Сжимаемость грунтов. Характеристики сжимаемости грунтов. Закон уплотнения.

Компрессионные испытания грунтов.

Сжимаемость – св-во грунтов, заключающееся в их способности изменять своё строение за счет изменения упаковки тверд. частиц на более плотную под влиянием внеш. возд-вий (сжим-ие нагрузки, высыхании и т.д.).При этом пористость уменьш-ся, а строит-ые сво-ва грунтов улучш-ся.

В процессе уплотнения грунтов мы можем рассматривать их уплот-сть и их уплот-ие.

Уплот-сть набл-ся при дин., относ-но кратковрем. возд-ях на грунты

Уплот-ие связывают с длит. действием пост-ных нагрузок.

Уплот-ие грунтов статич-ми нагрузками опис-ся след. показ-ми:

1) a (m₀) – коэф. сжимаемости.

2) a₀ (m_v) – коэф. относ-ой сжим-ти

3) E₀ – модуль общей деформации

Для опред-я коэф. сжим-ти (а) в лабор-ых усл-ях проводят компрессионные испытания.

Компрессия – сжатие грунта без возмож-ти его боковых деформаций.

Испытания проводят в приборах – одометрах или комперссионых приборах.

Основным элементом одометра явл. кольцо.

 

e = e(p)

e = n/m

∆l_i = F*S_i/(m*F*h)

m=1/(1+e₀), где e₀ – коэф пористости до приложения нагрузки.

∆l_i = S_i/((1+e₀)*h)

l₀ – l_i = (S_i/ h)*(1+e₀)

l_i = l₀ – (S_i/ h)*(1+e₀).

 

P_стр – структурное давление при кот. разруш. структ. связи грунта (кристаллич. связи)

а=(e₁-e₂)/(p₂-p₁)

если ∆p→dp и ∆е→de, тогда а=de/dp

de= -a*dp – Закон уплотнения

З-н уплотнения:

Бесконечно малому изменению уплотняющего давления соответствует бесконечно малое изменение коэф. пористости

Для конечного изменения величин р и е:

При небольших изменениях уплот-щих давлений можно считать зависимость м/у ∆p и ∆е – линейной.

Коэф. пропорциональности явл. коэф. сжим-ти

a₀=a/(1+e₀)

E=β/a₀

 

Фазы напряженного состояния грунтов при возрастании нагрузки.

На графике зависимости P-S можно выделить линейный и нелинейный уч-ки.

1-ый уч-к соответствует I фазе напряж-ого сост-я, называемой фазой уплотнения. Со строит-ой точки зрения – эта фаза благоприятна, т.к. в грунте отсутствуют зоны сдвигов (зоны разрушения).

I фаза хар-ся:

1) лин. зависимостью м/у давлением на грунт и осадкой

2) во всех точках грунтового основания вып. условие: τ = τ_пред = σ*tgφ + c

При повышении давления на крунт свыше нач p_кр в грунтовом основании начнут возникать зоны сдвигов, в первую очередь под краями площадки нагружения, т.к. в этих областях возникают наиб. касс напряж-я τ и в некот. точках они начнут превосходить τ_пред.

Повышение давления на грунт больше R прведет к образованию знач. зон сдвигов, кот сливаясь м/у собой вызовут разрушение грунтового основания.

II фаза – соотвествующая такому состоянию назыв. фазой сдвига и хар-ся:

1) нелин. зависмостью P-S

2) при достижении пред p_кр основания разрушается

 

нач p_кр = π(γd + c*ctgφ)/(ctgφ + φ – π/2) + γd, где d – глубина заложения фундамента

пред p_кр = (γd + c*ctgφ)*(1+sinφ)/(1-sinφ)*e^πtgφ - c*ctgφ