ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 107
Скачиваний: 0
Это же явление деформации грунтов при увлажнении рас
смотрено проф. |
Г. И. Покровским и С. И. Синелыниковым^ . |
||
Не преследуя цели вскрыть подробно весь механизм |
явления |
||
и рассматривая |
его в общих чертах, авторы |
исследовали |
|
грунт, влажность которого равномерно возрастает со |
време |
||
нем. Заполнение |
некоторого количества пор водой |
вызывает |
|
вгрунте общую предельную деформацию сжатия Е . Допустим, что величина этой деформации пропорциональна
числу пор, заполненных водой. Примем также во |
внимание, |
|
что чем больше лор заполняется вначале водой, |
тем |
менее |
вероятно заполнение остальных пор при дальнейшем увлажне
нии. Это значит, что чем ближе подходит деформация |
Е к |
|||
предельному значению |
Е0 , тем медленнее она нарастает. |
|||
Простейшим выражением этого положения будет |
|
|||
|
|
- ^ - = a ( F 0 - £ ) , |
( 3 9 ) |
|
где |
t - время |
и |
а - некоторая постоянная. |
|
Интегрируя (39) |
( |
Ен=0= О), получаем: |
|
|
|
|
|
Е - Е 0 ( |
( 40) |
Аналогичными |
будутрассуждения и в техслучаях, |
когда |
||
речь |
идет не о сжатии, |
а о разбухании. Предполагая |
одно |
|
временно существование этих двух процессов и, следователь
но, алгебраически суммируя выражения типа (40) |
для |
раз |
||||||
ных нагрузок, получимформулу, устанавливающую |
общую |
|||||||
деформацию: |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
F |
= F 1( f - £ ’ - ai' ) - 5 l ( l - £ ’- ai')> |
(41) |
|||
где С, |
и |
<2, - |
соответствуют разбуханию, |
а |
EL и |
а.г— |
||
сжатию грунта. Знак |
Е |
выбирается так, что его |
положи |
|||||
тельное значение соответствует разбуханию. |
|
|
|
|||||
|
На рис. |
38 |
дано несколько основных типов теоретических |
|||||
кривых, полученных по формуле (41) . |
|
|
|
|||||
|
С целью проверки указанных соотношений Г. И. Покровским |
|||||||
и С. И. Синелыциковым были поставлены эксперименты |
на |
|||||||
специальном приборе, схема которого показана на |
рис. |
39. |
||||||
1 |
П о к р о в с к и й Г. И. |
и С и н е л ь щ и к о в С. И. |
О |
|||||
|
||||||||
|
деформациях грунтов при увлажнении. Труды |
ВИОС. |
Сб. |
|||||
|
№ 2, |
1 9 3 4 . |
|
|
|
|
|
|
Основные части прибора: |
А —латунный цилиндр |
диамет |
|
ром 12 см, высотой 4 см; |
5 —рабочая площадка; |
3 - |
|
рычаг, опирающийся на стальной шарик, лежащий в |
|
центре |
|
рабочей площадки. |
|
|
|
Для эксперимента брались воздушно-сухие монолиты |
ма |
||
риупольских и бобриковских лёссовидных суглинков. Из |
них |
||
вырезались соответствующие |
образцы и укладывались в при |
||
боре на жестком сетчатом основании. Наверху образца поме щалась рабочая площадка, на которую с помощью рычага В передавалась нагрузка. Под этой нагрузкой образец грунта находился до полной стабилизации осадки. Замеры деформаций
производились мессурой. При стабилизации осадки снизу |
об |
||
разца подводилась вода |
и образец насыщался водой. Посто |
||
янство уровня свободной воды в |
приборе поддерживалось |
с |
|
помощью перевернутой |
колбы со |
скошенной трубкой. |
|
|
|
|
8 1 |
6.3ак.І2Г
Полученные результаты |
экспериментирования |
представле |
|||||||||||
ны в |
виде графика (рис. 40), |
на |
котором по оси |
абсцисс |
|||||||||
отложено время, |
а |
по оси ординат —соответствующая |
дефор |
||||||||||
мация, отнесенная к единице толщины образца. |
Сплошными |
||||||||||||
линиями обозначены деформации мариупольского, а |
пункти |
||||||||||||
ром - |
бобриковского лёссовидных суглинков. |
|
|
|
|
|
|||||||
При анализе экспериментального |
(рис. |
40) и теоретичес |
|||||||||||
кого материалов (рис. |
38) авторы пришли к выводу, |
|
что |
||||||||||
экспериментальные |
кривые |
/ |
и 2 |
по своему |
характеру поч |
||||||||
ти полностью совпадают с теоретическими кривыми |
/ |
и 2 |
; |
||||||||||
экспериментальные |
кривые |
3 |
и 4 |
соответствуют |
теорети |
||||||||
ческой |
кривой 3 |
; |
экспериментальная кривая |
5 |
занимает |
||||||||
среднее положение |
между теоретическими кривыми |
4 |
и |
5 |
, |
||||||||
более приближаясь |
к типу |
4 ; |
кривая 6 |
соответствует |
кри |
||||||||
вой типа 8 ; кривые |
7 |
я 8 |
соответственно |
приближают |
|||||||||
ся к кривым типа |
Р и |
10 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вообще же по заключению авторов увлажняемый грунт |
мо |
||||||||||||
жет испытывать как сжатие, так и разбухание, причем |
|
оба |
|||||||||||
эти процесса различно протекают во времени. |
Поэтому |
|
при |
||||||||||
непрерывном увеличении влажности зависимость объема грун
та от времени может изображаться различными |
графиками, |
|
основные типы которых могут быть получены на |
основании |
|
упрощенного статистического анализа явления - без |
расшиф |
|
ровки сложных деталей. |
|
|
9. О силах набухания грунтов |
|
|
В отличие от песчаных и лёссовых связные грунты |
при |
|
увлажнении увеличиваются в объеме, причем, как |
показали |
|
82 |
|
|
многочисленные эксперименты, набухание связных |
грунтов |
||
тем больше, чем меньше их влажность к моменту |
увлаж |
||
нения. |
|
|
|
Согласно теории проф. Терцаги и проф. Герсеванова, |
ос |
||
новная причина набухания грунтов при увлажнении |
заключа |
||
ется в упругих свойствах самого грунта, проявляющихся |
при |
||
уничтожении менисков, стягивающих частицы твердой |
фазы |
||
грунта. Указанное явление имеет место и в случае |
капил |
||
лярных сил (грунт с "защемленной" водой) и в случае |
ка |
||
пиллярного давления (грунтовая масса). Однако, по |
мнению |
||
проф. Покровского \ такое объяснение не |
является |
исчерпы |
|
вающим, так как не удовлетворяет случаю |
крулнодисперсных |
||
грунтов (песок, галька), в которых замена внутренних |
уси |
||
лий эквивалентной внешней нагрузкой не дает при |
разгрузке |
||
такого эффекта упругости, который наблюдается у |
|
глин. |
|
Г. И. Покровский полагает, что при разбухании связных грун тов (глин) в них кроме капиллярных сил возникают еще осо бые силы, вызываемые энергией смачивания поверхности ча стиц водой, находящейся между частицами грунта. Абсолют
ное значение этих сил находится в зависимости от |
степени |
дисперсности частиц. |
|
В результате некоторых теоретических предпосылок |
проф. |
Покровский приходит к формуле, устанавливающей |
зависи |
мость сил, возникающих у связных грунтов при их замачива
нии, от радиуса частиц, составляющих скелет грунта, |
объ |
|||||
емной деформации и некоторых постоянных: |
|
|||||
|
|
/° |
|
= |
Апа |
(42) |
|
|
СР |
rh V |
|||
|
|
|
|
|
||
где |
/рр —среднее значение |
давления, развиваемого |
силами |
|||
|
|
разбухания; |
|
|
|
|
|
А —постоянная, являющаяся отвлеченным |
числом, |
||||
|
|
обычно несколько большим единицы, и зависящая |
||||
|
|
от формы и взаимного расположения |
частиц |
|||
|
п |
( ~ А = 1); |
|
|
|
|
|
- постоянная, меньше единицы (примерно 0,1); |
|||||
|
Q — капиллярная постоянная воды, равная 75 |
дин/см; |
||||
|
Г |
—эффективный радиус частиц. |
|
|||
П о к р о в с к и й Г. И. |
О |
природе сил разбухания |
в |
глинах. "Почвоведение" |
№ |
2, 1 9 3 6 . |
|
8 3
Входящая |
в формулу (4 2 ) |
величина |
Д V |
равна |
|
|
|
|
|
Д ^ = -—у Ѵ' ' , |
|
|
|
(43) |
|
где |
Ѵх и |
Ѵг - объем грунта соответственно до и |
|
после |
|||
|
|
замачивания. |
|
|
|
|
|
Указанная |
зависимость (43) справедлива только |
|
тогда, |
||||
когда после замачивания конечное давление равно нулю |
и |
||||||
частицы грунта могут отойти одна от другой. Иначе |
обстоит |
||||||
дело, если та или иная причина препятствует |
раздвижению |
||||||
частиц. В этом случае вода не может проникнуть в |
|
щели |
|||||
между частицами и не произведет соответствующего |
смачи |
||||||
вания, |
а поэтому и энергия |
смачивания |
будет |
незначительна, |
|||
и, следовательно, силы набухания невелики. Достаточно внеш
нее давление снять, как вода станет проникать в щели, |
сма |
|
чивая все новые и новые поверхности. При этом |
продвиже |
|
ние воды может быть очень медленным из-за большой |
ее |
|
вязкости в узких щелях, а нарастание давления будет |
соот |
|
ветственно постепенным. |
|
|
Таким образом, в некотором интервале силы |
разбухания |
|
будут тем больше, чем больше разбухание. Это явление пря мо противоположно обычной упругости, при которой с увели чением разбухания силы разбухания уменьшаются.
С учетом этих соображений представляется небезынтерес ным экспериментально установить природу происхождения сил
набухания в зависимости от изменения условий опыта. |
|
Обычно метод подобного определения сил разбухания |
в |
принципе заключается в следующем: образец грунта заключа
ется в жесткую обойму |
(во избежание бокового |
расширения) |
||
и ставится в ванночку с водой. Получив дополнительную |
во |
|||
ду, грунт набухает. Величину набухания измеряют после |
ее |
|||
стабилизации. Затем, постепенно увеличивая внешнюю |
на |
|||
грузку, образец приводят к первоначальному объему. |
|
При |
||
этом считается, что усилие, которое потребовалось для |
при |
|||
ведения грунта к его первоначальному объему, равно |
|
внут |
||
ренним усилиям, освободившимся в грунте при его |
замачи |
|||
вании. |
|
|
|
|
Этот довольно распространенный метод не может |
считать |
|||
ся удовлетворительным. |
Во-первых, в грунтах все процессы |
|||
необратимы, поэтому и процесс набухания также |
необратим; |
|||
во-вторых, |
между грунтом и водой возможно взаимодействие; |
|
в-третьих, |
при набухании и при сжатии между грунтом |
и |
обоймой появляется трение. |
|
|
8 4