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

2. Деформация грунта как функция его состояния

Поведение грунта под нагрузкой, как мы видели,

зависит

от абсолютной величины сжимающей силы и от условий,

в

которых находится сжимаемый грунт. Если грунт имеет

воз­

можность бокового расширения, то при увеличении

сжима­

ющей силы деформация быстро возрастает и вскоре

наступа­

ет разрушение. Если же возможность бокового

расширения

исключена, то тем же нагрузкам будут соответствовать

зна­

чительно меньшие деформации и разрушение грунта

наступит

несравненно позднее. При этом и характер разрушения

будет

совсем иной: если в первом случае разрушение

произойдет

от нарушения структуры грунта, т. е. от сдвигов его в

сто­

роны, то во втором случае разрушение произойдет от

раз­

давливания частиц грунта.

Конечно, кроме указанных факторов на

зависимость объема

грунта от давления влияют еще и другие

факторы. Одним

из

них является состояние грунта

к моменту сжатия. Это

со­

стояние, как мы знаем, может

быть различным в зависимо­

3) случай трехфазного

грунта

(скелет + вода

+

воздух,

т. е. грунт с "защемленным" воздухом).

Для каждого из этих состояний грунта выведены

зависи­

мости, достаточно точно отражающие особенности,

наблюда­

емые в натуре. Не был исследован только один случай

наи­

более часто встречающегося двухфазного состояния

грунта

(скелет + вода, т. е. грунтовая масса), ранее подробно

рас­

смотренный профессорами Терцаги и Герсевановым

П о к р о в с к и й

Г. И. и Б у л ы ч е в В. Г.

О

сопротивлении грунтов сжатию в зависимости от

содержания

воды и воздуха. Труды ВИОС. Сб. № 6, 1935 .

2 Г е р с е в а н о в

Н .М .

Основы динамики

грунтовой

массы, рассмотрим практическую сторону вопроса, т. е.

ме­

тод и прибор, позволяющие одновременно устанавливать

ка­

пиллярное давление, коэффициент уплотнения, модуль

упру­

гости и коэффициент фильтрации грунтовой массы. Все

эти

характеристики, как известно, необходимы для расчета

де­

формируемости грунтов.

1) приборы, устраняющие

возможность бокового

трения

сжимаемого образца грунта

о стенки сосуда;

ность.

Первый тип приборов (обычно

более сложной

конструкции)

используют преимущественно в

экспериментальных

работах

научного характера. Второй же тип (конструктивно

более

простой) широко применяют на производстве, такие

приборы

есть почти в каждой грунтовой лабораторий.

Описываемый

ниже прибор второго типа сконструирован автором

(рис. 7 9 ).

тественную влажность^.

До испытания на компрессию необходимо иметь

следующие

данные, характеризующие физические свойства грунта:

1)

весовую влажность

W ;

Gw \

2)

объемный вес грунта

естественной влажности

Исследуемый

грунт помещается в латунное кольцо

А ,

верхняя

часть которого

Б предназначена для фильтра.

Ра­

бочая площадка

В

распределяет нагрузку по всей

поверх­

ности образца.

Рычаг

Г

с десятикратным отношением плеч

служит для создания необходимого давления на грунт;

ван­

ночка

Д - для замачивания грунта водой; мессура

Е

—

для измерения деформации грунта; стойка Ж -

для

крепле­

ния мессуры; скоба

3

с прижимным винтом -

для

преду­

помещен шарнир рычага. Все указанные детали

прибора

смонтированы на

кронштейне

К

, который может

быть при­

креплен либо к капитальной стене, либо к специально

сде­

ланному фундаменту.

Сохранение в образце естественной влажности

является

одним из основных условий,

определяющих результаты испы­

тания, поэтому необходимо, чтобы операция заглубления

ла­

тунного

кольца

А в грунт заняла

не

более

1 0 -1 5

мин,

в

течение которых влажность не может существенно

изме­

ниться.

Заполненное грунтом кольцо с тщательно

выровненными

верхней и нижней поверхностями ставится в центр

ванноч­

ки Д

непосредственно на кронштейн

К , причем

между

грунтом и кронштейном прокладывается слой

фильтроваль­

та кладется слой фильтровальной бумаги, на которую

насы­

пается мелкий песок (величина зерна 0 ,2 5 -0 ,1 мм).

Песча­

ный фильтр можно заменить пористым камнем.

ра - рабочую площадку В и рычаг Г

, под которым

в

Величина, характеризующая влажность образца,

может

отклоняться от естественной влажности

в пределах +2%.

углубление площадки

В укладывается стальной

шар Л ; за­

тем на стойке Ж

укрепляется мессура.

Для внесения поправок на деформацию прибор вместе

с

фильтром необходимо обычным способом тарировать. В

каче­

стве окончательных поправок берут средние цифры из

пяти­

шести наблюдений.

При испытании в первую очередь определяют

капиллярное

Г

закрепляют прижимным винтом,

чтобы на грунт не

пе­

редавалось добавочное

усилие. Когда

набухание грунта

ста­

новится невозможным,

в ванночку Л

для снятия

капилляр­

ного

давления наливается

грунтовая

вода. Замачивание

про­

изводят до тех пор, пока

вода не выступит поверх

образца,

маги, заложенной между рабочей площадкой В и

латунным

кольцом

А .

Если во время замачивания образца мессура

показывает

набухание, это свидетельствует о том, что рычаг

Г недо­

статочно

закреплен. В этом случае необходимо

добавочно

Замочив образец, капиллярное давление определяют,

посте­

пенно нагружая рычаг Г грузами по 0,5 кГ/см^

вплоть

сжатия (осадку). Та нагрузка, которая потребовалась

для

уравновешивания внутреннего давления в образце

грунта, и

есть

. После этого

определяют зависимость объема грун­

та от сжимающего усилия. В этом случае абсолютные

вели­

чины нагрузок и количество ее ступеней определяют в

соот­

ветствии с

условиями

будущего строительства и

эксплуата­

ции грунта

основания.

При определении компрессии необходимо обращать

особое

внимание на то, чтобы деформация после каждой

загрузки

была стабильна. Изменять нагрузку следует только

тогда,

когда

есть

полная уверенность в стабилизации осадки.

При

рекомендуемых размерах образца (диаметр 5 ,1 3 см,

толщина

1 см) полная стабилизация наступает тогда,

когда

мессура

в течение 24 ч

не показывает какие-либо изменения

осад­

ки. Данные испытаний заносятся в журнал (форма № 1).

О б р а б о т к а

р е з у л ь т а т о в

и с п ы т а н и я .

Капиллярное давление Р^. определяется непосредственно при­

бором и устанавливается из данных формы №

1 как

верти­

При определении коэффициента

уплотнения

а

предвари­

тельно обработанные данные из формы № 1 переносятся

в

форму № 2, назначение которой-определить

коэффициент

по­

ристости с

для

каждой

ступени нагрузки

Р

и коэффици­

ент

уплотнения

d

. Коэффициент

пористости

Сп определя­

ется

по формуле:

А / /

(

.

о

(92)

ң

Коэффициент уплотнения

а

определяется

по формуле

Р

-

Р

(9 3 )

~п~1

' /7

Расчет модуля деформации

Е0 осуществляется по

формуле

проф. Герсеванова:

£

=

( 1 -

4

) ( 1 + 2 4

) . 1 + А

,

(94)

1

+ £

а

где

£

- коэффициент

бокового

давления

для

данного

грунта;

О. - коэффициент уплотнения;

А —вспомогательная величина.

Для

краткости первый

множитель формулы (94)

обознача­

ется через

коэффициентуЛ уQWmiui)':

ß

=

(1 - 4

)

(1

+

2 4

)

(95)

1 + 4

Для

удобства расчета

величины

А

и модуля

деформации

Е0 составляется форма

№ 3.

Форма № 3

Лабораторный номер грунта _ _ _ _ _ _ _ _

Ресчет величины

Расчет

модуля деформации

р,

г-

При­

1+ 4

1 +4

ме—

кГ/см1 £

а аР А = е+ар 1 + А

а

а

ча—

’

( 9 6 )