Опыт строительства сооружений на пылевато-глинистых грунтах показывает, что осадки фундаментов происходят не мгновенно, а развиваются постепенно. В некоторых случаях нарастание осадок происходит несколько лет, десятилетий и даже столетий.
В то же время осадки зданий, возводимых на песчаных грунтах, происходят, в основном, за время строительства.
Медленное нарастание осадок насыщенных водой пылевато-глинистых грунтов обусловлено тем, что для их уплотнения необходимо вытеснить из пор воду. Вследствие малой водопроницаемости таких грунтов этот процесс очень длительный.
Методы определения осадок, рассмотренные выше, позволяют рассчитать конечную осадку фундамента, но оставляют без ответа вопрос, сколько времени она будет продолжаться.
Процесс постепенного уплотнения грунтов, связанный с выдавливанием воды из пор, называется фильтрационной консолидацией грунта.
Деформация во времени пылевато-глинистых грунтов связана не только с процессом уплотнения, но и с явлением ползучести грунта. Ползучестью материала называется процесс увеличения деформации при постоянных напряжениях.
Ползучесть пылевато-глинистых грунтов объясняется ползучестью тонких пленок связанной воды, окружающей твердые частицы, а также ползучестью цементирующего вещества.
Ползучесть грунтов называется вторичной консолидацией грунта.
33. Опытами установлено, что в фазе ползучести деформации глинистых грунтов нарастают во времени и для поддержания некоторой определенной деформации требуется все меньшее с течением времени действующее напряжение. Процесс уменьшения во времени (расслабления) действующих напряжений при неизменной деформации называется релаксацией напряжений. Релаксация напряжений, обусловленная разрушением структурных связей в связных глинистых грунтах, в процессе ползучести всегда имеет место, однако напряжения падают не до нуля, а лишь до некоторого значения, которое в дальнейшем остается постоянным.
Различают характерные прочностные показатели грунтов, обладающих реологическими свойствами:
- мгновенная прочность s0 – практически мгновенное сопротивление грунта в самом начале загружения;
- временная прочность, то есть изменяющаяся во времени прочность s t, вызывающая разрушение грунта за определенный промежуток времени t;
- длительная прочность s¥ – наименьший предел прочности при релаксации напряжений, ниже которого сопротивление не снижается (рис.6.4).
34. Если образец грунта подвергать деформациям сдвига, осевого сжатия или растяжения при различных нагрузках, то можно отметить, что чем большая нагрузка приложена к образцу, тем скорее наступает стадия прогрессирующего течения и происходит разрушение образца. Проводя опыты все с меньшими нагрузками, можно достигнуть такого напряженного состояния грунта, при котором не возникает установившейся ползучести и прогрессирующего течения, а будет развиваться только затухающая ползучесть, и разрушение образца не произойдет даже при длительном действии нагрузки, вызывающей это напряженное состояние.
Минимальные напряжения, при которых происходит разрушение образца через бесконечно большой промежуток времени, называются пределом длительной прочности R∞.
Напряжения, при которых образец грунта разрушается через некоторый период времени после приложения нагрузки в связи с развитием деформаций установившейся ползучести и прогрессирующего течения, соответствуют длительной прочности грунта Rt.
Наконец, можно приложить нагрузку такой интенсивности, при которой образец грунта разрушается мгновенно, т. е. достигается мгновенная прочность грунта при минимальном напряженном состоянии.
По результатам серии испытаний грунта, обладающего ползучестью, можно построить кривую его длительной прочности (рис. 5.11).
При проектировании сооружений, передающих постоянную нагрузку, приходится исходить из предела длительной прочности, а в случае периодического возрастания и снижения нагрузки – из длительной прочности с учетом продолжительности действия нагрузки (например, порывов ветра). Такое проектирование рациональнее.
