Стисливість грунтів - механіка грунтів
Стискальністю грунтів називають здатність їх зменшуватися в обсязі (давати осадку) під дією зовнішнього тиску.
Ступінь стискання і явища, що відбуваються при стисканні, залежать від характеру і структури грунту.
Стисливість піщаних грунтів невелика і залежить від їх гранулометричного, мінералогічного складу і щільності складання. Стиснення піщаних грунтів пов'язано з взаємним переміщенням окремих зерен, а при високому тиску - і з їх роздроблення. Стиснення цього типу грунтів протікає швидко і незалежно від вологості.
Стисливість глинистих порід залежить від їх мінералогічного складу, ступеня дисперсності, складу обмінних катіонів, пористості, а також від стану породи і умов стиснення. Найбільш гідрофільні монтморилонітові глини характеризуються більшою сжимаемостью в порівнянні з каолінітової. При однакових умовах проведення досвіду стисливість глинистих порід тим більше, чим вище їх дисперсність. Глини, насичені Na, більш стискувані, ніж глини, насичені Са. Чим більше пористість, тим більше абсолютна величина стиснення.
При стисненні глинистих порід велику роль відіграють гідратів оболонки навколо мінеральних частинок, що сприймають частину навантаження і деформуються при стисненні, а також безпосередню взаємодію частинок, що притягаються один до одного молекулярними силами (силами Ван-дер-Ваальса); при непорушеною структурою іноді мають значення і цементаційні зв'язку.
Стисливість однієї і тієї ж глини може бути різко різною залежно від порушеності структури: при рівній початковій пористості і вологості і однаковому складі води зразки з порушеною структурою стискаються більше.
Значний вплив на стисливість надають швидкість наростання навантаження і розміри її ступенів. Досліди показують, що збільшення ступенів і швидкості наростання навантаження збільшує стиснення глинистих порід.
Так як в лабораторних умовах наростання навантажень відбувається значно швидше, ніж в природних умовах і при будівництві, одержувані показники стиснення виявляються завищеними; тому дійсні опади споруд дуже часто виявляються значно менше розрахованих за даними компресійних випробувань.
Швидкість стиснення глинистих ґрунтів залежить від вологості грунту і від потужності, що стискається шару.
При повному насиченні зразка водою швидкість стиснення грунтів до певної міри визначається їх водопроникність. При малих значеннях коефіцієнта фільтрації і більшої потужності, що стискається шару процес стиснення може тривати багато років. При цьому стиснення відбувається до настання стану гідростатичної рівноваги, т. Е. Такого стану, коли з грунту відтиснуті частина води, яка застосувала опір стисненню, і зовнішнє навантаження цілком сприймається скелетом грунту.
У трифазному стані, коли в порах глинистого грунту, крім води, знаходиться повітря, що має можливість вільно виходити з грунту, стиснення відбувається більш швидко і не залежить від водопроникності. Гідратів оболонки при цьому деформуються, але вологість породи в перший період досвіду не змінюється.
Слід відрізнити компресію грунту від більш загального поняття - стисливості. При компресії виключена можливість бічного розширення грунту; на відміну від цього, при випробуваннях на стиск відсутня жорстка обойма, яка зберігає незмінним поперечний переріз зразка, причому бокова поверхня його або вільна від навантаження (одновісний), або також піддається тиску (тривісне стиснення).
Якщо спочатку навантажений грунт поступово розвантажувати, то його обсяг, і пористість будуть збільшуватися. Це явище, зворотне компресії, носить назву декомпресії, або набухання. Однак обсяг (пористість) зразка в процесі декомпресії часто не досягає початкових розмірів.
Збільшення обсягу грунту при знятті навантаження характеризує пружні деформації, а різниця між початковим обсягом грунту і його обсягом після декомпресії - залишкові деформації. Залишкові деформації обумовлені переміщенням частинок грунту і порушенням зв'язків між ними. Пружні (оборотні) деформації порід пов'язані з пружними деформаціями водно-колоїдних і кристалізаційних зв'язків між частинками, а в породах, в повному обсязі насичених водою, - з пружними деформаціями бульбашок газів в поровом розчині.
Ступінь стисливості грунтів при неможливості бокового розширення грунту зазвичай висловлюють через так званий коефіцієнт компресії (інакше коефіцієнт ущільнення, коефіцієнт стисливості) а.
Для вивчення стисливості грунтів в даний час користуються кількома типами приладів, які можуть бути об'єднані в дві групи:
* Одометри - прилади, типу приладу Терцагі, з жорсткими металевими стінками, що перешкоджають бічному розширенню зразка при стисканні його вертикальним навантаженням;
1 - зразок грунту; 2 - металеве кільце; 3 - поршень; 4 - індикатор; 5 - ванна; 6 - днище
* Стабілометра - прилади з боковим гидростатическим або аеростатичного обжатием зразка, який заміняє дію жорстких стінок в приладах першого типу.
Схема стабілометра: 1 - зразок грунту; 2 - гумова оболонка; 3 - циліндр; 4 - простору, заповнений рідиною; 5 - трубка від насоса; 6 - кран; 7 - манометр; 8 - поршень; 9 - бюретка для вимірювання об'єму зразка; 10-- рівень води; 11 - кран для відводу води, віджимають з зразка грунту
