Закон уплотнения

Уплотнение грунта при увеличении нагрузки происходит по нелинейному закону. Однако в диапазоне уплотняющего давления 100-500 кПа криволинейный характер зависимости e_i-p_i можно аппроксимировать прямой линией (рис.6). При этом погрешность с учётом данного допущения не окажет существенного практического влияния на результаты расчета грунтовых оснований.

Рис.6. Аппроксимирование компрессионной кривой

Математическое представление прямой будет иметь вид:

, (5)

Обозначим . Тогда:

, (6)

где - коэффициент сжимаемости, определяемый экспериментально по графику.

(7)

Используя уравнение (4.3), получим:

(8)

,

или

(9)

(10)

где коэффициент относительной сжимаемости

Уравнение (9) можно представить через относительные деформации грунта ε_i.

(11)

Обобщая вышесказанное можно сформулировать закон уплотнений:

Закон уплотнения - в ограниченных диапазонах нагрузок изменение коэффициента пористости пропорционально изменению уплотняющего давления

Модуль общих деформаций и методы его определения Физический смысл

При изучении напряженно-деформируемого состояния грунта в сложных условиях (в каких и находится грунт оснований реальных зданий и сооружений) в качестве деформационной характеристики грунта применяют модуль общих деформаций Е_о и коэффициент бокового расширения ν (коэффициент Пуассона).

Не следует путать модуль общих деформаций с модулем упругости (модулем Юнга). Грунт не является упругой средой и остаточные деформации значительно превышают упругие. Параметр Е_о учитывает и упругие деформации и остаточные при условии, что грунт испытывает только одноразовое загружение сжимающей нагрузкой.

Модуль общих деформаций – деформационная характеристика грунта, обобщенно учитывающая упругие и остаточные деформации при одноразовом загружении грунтового основания сжимающей нагрузкой.

Определение Ео по данным компрессионных испытаний

Как уже известно, при испытании грунта в компрессионном приборе определяется. Используя обобщенный закон Гука и учитывая условия испытания грунта в компрессионном прибор, можно вывести зависимость между модулем общих деформаций Е_о и коэффициентом коэффициент относительной сжимаемости m_v.

, где

(12)

Определение Ео по данным испытания грунта штампом

Испытание грунта штампом проводят в полевых условиях. Преимущество данного метода заключается в том, что в этом случае грунт испытывается в условиях природного залегания и следовательно ненарушенной структуры. Данные полученные в ходе штамповых испытаний считаются наиболее достоверными.

Штамп – это уменьшенная модель жесткого фундамента, представляющая собой металлическую плиту квадратного или круглого в плане сечения. Площадь штампа устанавливается ГОСТом или СТБ (600, 1000, 2500, 5000 см²).

Нагрузка на штамп прикладывается ступенями ( Р) и измеряется его осадка. По результатам испытаний строится график зависимости осадки от нагрузки (рис.7).

Рис.7. График изменения осадки штампа от нагрузки ….

Каждая ступень нагружения удерживается до наступления условной стабилизации осадки штампа (ГОСТ – 0,1 мм/час).

По прямолинейному участку графика определяется модуль деформации по формуле:

(5.1)

Кроме этого, модуль общей деформации определяют в лабораторных условиях по результатам испытаний грунтов в стабилометре (рис. 8), а в полевых условиях при помощи прессиометра.

Рис. 8. Общий вид стабилометра