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

ею быть, так как обладает пористой структурой. Однако

в

этом случае деформацию нельзя считать стабилизовавшейся.

Во многих точках контакты будут перенапрягаться и

мате­

риал системы (скелет) будет испытывать пластическую

де­

формацию. Конечно, эти пластические деформации приведут

к

нет равной нулю. Это обстоятельство свидетельствует

о

том, что деформация во

времени должна делиться на

два

пе­

риода, соответствующих

упругой и пластической

деформа­

не менее современные исследования показали, что

"вторич­

ная

консолидация"

или вернее "ползучесть", связанная с нею

во

многих случаях, должна приниматься во внимание.

Д в у х ф а з н а я

с и с т е м а

№1 .

Известно,

что реальные дисперсные

системы в большинстве

случаев

(грунты, торфы)

содержат в своих порах такое

количество

воды, что вода,

в

отличие от

только что

рассмотренного со­

стояния, влияет

на

свойства

этих систем.

системы, т. е. расположиться в самых узких местах

пор.

Отдельные объемы воды около точек контакта

оказываются,

таким образом, изолированными друг

от друга,

а воздух или

точнее газ, находящийся в остальной

части

пор,

свободно

сообщается с атмосферой. Такое состояние

системы

проф.

Герсеванов, как уже говорилось,

назвал системой с "защем­

ленной" водой.

При наличии в системе "защемленной" воды начинают

дей­

ствовать капиллярные силы. Эти

силы, как показано

было

ют дополнительное сжатие частиц, а это свидетельствует

о

том,

что

в таких системах скелет оказывается

подвер­

женным действию не только внешних, но и внутренних

сил.

Если

это

так,

то формула (1 2 6 )

должна

быть переписана:

d p

Е ° = ~ds~ = а

+

’

(127)

где

К - силы сцепления, отнесенные к единице

поверх­

ности.

К

Из формулы

(1 2 7 ) видно, что,

если значение

велико,

то изменения

Р

будут мало влиять на величину

Ей и систе­

му можно будет считать до известной степени

линейно-де-

формируемой. На рис. 91 дана кривая П.

зависимости

с

от

Р в сопоставлении с состоянием, рассмотренным

ранее

(кривая I ).

Таким образом, чем больше силы сцепления, тем

ближе

система к линейно-деформированному телу. Качественная

ка­

ртина зависимости деформации от времени будет

находиться

в соответствии с рис. 124, хотя количественная

сторона мо­

жет

быть

совсем

иной, так как величина сил

сцепления

(как показали исследования проф. Покровского и

автора)

может сильно изменяться в зависимости от скорости

дефор­

маций.

Б у л ы ч е в

В, Г, и П о к р о в с к и й Г, И. Труды

БИОС. Сб. № 1,

19.38.

1 6 1

Т р е х ф а з н а я

с и с т е м а .

Третье

состояние

дисперсных систем является основной темой

дальнейшего

подробного рассмотрения.

Однако в данном разделе

это со­

стояние рассматривается также с общих позиций.

При увеличении влажности система

может дойти до

такого

состояния, при котором некоторое (а

иногда очень

значи­

тельное) количество воздуха (точнее

газа) оказывается ок­

руженным прослойками воды. Такой газ, по выражению

проф.

Крынина,

называется "защемленным". Из физики

известно,

что газы

при сжатии не имеют остаточных деформаций,

сле­

ли с одной стороны имеется избыток давления, равный

Р ,

то следствием этого явится некоторое изменение

кривизны

менисков, ограничивающих прослойку воды

(рис.

9 2 ).

При

этом один мениск приобретает радиус кривизны,

равный ра­

диусу узкой части капилляра, а противоположный

мениск

может стать плоским (и даже выпуклым).

Противодавление, развиваемое в этом случае

капиллярны­

ми силами, будет равно:

=

(1 2 8 )'

Гл

где

ос - капиллярная постоянная;

R - радиус капилляра.

В первом приближении можно допустить, что число

про­

слойков воды на

единице длины канала равно числу частиц,

укладывающихся на этой длине1,

т. е. 1 /2 R

, поэтому гра­

диент давления, выдерживаемый прослойками воды,

будет

равен

J = d P T R ~ ~ ^ '

(1 2 9 )

Полагая, что для воды

DL-

75 дин/см

и

беря для при­

мера величину

R = 0 ,0 0 1 см,

получим,

что

J =75

кГ/см3.

Отсюда выходит,

что напряжение в 75 кГ/см3

на слой

в

Последующие исследования проф. Герсеванова

совместно

с автором показали, что образование пузырьков

воздуха

(газа)

в поровой воде в первую

очередь происходит в

круп­

ных порах и только затем в более мелких порах. При

даль­

нейшем рассмотрении это

будет изложено более подробно.

Рис.

92

1 см

такой системы

не в состоянии выгнать "защемленный"

газ из поровой воды. Следовательно, при сжатии такой

дис­

персной системы значительная часть нагрузки может

лечь

на "защемленный" газ.

Если поровая вода, содержащая "защемленный" газ,

сооб­

щается

с атмосферой

и капиллярного давления

в ней нет, то

давление внутри пузырька "защемленного" газа должно

быть

примерно

Р — ^

R

едини­

Пусть в этом случае объем "защемленного" газа в

це объема системы равен

V и пусть

S

означает сжатие

единичного слоя. Тогда исходя из закона

Бойля-Мариотта

можно написать

І а

F\ -

а +

R

(130)

здесь

атмосферное

давление;

Р -

давление на систему;

Р

5 -

деформация от давления

Из выражения (1 3 0 ) следует

І а

P a + P + l g

(131)

Из структуры формулы

что

зависимость

(1 3 1 ) вытекает,

между деформацией и давлением выражается гиперболой.

Для модуля сжатия

Е0 получается при этом такое

выра—

жение:

d P

=

(1 3 2 )

d S