Основные сведения о грунтах. Терминология, классификация, оценочные критерии свойств и характеристик, пригодность в инженерно-строительной деятельности, страница 7

1 – индикатор; 2 – жесткое кольцо с грунтом; 3 – пористые штампы читается так: изменение коэффициента пористости пропорционально изменению давления. Знак минус показывает, что пористость при уплотнении грунта уменьшается, а m₀ – коэффициент уплотнения, характеризует деформативность грунта, чаще деформативность оценивают приведенным коэффициентом сжимаемости .

При принятых обозначениях осадка грунта в приборе (при невозможности бокового расширения) выражается формулой .

Характеристика m_v используется при определении осадки методом эквивалентного слоя и при расчетах фильтрационной консолидации водонасыщенного грунта. Действующие нормы рекомендуют для расчета осадки другую характеристику – модуль деформации – Е₀ (МПа). Определение Е на одометре (через m₀ и m_v) дает большие ошибки – модуль отличается от действительного в 5 – 10 раз, поэтому его определяют по результатам испытания грунта штампом, определяя Е₀ по формуле

,

где v – коэффициент Пуассона;  р – давление на грунт, передаваемое штампом;

19

b – ширина (диаметр) штампа, w=0,88 - для квадратной формы штампа,w=0,8, - коэффициент для круглой формы штампа; s₀ – осадка штампа, до которой зависимость S=f (p)  сохраняется линейной.

Возможно и применение для этой цели прессиометра – прибора, опускаемого в скважину и обжимающего ее стенки. В практике местных изыскательских организаций прессиометр не используется.

При давлении на грунт 200 – 300 кПа значения Е₀ можно принимать для грунтов:

малосжимаемых 50 МПа;

среднесжимаемых- 50 – 20 МПа;

сжимаемых – 20 – 10 МПа;

сильносжимаемых < 5 МПа.

При выполнении задачи 1(контрольная работа 2) значения Е₀ принимаются в зависимости от вида грунта по табл. 11.

Из этого следует, что использование компрессионного прибора для определения деформационных характеристик грунта нецелесообразно; рекомендуем использовать одометр только для определения относительной просадочности e_sl методом одной или двух кривых.

Закон фильтрации

Если поры грунта заполнены водой, то внешнее давление передается на воду, вызывая ее отжатие из пор – фильтрацию. Процесс уплотнения, сопровождаемый отжатием воды, называется фильтрационной консолидацией.

Время, в течение которого происходит процесс осадки, определяется параметрами  v, p, e, m_v. Здесь v – скорость фильтрации, равная

v = к_ф i ,

где к_ф – коэффициент фильтрации, равный скорости воды,  м/сут при i =1; i – градиент, равный разности напоров (давлений) в воде на длине фильтрации.

Коэффициент фильтрации определяют на приборах КФ-01; значения к_ф для крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем > 50 м/сут., для песчаных – в зависимости от крупности частиц - 5 – 50 м/сут.; для пылеватых песков и супесей 0,1 – 1 м/сут. и для суглинков < 0,1 м/сут.; для глины - к_ф < 0,01 м/сут; суглинки и глины относятся к водонепроницаемым грунтам.

 20

Закон прочности

Разрушение грунта есть следствие действия касательных напряжений, преодолевающих прочность связей между частицами, однако сами частицы при этом не разрушаются.

В опытах на срезных приборах устанавливают предельное сопротивление грунта срезу (t_u). Оно зависит от прикладываемого давления р и параметров прочности  с, j.

Схема срезного прибора показана на рис.3, график зависимости t_u= f (p) на рис.4.

Уравнение прямой при сдвиге t_u= ptgj + c характеризует закон прочности, для неконсолидированного  грунта он запишется в виде

, где р_w- давление в воде (поровое или нейтральное давление); с – удельное сцепление (кПа); j - угол внутреннего трения (градус).

Ориентировочные значения этих параметров -  для крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем j = 43⁰ , песчаных грунтов (в зависимости от плотности сложения) j = 26 – 40⁰. Значениями с в этих грунтах можно пренебречь. Необходимые для инженерных расчетов прочностные (с и j) и деформа-

21

тивные  - Е ₀  характеристики грунтов, рекомендуемые нормами для глинистых грунтов, даны в табл.8, для песчаных - в табл. 10.