2 Δр Δe .4. Определение коэффициента относительной сжимаемости mv и модуля деформации е в компрессионном приборе
Коэффициент относительной сжимаемости mvимеет размерность[кПа-1]. Его определяют в лаборатории на образцах грунта, которые вырезают из монолитов, доставленных со строительных площадок. Сыпучие грунты укладываются с природным коэффициентом пористости.Образец, заключенный в металлическое кольцо, испытывается в условиях компрессии, то есть сжимается в вертикальном направлении без возможности бокового расширения рычажным прессом, причем в процессе испытания обеспечивается свободный выход воды и воздуха из пор. Испытания проводят в компрессионном приборе.Испытания можно также проводить под водой.
О ходе испытаний подробно рассказано в методических указаниях по проведению лабораторных работ. По результатам испытаний строится компрессионная кривая – зависимость между коэффициентом пористости е и давлением р.
Компрессионная зависимость нелинейна. Грунты ненарушенной структуры обладают структурной прочностью рстр. При нагрузках меньше рстр развиваются только упругие деформации, величина которых невелика.
При возрастании нагрузки разрушаются непрочные связи между частицами и деформации носят более интенсивный характер. Металлические кольца препятствуют расширению образца, поэтому при дальнейшем возрастании нагрузки деформации постепенно затухают.
e
р
р, кПа
Рис. 2.3. Компрессионная кривая.
При небольших изменениях давления участок компрессионной кривой с достаточной точностью можно заменить отрезком прямой. Такое упрощение называют принципом линейной деформируемости, и часто используют в инженерной практике. Отношение изменения коэффициента пористости к изменению давления на спрямленном участке графика определяется коэффициентом сжимаемости:
|
(2.3) |
.Получив по компрессионной кривой коэффициент сжимаемости, можно определить и другие параметры сжимаемости:
коэффициент относительной сжимаемости:
|
(2.4) |
;модуль деформации:
|
(2.5) |
.Коэффициент β зависит от коэффициента Пуассона (коэффициента бокового расширения грунта) ν, но обычно определяется приближенно, по таблице.
Вариант3 Прочность, параметры прочности(буквенное обозначение, размерность), закон Кулона для песков и для глин (формулы). Нарисовать графики Кулона для песков и для глин 2 графика, правильно обозначить оси.
Прочность (в общем случае) – способность оказывать сопротивление внешнему воздействию без разрушения. Прочность грунта характеризуется предельным сопротивлением грунта сдвигу, при котором касательные напряжения в плоскости сдвига достигают предельного значения.
Разрушение происходит в результате образования в массиве грунта поверхности скольжения, по которой происходит сдвиг. В момент формирования поверхности скольжения, массив грунта находится в предельном состоянии. В этом состоянии определяются параметры прочности грунта.
Основные параметры прочности грунта, наиболее часто используемые в расчетах – угол внутреннего трения φ и удельное сцеплениес[кПа].
Грунт закладывают в обойму,нагружают поршнем,который передает вертикальную сжимающую нагрузку, а затем медленно сдвигают верхнюю часть обоймы по нижней с помощью специального механизма.
Опыт повторяют с несколькими одинаковыми образцами грунта, но при разных значениях вертикальной нагрузки и строят графики зависимости горизонтального перемещения верхней части обоймы от горизонтального сдвигающего напряжения (А).Получается семейство кривых, на основе которого строят второй график, выражающий зависимость предельного сопротивления сдвигу от вертикального сжимающего напряжения (Б).Предельное сопротивление сдвигу соответствует сдвигу верхней части обоймы на 3-5 мм относительно нижней,а в некоторых конструкциях приборов оно проявляется во внезапном срыве верхней части.
Рис. 3.4. Кривые горизонтальных перемещений образцов при разных значениях σ (А) и график сопротивления сдвигу образцов глинистого грунта (Б).
Обычно испытания производят с грунтом природной плотности, причем, образец предварительно выдерживают несколько часов под нагрузкой, соответствующей давлению от собственного веса грунта на глубине,с которой был взят образец. Конструкция прибора позволяет,кроме того, проводить испытания при полном водонасыщении образцов, что имеет важное значение при переменном горизонте грунтовых вод.