Визначення характеристик стисливості грунтів
Найбільш важливим деформаційних властивістю грунтів є їх cжімаемость. Стискальністю грунтів називається їх здатність зменшуватися в об'ємі під дією зовнішнього навантаження. Стисливість залежить від пористості грунтів, гранулометричного і мінералогічного складу, природи внутрішніх структурних зв'язків і характеру навантаження. На швидкість стисливості (стабілізацію опади) також впливають потужність стиснутої товщини, вологість грунту, величина коефіцієнта фільтрації. Стабілізація опади у піщаних грунтах протікає у відносно короткий період - від декількох діб до декількох тижнів, а в пилувато-глинистих ґрунтах - від декількох місяців до десятків років.
Характеристиками стисливості є: коефіцієнт стисливості а0. МПа -1; коефіцієнт відносної стисливості аV. МПа -1; модуль загальної деформації Е0. МПа, і структурна міцність грунту Рстр. МПа.
Одним із способів визначення характеристик стисливості в лабораторних умовах є компресійні випробування. Це випробування грунту в умовах одноосного стиснення без можливості бокового розширення. Компресійне стиснення моделює процес ущільнення грунту під центром фундаменту. Компресійні випробування грунтів виконують в одометрах - приладах з жорсткими металевими стінками, що перешкоджають бічному розширенню грунту при стисканні його вертикальним навантаженням. При випробуваннях відбувається ущільнення грунту за рахунок зменшення обсягу пір і вологості. Для оцінки стисливості грунту будують графік залежності коефіцієнта пористості від вертикального тиску, отримують так звану компресійну криву (рис. 6).
Компресійна залежність складається з 2-х гілок: кривої ущільнення і кривої набухання. Крива набухання виходить при розвантаженні спочатку стисненого зразка. У цьому випадку буде відбуватися збільшення обсягу і пористості зразка. Збільшення обсягу грунту при знятті навантаження характеризує пружні деформації, а різниця між
початковим обсягом і обсягом зразка після розвантаження -остаточние деформації.
Рекомендований Нормами [14] розрахунок осідання фундаментів грунтується на застосуванні закону Гука, тому в багатьох випадках, в межах невеликих змін тисків, компресійна крива порівняно близька до січною прямою (хорді) АВ. Тангенс кута нахилу цієї прямої до осі абсцис характеризує стисливість ґрунту і називається коефіцієнтом стисливості а0.
Коефіцієнт стисливості а0 є відношення зміни коефіцієнта пористості до різниці тисків, що описується формулою
Коефіцієнтом відносної стисливості називається відносна деформація, яка припадає на одиницю тиску, яка визначається за формулою
де Si - деформація (осаду) зразка грунту при зміні тиску від 0 до pi по компресійної кривої, мм; h - початкова висота зразка грунту, мм; е 0 - початкове значення коефіцієнта пористості.
Крім коефіцієнтів стисливості, за результатами компресійних випробувань може бути визначений модуль загальної деформації грунту E0. МПа, за такою формулою:
де b - поправка, що враховує відсутність поперечного розширення ґрунту в компресійному приладі (функція коефіцієнта Пуассона).
Модулем загальних деформацій називається коефіцієнт пропорційності між відносною деформацією і вертикальним тиском. Модуль загальної деформації використовується при розрахунку осідання фундаментів.