7. Сжимаемость грунтов. Характеристики сжимаемости грунтов. Закон уплотнения. Компрессионные испытания грунтов.
Сжимаемость грунтов – способность их изменять свое строение (упаковку твердых частиц) под влиянием внешних воздействий (сжимающей нагрузки, высыхания, коагуляции коллоидов и прочих причин) на более компактное за счет уменьшения пористости грунта.
Сжимаемость грунтов обусловливается следующими причинами:
-уменьшением пористости грунтов под воздействием внешних нагрузок вследствие переупаковки твердых частиц;
-уменьшением толщины водно-коллоидных оболочек минеральных частиц под влиянием увеличивающегося внешнего давления;
-изменением физического состояния.
Основными характеристиками сжимаемости грунтов являются модуль общей деформации Е или коэффициент относительной сжимаемости mv, коэффициент поперечного расширения (коэффициент Пуассона) v и коэффициент бокового давления ξ грунта.
Для фундаментов большинства зданий и сооружений характерно небольшое изменение давлений. Поэтому для них применяют закон уплотнения грунта – изменение коэффициента пористости прямо пропорционально изменению давления.
Компрессионные испытания — наиболее распространенный вид лабораторных исследований для определения деформационных характеристик (свойств) грунтов. Компрессия — это процесс сжатия фунта без возможности бокового расширения (εх=εy=0), т.е. уплотнение образца без его разрушения.
Компрессионные испытания грунтов в лабораторных условиях проводятся в компрессионных приборах (одометрах). Конструкции их бывают различные, в зависимости от способа приложения нафузки и целей исследования.
В процессе компрессионных испытаний фиксируются осадки штампа sодометра. Полученные данные используются для пределения значений коэффициента пористости еi, соответствующих давлениям на образец грунта pi:
По точкам с координатами (ei,pi) строится компрессионная кривая.
Для грунта, обладающего структурной прочностью
8. Фазы напряженного состояния грунтов при возрастании нагрузки.
При возведении здания или сооружения наблюдается постоянное возрастание давления по подошве фундаментов. При таком характере воздействия в грунтовом основании, как и во всяком твердом теле, возникает напряженно-деформирующее состояние (НДС), которое адекватно интенсивности приложенной внешней нагрузки, причем возникает оно не только в точках контакта подошвы фундамента сооружения и грунта основания, но и на значительной глубине.
1) фазу уплотнения (затухающих деформаций, когда скорость деформации стремится к нулю); характеризуется уплотнением просадочного грунта, происходящим в результате уменьшения объема пор. Структура грунта при этом не разрушается. Величина модуля деформации в пределах этого участка почти не отличается от модуля деформации обычных непросадочных грунтов для данного состояния по влажности и степени плотности. Деформация грунта в этой фазе близка к деформации обычных грунтов и сопровождается вертикальными и, частично, горизонтальными перемещениями грунта.
2) фазу сдвигов (когда скорость деформации приобретает постоянное значение); характеризуется резким увеличением осадки при сравнительно небольшом диапазоне повышения давления, которая сопровождается нарушением структуры грунта и более плотной его укладкой. Значение модуля деформации грунта в фазе просадки резко падает и, по сравнению с модулем деформации в пределах I фазы, уменьшается в 2—10 раз. Уплотнение грунта во II фазе происходит как за счет вертикальных; так и частично горизонтальных деформаций. Точка перехода фазы нормального уплотнения к фазе просадки, получившая для обычных грунтов название «предела пропорциональности», для просадочных принимается за начальное просадочное давление.
3) фазу выпирания (значительных, преимущественно боковых смещений масс грунта).
характеризуется резким уменьшением степени нарастания деформаций. По существу, уплотнение в этой фазе связано с формированием новой послепросадочной структуры. По скорости и характеру протекания осадок III фаза практически аналогична I фазе. Модуль деформации грунта в этой фазе достаточно близок к модулю деформации в I фазе.