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

ся в прямой зависимости от комбинаций составляющих

их

фаз (сухой грунт или грунтовая масса), а также от

типа

грунта (песчаные, глинистые). С точки зрения

прочности

ящий из скелета и воздуха, заполняющего поры. В

случае

большой плотности (малой пористости) сухой грунт

может

выдерживать значительные сжимающие и сдвигающие

усилия,

сопровождаемые ничтожными деформациями.

О

водостойкости и водоупорности сухого

грунта

говорить

не приходится, так как одновременно с насыщением

водой

грунт переходит либо в трехфазное состояние, либо в

состо­

яние грунтовой массы.

В случае, когда двухфазный грунт состоит из скелета

и

воды, его строительные свойства зависят от типа.

Известно,

что песчаные грунты несравненно более крулнодисперсны ,

чем глинистые. Поэтому в песчаных грунтах роль воды,

за­

полняющей поры, ничтожна из-за их большой

водопропускной

способности. Вода, заполняющая поры, свободно уходит

при

сжатии- и не оказывает никакого влияния на

стабилизацию

деформаций. Другими словами, крупнодисперсный грунт,

на­

сыщенный водой, по строительным свойствам близок к

сухо­

му. Деформации при сжатии и сдвиге у этихгрунтов в

зна­

чительной мере зависят от естественной плотности.

С точки зрения строительных свойств поведение

грунтовой

массы мелкодисперсного грунта значительно отличается

от

поведения крупнодислерсного.

Если при увлажнении и последующем высушивании

крупно-

дисперсные грунты дают ничтожные величины набухания

и

усадки, то в мелкодисперсных грунтах эти величины

столь

значительны, что с ними нельзя не считаться.

Объясняется

это тем, что в первом случае из-за больших размеров

пор

грунта

излишняя вода при сжатии вытесняется сейчас

же,

Здесь и далее под дисперсностью понимается та

или

иная раздробленность. Так, если грунт состоит

из

ным,

и наоборот. Грунт, состоящий из зерен

крупно­

стью

более ІО "4 см, относится к грубодисперсным

си­

стемам, а из зерен крупностью 10"5 „ ю~®

см -

к

коллоидно-дисперсным.

детельствует о том, что нагрузка в крупнодисперсной

грун­

товой массе сразу же воспринимается твердой фазой,

иначе

говоря, реакция возникает только в скелете, тогда как

в

мелкодисперсной грунтовой массе нагрузка в первый

момент

воспринимается водой и только по мере ее вытеснения

по­

степенно передается скелету. Затухание осадки и

отражает

собой процесс восприятия нагрузки твердой фазой.

Таким образом, строительные свойства грунтовой

массы

как двухфазной системы мелкодисперсного грунта мало

изу­

чены и требуют детального и всестороннего

обследования

всех обстоятельств, влияющих на прочность грунта.

Наличие третьей (газообразной) фазы значительно

ослож­

няет определение прочности грунта, причем положение

усу­

губляется еще и тем, что, как уже говорилось,

трехфазный

и с "защемленным воздухом". В обоих случаях вода,

распо­

лагаясь преимущественно в местах контакта частиц

грунта,

создает дополнительные внутренние усилия (сцепление),

ко­

торые упрочняют грунт.

По теории, разработанной проф. Г. И. Покровским,

влияние

сил сцепления на прочность трехфазных грунтов различно

и

находится в зависимости от дисперсности, формы частиц

и

ния в крулнодисперсных (песчаных) грунтах значительно

от­

личается от

эффекта сцепления в грунтах

мелкодисперсных

(глинистых).

В первом случае с увеличением влажности величина

силы

сцепления сначала растет до некоторого максимума,

затем

при полном насыщении грунта водой быстро падает. Во

вто­

ром случае,

наоборот, увеличение влажности уменьшает

ве­

личину силы сцепления, максимальное значение которой

со­

ответствует влажности, приближающейся к нулю.

Если в крупнодисперсных грунтах абсолютные

величины

сил сцепления ничтожны и не превышают 0 ,5 кГ/см2 ,

то

в

20 кГ/см2 .

Деформации трехфазного грунта

различны,

и находятся

в

зависимости от соотношения воды

и воздуха

в его порах.

Ес­

определении влажности могут оказать влияние на

оконча­

тельные результаты. К таким факторам в первую

очередь

необходимо отнести: случайность, нехарактерность

исследу­

емого образца для массива грунта, высушивание или

увлаж­

нение образца до анализа, ошибки при взвешивании и

ошибки

при вычислении.

Весовая

(природная)

влажность может быть

определена

следующим образом: металлический или стеклянный

сушиль­

ный стакан тщательно протирают и взвешивают. Затем в

не­

го помещают куски исследуемого грунта весом

2 0 —4 0

г.

после чего стакан вновь взвешивают. Для удаления

из

грун­

та воды стакан на 4 —6 ч помещают в сушильный шкаф.

Во.

избежание

отделения химически связанной воды

температура

не должна превышать 105°С .

После высушивания закрытый стакан с грунтом

помещают

в эксикатор (сосуд с обезвоженным воздухом), где

он

и

остывает до комнатной температуры. Затем стакан

с

высу­

шенным грунтом вынимают из эксикатора и вновь

взвешива­

ют. Во всех случаях взвешивание необходимо производить

на

технических весах с точностью до 0 ,0 1 г.

Расчет

влажности

IV (в %) производится по

формуле

И /= — ^-----^ -1 0 0 ,

(1)

где

ß

О д

D \

- вес сушильного стакана;

Bt - вес сушильного стакана с

влажным грунтом;

ß s—вес сушильного стакана с

высушенным грунтом.

3.

Объемный вес

При любом инженерно-техническом расчете, связанном

с

грунтами,

необходимо

знать

их объемный вес.

Без

этого

не­

ных работ.

Массив грунта независимо от того, подлежит ли

он выбросу при

отрытии котлована, засыпке при

возведе­

нии насыпи,

предназначается ли он для

основания

сооруже­

ния, должен

быть

обследован и для него

должно быть опре­

ктуры либо уменьшает, либо увеличивает вес грунта

в

еди­

нице объема, т. е. изменяет его объемный вес.

Объемный вес предпочтительно определять на

сравнитель­

но больших образцах грунта и непосредственно в поле.

Это

особенно важно для песчаных грунтов, малые образцы

кото­

рых очень трудно взять

без значительного

нарушения струк­

туры.

При определении в поле объемного веса песчаных

грунтов

обычно поступают так: в исследуемый грунт погружают

от­

резок трубы большого .диаметра или бездонную коробку

из

листового железа. Грунт, заполняющий трубу или

коробку,

осторожно вынимают и взвешивают с точностью

до

100 г.

Объем грунта при этом должен быть не менее

0 ,2 5

м3. Та­

ким образом, объемный вес грунта определится как

частное

от деления веса грунта

Q. на его объем

V

:

зѵ = а

(2)

При определении объемного веса связанных

глинистых

грунтов необязательно применять трубу, коробку или

какое-

либо иное приспособление, удерживающее грунт в

определен­

ной форме. Необходимый образец правильной формы

можно

вырезать непосредственно из естественного монолита.

В

случае, если определить плотность грунта в поле по

каким-

либо причинам невозможно, вырезанный из массива

монолит

ненарушенной структуры

и естественной влажности

заливают

рабории

вырезают образец весом не менее 1 5 0 -2 0 0 г, слег­

ка обрабатывают его ножом, чтобы на поверхности не

было

изъянов,

в которых может остаться воздух, и вновь

парафи­

нируют.

После этого образец взвешивают на

технических

весах с

точностью 0,1 г и опускают в стакан