Определение модуля деформации.
Уравнение относительной деформации в приращениях будет иметь вид:
где
Имея
в виду, что
а
получим:
Таким образом, модуль деформации грунта, определяемый по результатам компрессионных испытаний в некотором интервале изменения напряжений, непосредственно связан с изменением его коэффициента пористости. Коэффициент сжимаемости или относительный коэффициент сжимаемости, могут быть определены в соответствии с построениями на рис. 2.2. Для определения коэффициента β необходимо знать величины v или ξ в этом же интервале изменения напряжений. При отсутствии этих данных коэффициент β допускается принимать равным: для пылеватых и мелких песков — 0,8; супесей — 0,7; суглинков — 0,5; глин — 0,4.
Модуль деформации грунта является важным показателем его деформационных свойств, характеризующим уплотняемость грунта при нагружении. Он попользуется при расчете осадок сооружений на грунтовых основаниях. При необходимости определения восстановления деформаций в результате разгрузки грунта используется модуль упругости, определяемый по значениям коэффициента разуплотнения или относительного коэффициента разуплотнения грунта.
Определение модуля объемной деформации и модуля сдвига.
Изложенное выше показывает, что для описания процесса деформирования грунта с использованием модели линейно деформируемой среды достаточно знать две деформационные характеристики: модуль деформации и коэффициент Пуассона, которые могут быть вычислены по результатам экспериментальных исследований. Эти характеристики обычно применяются при решении одномерной задачи компрессионного уплотнения. В общем случае при решении плоской и пространственной задач бывает удобно любую деформацию грунта представить в виде суммы объемных деформаций и деформаций сдвига. При этом используются деформационные характеристики грунта: модуль объемной деформации К и модуль сдвига G, которые могут быть определены следующим образом.
Преобразуем правую часть уравнений обобщенного закона Гука:
где
Здесь первые члены правой части уравнений характеризуют деформации сдвига (формоизменения грунта), а вторые — объемные деформации. Если определить из этих выражений значение объемных деформаций εv=εx+εy+εz, то сумма первых членов правых частей будет равна нулю, т. е. при действии только нормальных напряжений деформации формоизменения отсутствуют. Тогда уравнения можно записать в виде
Отсюда легко выразить коэффициент Пуассона:
Таким образом, зная из опыта любую пару деформационных характеристик грунта можно определить остальные характеристики.
Водопроницаемость грунтов
Ранее было отмечено, что Уплотнение грунта, в том числе водонасыщенного, происходит путем уменьшения его пористости и, следовательно, влажности. Значит, во время уплотнения грунта выдавливается вода. Эта вода должна пройти некоторый путь в толще грунта, т.е. профильтроваться через грунт. Скорость процесса уплотнения, будет зависеть от скорости отжатия воды из пор. Кроме того, строителей часто интересуют и другие вопросы, связанные с фильтрацией воды через грунт (приток воды в котлован, размеры воронки депрессии поверхности грунтовых вод и т. п.). Для решения этих вопросов необходимо знать законы фильтрации воды в грунте.