Файл: Скотников В.А. Основы теории проходимости гусеничных мелиоративных тракторов [учеб. пособие].pdf

шивании изменяется необратимо и не может поглощать то коли­ чество воды, которое он поглощал в естественном залегании. Это связано с тем, что коллоидная часть торфа при высыхании пре­ терпевает значительные необратимые изменения.

Отношение естественной влажности торфяного грунта к его

цами. Отношение объема пор к общему объему торфа, или объ­

Формула (1.10) получена из следующих рассуждений. Для единицы объема (1 см3) торфяного грунта абсолютная влаж­ ность может быть выражена как отношение веса воды (у — Yc) к весу скелета Yc

W = Y ~ 7 с 100.

Так как сумма объемов твердых частиц и пор равна объе­ му грунта

m - j - п = 1,

то объем пор

19

В механике грунтов вместо пористости в расчетах исполь­ зуют коэффициент пористости. Коэффициентом пористости (е) называется отношение объема пор к объему твердых частиц грунта

(1.12)

Коэффициент пористости — одна из важнейших характе­ ристик физических свойств грунта и играет важную роль при расчете оснований сооружений. Коэффициент пористости торфя­ ных грунтов естественной влажности в десятки раз выше коэф­ фициентов пористости минеральных грунтов, что является след­ ствием низких прочностных и высоких деформативных свойств грунтовых оснований.

Следует отметить, что минеральные грунты при s ^ l счи­ таются сложенными рыхло и при возведении на них сооружений часто требуют искусственного уплотнения.

Для торфяных грунтов коэффициент пористости зависит от влажности, зольности, степени разложения и достигает величи­ ны е = 15 и более.

§ 1.3. Сжимаемость торфяных грунтов

Общие сведения. В результате действия внешних сил тор­ фяной грунт сжимается, т. е. изменяется его объем за счет сбли­ жения твердых частиц. Сжатие торфяного грунта вызывает осад­ ку трактора, движущегося по торфяному массиву. Чтобы изучить вопрос проходимости машин, необходимо знать закономерности изменения деформаций торфяного грунта в зависимости от внеш­ него давления.

Следует отметить, что изменение объема торфа происходит также и при высушивании его. Такое явление называется усад­ кой и обусловлено возникновением сил сжатия от действия ка­ пиллярных и молекулярных сил. Здесь рассматриваются деформативные свойства торфяного грунта, которые определяют его осадку в результате приложения внешних сил.

Из курса сопротивления материалов известно, что в преде­ лах обычных эксплуатационных нагрузок зависимость между напряжениями и деформациями является практически линейной. Свойства сплошных твердых тел (например, стали) при одноос­ ном напряженном состоянии полностью определяются двумя величинами:

модулем нормальной упругости

20

и коэффициентом Пуассона

= 0,3,

где р — интенсивность напряжении; е — относительная продольная деформация;

е' — относительная поперечная деформация.

Отличительной особенностью грунтов (в том числе и торфя­ ных) является то, что в них твердые частицы занимают не весь объем, а только его часть, т. е. грунты не сплошные тела. В этой связи зависимость между напряжениями и деформациями для грунтов более сложна, чем для таких материалов, как сталь.

Деформативные характеристики торфяных грунтов опреде­ ляются опытно путем испытаний:

а) без учета возможности бокового расширения грунта при его 'одноосном сжатии;

б) с учетом возможности расширения грунта при его двухили трехосном сжатии.

Сжатие без возможности бокового расширения. Во многих случаях внешняя нагрузка распространена во все стороны, а толщина сжимаемого слоя значительно меньше, чем ширина за­ груженной площадки (рис. 1.4). В лаборатории подобные усло­ вия воспроизводятся достаточно точно во время испытания об­

возрастающую нагрузку (рис. 1.5). Нагрузка на верхнюю и ниж­ нюю поверхности образца передается через пористые диски 3, которые дают возможность воде 1 свободно проникать в торф или вытекать из него. Деформации измеряются мессуром.

Следует отметить, что компрессионные испытания грунтов обычно проводят в таких условиях, чтобы, кроме внешних на­ грузок, никакие другие силы не действовали на поверхность об-

21

разца. Поэтому, чтобы снять капиллярные силы и предотвратить явление усадки образца горфа в результате высыхания, испы­ тания на компрессию проводят в условиях их полного водонасыщения, т. е. изучается, как правило, сжимаемость грунтовой массы.

Вода, находящаяся в грунтовой массе вне адсорбционных пленок, свободна и может передвигаться по порам под действием разности давлений. При приложении внешнего давления твер­ дые частицы торфяного грунта стремятся занять более устойчи­ вое положение, сблизиться друг с другом. Этому сближению пре­ пятствует свободная вода. Поэтому давление, передаваемое на образец, будет восприниматься одновременно твердыми части­ цами грунта и жидкостью, заполняющей пустоты (поровой жид­ костью). Таким образом, в любой момент времени в образце грунта

Поровое давление передается в одинаковой мере на все стенки сосуда, содержащего воду, которые в грунтовой массе образованы поверхностями грунтовых частиц. Следовательно,

грунта, а обусловливает лишь напор в воде, его называют также нейтральным давлением. Поровое давление может быть измере­ но по общему правилу измерения гидростатических давлений и

Учитывая, что в процессе сжатия грунтовой массы на каж­ дую частицу грунта передается очень малое усилие, и пренебре­ гая сжатием поровой воды, суждения о деформации скелета основаны обычно на принципе несжимаемости грунтовой массы. Согласно этому принципу, уплотнение грунта происходит только за счет удаления избыточного количества воды и уменьшения пористости.

Принцип несжимаемости грунтовой массы применим и для торфяных грунтов. Исследования С. С. Корчунова показали, что

22