напір дорівнює нулю й повному напору збігається з геометричним. Тиски будуть рівними: у точці A  тільки атмосферному, у точці B  сумі атмосферного й ваги стовпа рідини над нею.

Що таке градієнт напору? Яка його розмірність?

Градієнт напору i дорівнює спаданню напору на одиницю довжини:

Градієнт (ухил)  величина безрозмірна (рис.М.5.4).

Рис.М. 5.4. Визначення градієнта напору

Запишіть закон Дарсі. Яка розмірність коефіцієнта фільтрації? Від чого він залежить? Що таке початковий градієнт фільтрації?

Закон Дарсі записується так

тобто швидкість фільтрації пропорційна градієнту напору i і коефіцієнту фільтрації K_ф. Коефіцієнт фільтрації залежить від виду ґрунту, розміру його пор (тобто від лінійного розміру пор, але не пористості), від температури рідини (міняється її в'язкість).

Початковий градієнт фільтрації  величина градієнта фільтрації в глинистих ґрунтах, при якому починається практично відчутна фільтрація (рис.М.5.5). Закон Дарсі з урахуванням початкового градієнта фільтрації виражається в такий спосіб:

при ;

при.

Рис.М. 5.5. Залежність швидкості фільтрації від градієнта напору