Особенности сжимаемости песчаных и глинистых грунтов

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

Степень сжимаемости и явления, происходящие при сжатии, зависят от характера и структуры грунта.

Сжимаемость песчаных грунтов невелика и зависит от их гранулометрического, минералогического состава и плотности сложения. Сжатие песчаных грунтов связано с взаимным перемещением отдельных зерен, а при больших давлениях - и с их раздроблением. Сжатие этого типа грунтов протекает быстро и независимо от влажности. Структура легко нарушается при воздействии динамических нагрузок.

Вибрация, облегчая смещение частиц относительно друг друга, способствует уплотнению несвязных грунтов. Вибрация оказывает на грунт действие, аналогичное возрастанию нагрузки, вследствие чего процесс уплотнения называется вибрационной компрессией. Виброуплотняемость несвязных грунтов зависит от дисперсности, формы зерен И их окатанности. Наибольшей виброуплотняемостью обладают мелкозернистые пески. Пески, состоящие из окатанных частиц, в большей степени способны к виброуплотнению, чем угловатые.

Сжимаемость глинистых грунтов зависит от большого числа факторов, главнейшими из которых являются:

· химико-минералогический состав скелета и порового раствора;

· структура грунта — дисперсность, форма частиц и характер их поверхности, пористость и микротрещиноватость, прочность структурных связей;

· текстурные особенности — ориентация частиц, слоистость, включения и т. п. При сжатии глинистых грунтов происходит изменение их структуры и текстуры.

Изменение структуры и текстуры глинистых грунтов при компрессии складывается из:

· уменьшения общей пористости;

· уменьшения размера пор и изменения их формы;

· изменения размеров микроагрегатов и частичного их разлома;

· переориентация глинистых частиц.

Скорость сжатия глинистых грунтов зависит от влажности грунта и от мощности сжимаемого слоя.

При полном насыщении образца водой скорость сжатия грунтов до известной степени определяется их водопроницаемостью. Графически зависимость пористости (или влажности) от давления изображают компрессионной кривой .

Следует отличить компрессию грунта от более общего понятия - сжимаемости . При компрессии исключена возможность бокового расширения грунта.

25. Компрессионные испытания грунтов: назначение, порядок проведения, получаемые расчетные показатели

Сжимаемость грунтов – зависимость изменения коэффициента пористости от изменения внешнего давления, так называемая компрессионная зависимость, которая характеризует уплотненность грунтов. Уплотняемость грунтов характеризует уменьшение расстояния между частицами грунта, уменьшение объема пор. В результате сжатия плотность грунта увеличивается, а объем пор уменьшается. Сжимаемость грунтов изучают в лабораторных условиях, на приборе одометр, который представляет собой мет.цилиндр, в верхней и нижней части которого установлен перфорированный поршень для удаления воды, содержащейся в порах грунта. Прибор исключает боковое расширение, поэтому уплотняемость происходит за счет уменьшения объема пор.

Порядок проведения: Испытание заключается в том, что образец грунта в рабочем кольце подвергается уплотнению постепенно возрастающим давлением, прикладываемым ступенями. Рост давления вызывает изменение высоты образца грунта, которое регистрируется индикатором и записывается в тетрадь. После приложения каждой ступени давления показания индикаторов следует регистрировать через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30; 60 минут. Находят осадку грунта S(мм), как среднее отчетов правого и левого индикатора. Пользуясь формулой (H-высота кольца), находят е(коэф.пористости) при данном напряжении, и строится компрессионная кривая при Р=100;200;300 кПа.

Поскольку в практике строительства давление на грунта основания зданий и сооружений не превышают 100-300кПА, то отрезок можно заменить прямой линией и записать: e_i=e₀tga*P_i(3), e_i=e₀-m₀P_i(4)

tgα=e₁₀₀e₃₀₀/P_i=m₀ – коэффициент сжимаемости. Продифференцируем полученное уравнения и получим закон уплотнения: de_i=-m₀dp_i закон уплотнения.

При небольших изменениях давления коэффициент пористости прямо пропорционален изменению внешнего давления, при этом знак – указывает на уменьшение объема пор. Коэффициент сжимаемости m₀-изменение коэффициента пористости на единицу действующего давления. Из уравнения 2 и 4 получаем: m_V=S_i/(H+P_i) – коэффициент относительной сжимаемости.

Характеристиками сжимаемости являются: коэффициент сжимаемости m₀, МПа¹(изменение коэффициента пористости на единицу действующего давления); коэффициент относительной сжимаемости m_V, МПа^-1; модуль общей деформации Е_о, МПа и структурная прочность грунта Р_стр, Мпа.