ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 117
Скачиваний: 0
Формулы (6 8 ), (72) и (73) приводят к выражению
7 Г e r |
i |
- |
' |
W |
- |
(73) |
Tß |
||||||
Обозначая все величины, не зависящие' от |
Q , |
через О , |
||||
получаем |
|
|
|
|
|
|
F |
|
■ |
|
|
|
(74) |
Обозначив силу сцепления при |
<? |
= 1 |
через |
|
С , можем |
|
написать |
|
|
|
|
|
|
K - c f c . |
|
|
|
<75) |
||
В соответствии с этой формулой на рис. |
53 |
графически |
||||
изображен характер зависимости между влажностью и силами
сцепления, но только Q на графике выражен через |
объем |
|
ную влажность В . Из графика видно, что при остром |
кон |
|
такте и увеличении влажности силы сцепления растут до |
на |
|
чала вытеснения воздуха, заключенного в грунте. |
|
|
В естественных грунтах можно, конечно, ожидать |
одновре |
|
менного действия острого и тупого контактов. Степень |
пре |
|
имущественного влияния того или иного контакта |
определя |
|
ется относительными количествами соответствующих частиц,
что подтверждается переходными кривыми, |
расположенными |
||
на рис. 5 4 между кривой 1, |
соответствующей тупому |
кон |
|
такту (аналогично рис. 5 1 ), |
и кривой 2, |
соответствующей |
|
острому контакту (аналогично рис. 5 3 ). Наличие поверхно стных сил при остром контакте не меняет характера явления.
Для проверки найденных соотношений были |
произведены |
|
многочисленные эксперименты над различными грунтами, |
в |
|
которых устанавливалась зависимость сил сцепления от влаж ности. Для этого увлажненные цилиндрические образцы грун та ненарушенной структуры разрывались. По площади разрыва и общему усилию устанавливались силы сцепления (в кГ /см ^).
к |
к |
|
1 |
0,15
0.5
0,25
О
0,33 |
0,66 |
1 В |
Рис. 5 3 |
Рис. 5 4 |
1 0 3
Эксперименты показали совпадение теоретических предпо сылок с экспериментальными: с увеличением влажности силы
сцепления в глинистых грунтах падают (тупой |
контакт) |
и, |
наоборот, в песчаных грунтах растут (острый |
контакт). |
Од |
нако при полном насыщении пор песчаного грунта водой силы сцепления вновь надают до нуля.
Подтверждением рассмотренной теории является материал, |
||
полученный С.И. Синельщиковым в 1934 г.*, |
применившим |
|
метод микрофотографирования грунтов. |
|
|
Установка представляла собой комбинацию микроскопа |
и |
|
фотоаппарата (рис. 5 5 ). В качестве объектов |
исследования |
|
были взяты суспензии тонкого речного песка, |
палевого |
лёс |
совидного суглинка и черной юрской глины. Исследование за
ключалось |
в следующем: навеска грунта затворялась водой, |
|
тщательно |
взмучивалась и в виде капли суспензии |
переноси |
лась вначале на предметное стекло, а затем на |
предметный |
|
столик микроскопа, откуда и проектировалась на |
матовое |
|
стекло фотоаппарата. |
|
|
На рис. 56 представлены последовательно микрофотографии песка, лёссовидного суглинка, крупной пыли и мелкой пыли.
Рис. 55
* С и н ел ьщ и к о в С.И. Микрофотографическое исследование грунтов. "Почвоведение", 1 9 3 4 , т. № 3.
1 0 4
Нетрудно установить, что по форме частицы лёссовидного су
глинка в преобладающей массе подобны частицам песка |
и |
|
отличаются от них только размерами. Как в песке, |
так и |
в |
лёссовидном суглинке преобладающим, безусловно, |
является |
|
острый контакт. |
|
|
На рис. 57 представлены микрофотографии препаратов гли
нистых грунтов в воздушно-сухом состоянии. При |
высушива |
нии глинистых грунтов на поверхности отдельных |
групп |
частичек возникает водная пленка, которая под |
действием |
капиллярных сил (сил сцепления) стремится придать группам
1 0 5
частиц, как это видно на фото, форму шара. В местах сопри косновения этих групп имеется, конечно, тупой контакт. При дальнейшем высушивании группы частиц сближаются под дей
ствием капиллярных сил, тесно приближаются одна к |
другой |
||||||||
и образуют многогранники. При увлажнении группы |
частиц |
||||||||
раздвигаются и благодаря упругости вновь принимают |
форму |
||||||||
шара-*- \ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Определение сил сцепления в полевых условиях |
||||||||
Для определения в полевых условиях сил сцепления |
|
свя |
|||||||
занных грунтов автором |
в 1 9 3 4 |
г. |
был сконструирован |
при |
|||||
бор, в основу которого положен метод разрыва. Этот |
прибор |
||||||||
представлен на рис. 58 |
и состоит из двух цилиндров - |
|
внут |
||||||
реннего |
А |
и внешнего |
Б , причем внутренний диаметр |
ци |
|||||
линдра |
Б |
в своей нижней части равен внешнему |
диаметру |
||||||
цилиндра |
А |
. Между цилиндрами имеется некоторое |
прост |
||||||
ранство, благодаря которому при смещении цилиндра |
А |
по |
|||||||
вертикали относительно |
цилиндра |
Б |
можно освободиться от |
||||||
неучитываемого трения в нижней части цилиндра |
А . |
|
|
||||||
Если оба |
цилиндра заглубить в |
грунт, то некоторая |
|
часть |
|||||
грунта в виде цилиндрического столбика войдет в цилиндр А .
Здесь и в других главах книги |
проф. В. Г. |
Булычев |
|
уделяет большое внимание теории капиллярной |
связности |
||
дисперсных грунтов. Эта теория была первой попыткой |
объ |
||
яснить сцепление в грунтах на основе |
взаимодействия между |
||
минеральным скелетом и влагой. Следует отметить, что |
вы |
||
воды из этой теории сохранили свою силу для |
капиллярно- |
||
пористых грунтов, в которых молекулярные явления не |
игра |
||
ют основной роли. Вполне вероятно, что аппарат |
капиллярной |
||
теории может быть с успехом использован для решения |
ряда |
||
проблем механики глинистых грунтов, |
содержащих |
достаточ |
|
но крупные поры. Во всяком случае вопрос о влиянии струк
туры грунта и конструкции пространственных сеток |
капил |
|
лярных прослоек воды остается пока совершенно |
неразрабо |
|
танным. Также весьма слабо изучено совместное |
|
влияние |
сил менисков и создаваемого ими вакуума внутри |
|
капилляр |
но удерживаемой влаги на напряженное состояние |
и |
связ |
ность грунта.
Первые представления о молекулярном взаимодействии меж
ду скелетом и влагой, развитые проф. |
А. Ф. Лебедевым, из |
лагаются в части 1У книги. ( П р и м , |
р е д.). |
1 0 6 '
Назначение |
цилиндра |
Б - освободить от |
бокового |
трения |
цилиндр А |
при вытаскивании его вместе с |
грунтовым стол |
||
биком из общей массы |
грунта. Таким образом, если |
изме |
||
рять усилия, возникающие при отрыве грунтового столбика от массива, то нетрудно рассчитать и единичное давление, так как площадь места разрыва постоянна и равна площади попе
речного сечения |
полой части цилиндра А . |
|
|
|||
Методика |
экспериментирования заключается в |
следующем |
||||
(рис. 5 9 ): |
площадку грунта, на которой намечается провести |
|||||
испытание, |
следует |
спланировать так, чтобы |
горизонтальная |
|||
деревянная |
рама |
А |
, |
к которой прикреплена |
вертикальная |
|
металлическая рама |
ß |
, плотно прилегала |
к грунту. Рама |
|||
Аскрепляется с грунтом небольшими свайками В , распо
ложенными в углах рамы. Закрепив свайками раму, |
необхо |
|
димо заглубить в грунт основную часть прибора - |
рабочие |
|
цилиндры Г и Д |
. Для этого нажимная крестовина Е ус |
|
танавливается так, |
что всеми своими пальцами одновремен |
|
но опирается на оба цилиндра. Затем, вращая штурвал Ж на
жимного винта 3 , передают соответствующие усилия непо |
||
средственно через крестовину на цилиндры. Для того |
чтобы |
|
освободить внутренний цилиндр |
Г от бокового трения, |
не |
обходимо внешний цилиндр Д |
дополнительно вдавить в грунт |
|
на |
глубину, обусловленную прорезом в верхней части цилинд |
ра |
А ( h на рис. 5 8 ). |
1 0 7
Сщ/а?
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
а,г |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
!5 |
20 |
25 |
30w,% |
25 |
30 |
35 |
W |
Рис. 60 |
|
Рис. |
61 |
|
|
|
|
К% |
|
|
|
|
Разрыв осуществляется следующим образом: между нажим
ным винтом |
3 |
и крестовиной |
Е вставляется |
пружинный |
|||
динамометр |
И |
. Крестовина повертывается |
так, |
что |
вхо |
||
дит своими пальцами в прорези, имеющиеся в верхней |
части |
||||||
цилиндра |
Г . |
Вращая штурвал нажимного винта в обратную |
|||||
сторону, растягивают пружину динамометра, которая в |
свою |
||||||
очередь |
через крестовину тянет |
цилиндр Г |
вверх, до |
мо |
|||
мента отрыва столбика. Динамометр имеет специальный дви
жок, механически регистрирующий максимальное усилие |
раз |
||
рыва. |
|
|
|
Такой прибор, по сообщению проф, Кнорре, был |
впервые |
||
применен в |
1 9 3 5 г. при исследовании грунтов |
в |
месте |
предполагавшегося строительства плотины на Волге |
|
около |
|
Ярославля-*-. |
В этих испытаниях прибор оправдал себя |
пол |
|
ностью. На основе его показаний оказалось возможным |
по |
||
строить кривые зависимости сил сцепления от влажности. На рис. 60 изображена зависимость сил сцепления от влажности
для глинистого грунта, на рис. 61 - та же |
зависимость, но |
||
для сильно песчанистой глины. Характер этих кривых |
нахо |
||
дится в соответствии с изложенными выше |
теоретическими |
||
предпосылками. |
|
|
|
3. |
Капиллярное давление |
|
|
Наряду с теорией сил сцепления, разработанной |
проф. |
||
Г. И. Покровским, |
существует теория капиллярного давления, |
||
созданная несколько ранее профессорами К. |
Терцаги и |
Н. М. |
|
Герсевановым. Обе теории исходят из принципа отрицатель ного гидростатического давления, однако они значительно от личаются одна от другой. Если Г. И. Покровский исходит из наличия трех фаз в грунте, то К. Терцаги и Н.М. Герсеванов взяли за основу двухфазный грунт, у которого все лоры за -
1 0 8