Файл: Булычев, В. Г. Механика дисперсных грунтов.pdf

С этой целью прибор помещается в специальное

приспособ- ;

пение, состоящее из жесткой металлической рамы

А

, скреп­

ленной сверху перекладиной

В , в центре которой

имеется

нажимной винт

В , шарнирно соединенный с пластиной

Г ,

в свою очередь жестко связанной с

кольцом Д .

При враще­

нии винта

В

рукоятью

Е

кольцо

Д

, нажимая на патру­

бок

Ж , передает сжимающее усилие пружине

3

.

Сжатие

пружины производится до момента защемления затвора

И .

В таком состоянии прибор считается заряженным.

Для того чтобы вынуть прибор из зарядного

приспособле­

ния, необходимо вывернуть винт В наверх и,

осторожно

взяв прибор за

патрубок

Ж

, вынуть его из кольца

Д .

Прибор описанной конструкции был подвергнут

лаборатор­

ному испытанию. В нижней части обсадной трубы

(рис.

35)

помещался глинистый грунт

Б

. Во избежание

боковой

фильтрации стенки трубы

А

густо

смазывались

изнутри

тавотом. Общая высота заложенного в трубу грунта

30

см.

Снизу и сверху глину удерживали металлические фильтры

В .

Из

баллона

Г через трубу Д

глина насыщалась водой.

По­

сле

насыщения глины водой в трубу

А

сверху

вливался

1 л воды. "Заряженный" прибор на канате Е спускался

в

скважину на дно, т. е. в нашем случае на фильтр

В

. Потя­

нув за канат Ж , открывали внутренний затвор

3

,

осво­

бождая при этом удерживаемый им фланец П . В этот

мо­

зиновой камере

К . Под давлением вода распирала резину,

прижимала ее к стенкам трубы и тем самым создавала

там­

пон.

Необходимо указать, что до создания тампона идущие

от

аэростатическоі j

манометра провода Л соединялись с

ре­

гистрирующей установкой, настроенной по тарировочной

кри­

та производилось тампонирование, после которого по

галь­

ванометру сейчас же снимался второй отсчет. Если в

этом

случае давление в манометрическом пьезометре

(аэроста­

тическом манометре) не равнялось нулю, приходилось

ждать

* момента установления нулевого отсчета. Затем насосом

М в

баллоне Г создавалось

некоторое произвольное

давление

(в пределах имеющейся

тарировочной кривой), которое

уста­

навливалось по манометру И

. Вода из баллона

Г

по

трубке

Д поступала в глину,

создавая

соответствующее да­

вление

в приборе.

Наблюдая одновременно за временем,

в течение

которого

тановить момент равновесия. Совпадение показаний

прибора

и манометра Н соответствует

моменту окончания

экспе­

римента.

Извлечение прибора из скважины производится

следующим

образом: отъединив провода

Л

от регистрирующей

установ­

ки, тянут за канат О , связанный с внешним затвором И .

Открытый затвор

И освобождает сжатую при "зарядке"

пру­

жину, а следовательно, и резиновую камеру (тампон)

К .

За­

тем за

канат Е

прибор извлекают наружу. Многократные ис­

пытания в лабораторной обстановке показали, что

прибор

полностью отвечает запросам производства.

8 .

Усадка и разбухание грунтов

Как известно, усадка и разбухание наблюдаются

главным

образом в связных (глинистых) грунтах. Объясняется

это

тем, что природа явления усадки и разбухания

тесно

связана

с капиллярностью грунтов, а капиллярность, т. е.

наличие

бесчисленного множества чрезвычайно узких пор,

присуща

связным грунтам. Как показал Терцаги, явление усадки

не­

посредственно связано -с испарением находящейся в

грунто­

вом массиве воды и, наоборот, разбухание есть

следствие

насыщения грунта водой. Для уяснения физической

сущности

явления усадки приведем вкратце рассуждения,

изложенные

проф. Н. М. Герсевановым применительно к грунтовой

массе,

подвергаемой высушиванию.

Предположим, что из сосуда, наполненного водой,

мы

вы­

нули

капиллярную трубку,

находившуюся в

горизонтальном

три капйллярной трубки, будучи ограничена с обеих

сторон

менисками

Q одинаковой кривизны, не выльется из

трубки.

Опираясь на

концы трубки, мениски будут силами

Рк растя­

ку в обратном направлении. Согласно формуле Лапласа

(.20)

усилие, растягивающее воду и сжимающее

трубку, будет

на­

ходиться в зависимости от радиуса кривизны мениска и

мо­

жет быть представлено как отрицательное

гидростатическое

ше уровня

А-А свободной воды на величину

h = Рк/ А .

По мере испарения воды вогнутость менисков

увеличится

и они приобретут положение

Ь

. При этом значение

h уве­

личится, т.

е. уровень свободной воды А - А как

бы опустит­

ся. Только тогда, когда радиус

кривизны достигнет предела,

при котором подъемная сила

мениска будет обусловливаться

величиной

<?макс [формула

(20 )] , форма

мениска бу­

дет при дальнейшем испарении воды оставаться

постоянной —

изменяться

будет только положение менисков, т. е. из

поло­

жения Ь

они могут перейти в

какое-то новое положение С.

Наклон капиллярной трубки

и даже установка

ее в

верти­

обходимо лишь учесть собственный вес воды в трубке,

кото­

рый несколько уменьшил бы радиус кривизны верхнего

ме­

та мы имеем явление, аналогичное описанному:

мениски,

покрывающие поверхность грунта, при испарении воды

меня­

ют радиус кривизны и тем самым создают в воде,

заполня­

ющей поры грунта, отрицательное гидростатическое

давле­

ние. Давление, именуемое, по предложению К. Терцаги,

ка­

пиллярным, передается на скелет

грунта и сжимает его. Это

сжатие, называемое усадкой, может принимать

значитель­

ные размеры.

Деформации грунта при высушивании определяются

измере­

нием либо линейной, либо объемной усадки. Линейная

усадка

определяется следующим образом: увлажненный грунт

укла­

дывается на стекле слоем 1 см

(рис. 37). Металлической

формой из него вырезается пластинка размером

25x7 см, на

которой по двум диагоналям произвольным раскрытием

цир­

куля отмечаются четыре точки, расстояния между

которыми

и ( г измеряют возможно точнее. Затем пластинку поме­

щают в сушильный шкаф, где и высушивают при

температуре

точками. Пусть эти величины

будут

и

.

Тогда

средние из отношений:

Г -

Г

и

/

_ /

м

ъ 100

1

4 100

метод. Увлажненный грунт помещается в жесткую разборную

металлическую форму определенного объема. Затем

сверху

на грунт устанавливается пористая площадка с

необходи­

мым грузом. После прекращения деформации сжатия

груз

снимается и ртутным методом измеряют объем, на

который

объем грунта. Разобрав форму,

вынимают оттуда грунт, по­

мещают его в сушильный шкаф,

где и высушивают до посто­

янного веса.

Высушенный грунт вновь помещают в форму,

дополняют

в высушенном состоянии.

Разность между объемами грунта

до и после высушивания,

отнесенная к начальному объему и

V = іК з о 8 Ы С ~ К Пі О С Л Е В Ы С

t o o .

Г 0 Ь УС

K l o в ы с

Подробное рассмотрение убеждает в том, что

процесс

разбухания совершенно аналогичен усадке, но обратен

по

знаку.

Высушенный грунт, попадая в воду, начинает поглощать

ее

и увлажняясь увеличивается в объеме до тех пор,

пока,

по

мнению проф. Терцаги, капиллярное давление станет

равным

нулю, т. е. когда мениски с поверхности грунта при его

за­

мачивании исчезнут. Если при этом грунт не обладает

соле­