Закон стисливість грунтів - студопедія
Відмінною особливістю (властивістю) грунтів як дисперсних тіл є їх значна стисливість при ущільнюючої навантаження, коагуляції (від лат. Згортання, згущення) колоїдів (від грец. Клей + вид) і ін. Таким чином, сжимаемостью грунту називається його здатність зменшуватися в обсязі ( деформуватися) від зовнішнього навантаження.
Грунт складається з твердих частинок і пор, які частково або повністю заповнені водою. Оскільки напруги стиснення, що виникають зазвичай в підставі багатоповерхових житлових будинків і споруд, порівняно невеликі, так як об'ємні деформації твердих частинок (кварцу, польового шпату і ін.) Мізерно малі і їх не враховують, то можна вважати, що зміна обсягу грунту при стисненні відбувається тільки з -за зміни обсягу його пір.
Стисливість грунту залежить від його пористості, гранулометричного і мінералогічного складів, природи внутрішніх структурних зв'язків і характеру навантаження.
Стисливість грунтів обумовлюється наступними причинами:
· Зменшенням пористості грунтів під впливом зовнішніх навантажень внаслідок перепакування твердих частинок;
· Зменшенням товщини водно-колоїдних оболонок мінеральних часток під впливом зростаючого зовнішнього тиску;
· Зміною фізичного стану.
Стиснення грунтів під навантаженням називається осадкою, або деформацією, грунтів.
Деформації грунтів мають пружний і пластичний характер. Пружні деформації виникають під дією навантажень, які перевищують структурної міцності грунту. При знятті таких навантажень відбувається відновлення деформацій.
Якщо навантаження перевищують структурну міцність грунту, то зв'язку між частинками (скелет грунту) руйнуються. Виникають так звані пластичні деформації, які викликані відносним переміщенням частинок. Швидкість розвитку пластичних деформацій залежить від виду грунту, наприклад, в пісках великих і середньої крупності, великоуламкових і тріщинуватих скельних грунтах вона на кілька порядків вище, ніж в глинистих.
У свою чергу пластичні деформації в грунтах можна розділити на об'ємні і зсувні. Об'ємні деформації призводять до зміни обсягу пір в грунті, тобто його ущільнення, а зсувні - до зміни його початкової форми і можуть викликати руйнування грунту.
Основними характеристиками стисливості грунтів є модуль загальної деформації Е або коефіцієнт відносної стисливості mv. коефіцієнт поперечного розширення (коефіцієнт Пуассона) v і коефіцієнт бокового тиску # 958; грунту.
Випробування грунтів на стиск проводиться наступними видами:
· Одновісний зразків;
і формулюється так: відношення збільшень коефіцієнта пористості і тиску є величина постійна, рівна коефіцієнту стисливості з протилежним знаком.
Коефіцієнт стисливості - розрахункова характеристика деформованості фунтів, яка використовується при визначенні осад споруд. За допомогою цього коефіцієнта можна виробляти якісну оцінку грунту як підстави будівель і споруд:
при m0 ≤0,1 МПа -1 - грунт мало стискається,
0,1≤m0 ≤1,0 МПа -1 - середньої стисливості,
m0> 1,0 Мпа -1 - сильно стискається.
Для встановлення основних показників стисливості грунтів виробляються їх випробування на ущільнення під навантаженням, коли деформації грунту можуть розвиватися тільки в одному напрямку і ніякі інші сили, крім зовнішнього навантаження, не діють.
Випробування зразків на одновісний є найпростішими і застосовуються для міцних скельних, напівскельних, мерзлих і щільних глинистих ґрунтів, з яких можна вирізати зразок циліндричної і призматичної форми з діаметром або стороною поперечного перерізу 40-45 мм (рис.). Особливістю такого випробування є відсутність бічних напруг (# 963; х = # 963; у = 0), тобто можливість вільних бічних деформацій грунту (# 949; х = # 949; у -∞).
Згідно рис. відносна деформація зразка грунту
Мал. Випробування грунту на одновісний: а - схема випробування; б - діаграма деформацій
Зв'язок між напругою і деформацією встановлюється відповідно до відомого з опору матеріалів закону Гука # 963; = # 949; Е, де Е - модуль пружності грунту.
Таким чином, випробування грунту на одновісний в найменшій мірі відповідає дійсним умовам деформування грунту в масиві, так як не враховує реакції навколишнього його грунту, який обмежує бічні переміщення.
Компресійні випробування - найбільш поширений вид лабораторних досліджень для визначення деформаційних характеристик (властивостей) грунтів. Компресія - це процес стиснення фунта без можливості бокового розширення (# 949; х = # 949; y = 0), тобто ущільнення зразка без його руйнування.
Компресійні випробування грунтів в лабораторних умовах проводяться в компресійних приладах (одометрах).
Одометр - прилад, службовець для визначення стисливості грунту. Деформації в одометрі можливі тільки у вертикальному напрямку, горизонтальні деформації відсутні. Вертикальне напруження змінюється ступенями і є відомим, бічні напруги реактивні і залишаються невідомими.
Конструкції їх бувають різні, в залежності від способу прикладання навантаження і цілей дослідження.
На компрессионное стиснення зразок грунту випробовується в металевому кільці, і на нього через жорсткий штамп передається сила F, що викликає в зразку стискуюче напруга # 963; = F / A, де А - площа поперечного перерізу зразка. Таким чином, під дією вертикального навантаження відбувається вертикальне переміщення штампа, що викликає осідання зразка.