Сжимаемость грунтов

Сжимаемостью грунтов называют способность их уменьшаться в объеме (давать осадку) под действием внешнего давления.

Степень сжимаемости зависит от структуры грунта и является важной характеристикой механических свойств грунта, которая используется для расчета осадок зданий и различных сооружений.

Сжимаемость грунтов обусловлена изменением их пористости при приложении нагрузки и происходит за счет возникновения взаимных сдвигов частиц, уменьшения толщины водно–коллоидных пленок, отжатия воды в водонасыщенных грунтах и за счет разрушения кристаллизационных связей в сильно структурированных грунтах.

В связи с тем, что сжимаемость грунтов связана с уменьшением его пористости, в механике грунтов принято характеризовать сжимаемость грунта зависимостью коэффициента пористости e от уплотняющего давления P (рис. 8). Эта зависимость называется компрессионной и определяется в лабораторных условиях экспериментально в приборах двух типов:

- одометре (приборе одноосного сжатия с жесткими боковыми стенками обоймы, в которую заключен образец грунта), называемом также компрессионным прибором;

- стабилометре (приборе трехосного сжатия с эластичными боковыми стенками, в которые заключен грунт).

При относительно малых давлениях P < P_стр сжимаемость грунта может быть сравнительно небольшой, значительно меньшей, чем при больших давлениях. При изменении давления в практических целях заменяют зависимость между e и P прямолинейной, т.е. заменяют кривую на этом участке отрезком стягивающей ее хорды. Тогда из геометрических соображений получим:

,

где m₀ – коэффициент сжимаемости грунта, кПа^-1.

Для расчета осадок удобнее пользоваться коэффициентом относительной сжимаемости m_v, который равен:

, кПа^-1

где e₀ – начальный коэффициент пористости.

Показатель сжимаемости грунта m₀ (или m_v) необходим для расчета величин осадок зданий или сооружений. Для этих же целей нам нужны и показатели: E₀ (МПа) – модуль общей деформации и n - коэффициент относительной поперечной деформации. Однако E₀ и n используются как для расчета деформации оснований, так и при установлении распределения величин реактивных давлений под гибкими фундаментными блоками и плитами.

В одометре можно определить только один показатель – коэффициент сжимаемости m₀. В стабилометре мы имеем возможность непосредственно определить уже два показателя (m_v и n или E₀ и n).

Рис. 6. Прибор ПНЗ для определения величины набухания глинистого грунта

Рис.7. Общий вид устройства для определения усадки грунтов.

e

e₁

e₂

P_стр P₁ P₂ P, кПа

Рис. 8. Компрессионная кривая.

P_стр – структурная прочность грунта.