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

и Ладная

,

Молекулярная

--------

вода

в°до

Молекулярный

лочек воды, удерживаемых молекулярными силами,

колеблет­

ся в іфеделах от 0 ,2 5 до 0 ,5 мк, а давление,

которым

прижаты первые слои воды к поверхности частиц,

может

отличными от свойств свободной воды и приближаются

к

свойствам твердого тела.

Однако по мере удаления частицы

от поверхности свойства

оболочки меняются и быстро

при­

обретают сначала свойства вязкого тела, а при удалении

на

расстояние около 0,5 мк

—свойства свободной воды.

Ис­

кулярной воды в дисперсных грунтах возможно только в

том

случае, когда в дисперсной массе имеются участки с

мень­

шей или большей толщиной оболочек, тогда молекулярная

во­

да начинает медленно передвигаться от частиц,

имеющих

большую толщину оболочек, к частицам, имеющим

меньшую

толщину оболочек. Этот процесс будет продолжаться до

мо­

мента полного выравнивания толщины оболочек во всей

мас­

се системы. Это свойство молекулярной воды проф.

Лебедев

сформулировал следующим образом; равновесие

молекулярных

сил, развиваемых поверхностью любой формы,

образуемой

одной частицей либо системой частиц, наступает лишь

после

того, когда толщина слоя молекулярной воды

уравнивается

тенсивностью как к поверхности

В - В , так

и к

поверхности

С - С

.

Между частицей

А ,

расположенной

посредине,

и поверхностью

В - В

возникнут молекулярные

силы притя­

жения

а 'а ' .

Такие же силы возникнут между частицей А

и поверхностью

С ~ С,

т. е. силы

а-О. . Поскольку

час­

тица

А

находится на равном расстоянии от С-С и

В ~ В ,

то, естественно,

силы

CL

и

а'

равны.

Согласно

схеме

(см. рис.

11 1 ),

силы,

приложенные к частице

А ,

будучи

ствие различного расположения поверхностей у

контактов

частиц в грунте действие этих сил в разных

направлениях

будет всесторонне стягивать частицы и связывать

их между

собой, уменьшая при этом пористость дисперсного

грунта,

а

следовательно, увеличивая его плотность. Получающаяся

при

обозначается через Рс . Индекс

£

говорит о том,

что

величина

Р£ находится в зависимости от степени

сближе­

ния частиц скелета, т. е. от его плотности, выражаемой

че­

рез

с .

Напомним, что в первый период развития

механи­

ки грунтов

(концепция проф. Терцаги)

силы связности припи­

сывались капиллярному давлению

Р к , которое, как

это

бу­

дет видно из последующего, принципиально отличается

От

сил

Р£ .

время благодаря сближению частиц грунт станет

приобретать

связность —наступление такого момента обычно

связывают

с наступлением предела текучести

(рис. 1 1 2 ) .

Дальнейшее

высушивание или механическое внешнее воздействие

силой

Р на грунт приведет к дальнейшему сближению частиц,

а

следовательно, к возрастанию молекулярных сил между

обо­

лочками связной воды —в этом случае грунт

приобретает

свойство пластичности. Проф. А. Ф. Лебедев,

рассматривая

этот вопрос (сжатия и набухания),

предложил очень интерес­

ную и убедительную схему, которая способна полностью

об­

рисовать эти два процесса (рис. 113). Представим

себе,

что мы имеем две частицы А п

В, сближенные

между

собой на расстояние менее двойного радиуса действия

моле­

контакта во внешнюю часть оболочки. Однако

выдавливанию

этой воды

будут сопротивляться

молекулярные силы, исходя­

щие от слоя молекулярной воды, располагающегося

вокруг

частицы и ограниченного поверхностью

d b c

.

Действитель­

но, как это видно из рис.

116,

например,

на точку Ь

А

будет

действовать притяжение

Ь § , исходящее

от частицы

, и

притяжение

Ы

- от частицы

В . Порождаемая при этом

равнодействующая

b f

, будучи направленной прямо

про­

тивоположно силам

выдавливания,

стремится

загнать

обрат­

но выдавливаемую воду. Если произвести разгрузку, то,

ка­

залось бы,

равнодействующая

b f

загонит обратно

выдав­

ленную воду и расстояние

между частицами

А

и Б

станет

прежним. Однако, как показывает опыт,

раздвижка

частиц

произойдет неполностью, т. е.

кроме упругих деформаций бу­

дут еще и остаточные

(рис. 114).

По проф. Лебедеву,

это явление находит объяснение в том,

что, сближая частицы силами

Р£

Р

, мы порождаем

и увели­

чиваем молекулярные силы

(см. рис. 113),

которые при

удалении сил Р остаются стягивающими силами,

не

позво­

ляющими равнодействующей

b f

загнать всю выдавленную

сипами

Р воду.

Возвратится только то количество воды,

которое

будет соответствовать

вдавливающей силе

b

f — Ре ,

b f

и Р £ .

Таким образом, если взять образец грунта на пределе

те­

кучести толщиной h , поместить его

в жесткий

пористый

сосуд и начать его сжатие увеличивающимися нагрузками

Р ,

мы получим логарифмическую кривую зависимости

АР

от

Р

, обозначенную на рис. 11 4 кривой

А В Р -

главная

ределенные значения Р

и АЛ

, а

следовательно, и

опре­

деленное значение

Р £

,

увеличивающееся при увеличении Р.

Представим себе, что мы довели уплотнение образца

дис­

персного грунта до точки

В

и после

этого

вместо

того,

чтобы увеличивать нагрузку, стали ее уменьшать,

доведя

до нуля. Оказывается, кривая набухания при этом

не

будет

совпадать с главной ветвью деформации, займет

положение

B C D

и благодаря возникшим внутри силам связности

Ра не

возвратится

в точку

А

,

Интересно,

что

кривая

B C D де­

лится на два характерных участка:

В С

—почти

горизон­

тальную и

C D —круто поднимающуюся вверх.

Наличие

участка

В С

объясняется

сопротивлением сил

Р £

расклини­

вающему действию равнодействующей

b f

(см. рис. 113). Не

менее интересно и то обстоятельство, что при

повторном

загр ужении кривая

D E К

занимает некое

третье

положение