Структурная прочность

Выше была рассмотрена деформация грунта, не обладающего структурной прочностью, т. е. уплотняющегося под действием даже небольшого давления. Такое явление обычно свойственно очень слабым грунтам.

В большинстве случаев грунты природного сложения уплотнены давлением вышележащих слоёв. В результате уплотнения частицы грунта сблизились и между ними образовались водно-коллоидные связи. В процессе длительного существования грунтов при определённых условиях в них дополнительно могли возникнуть хрупкие кристаллизационные связи. Суммарно эти связи придают грунту некоторую прочность, которую называют структурной прочностью грунта p_str.

При давлении меньшем структурной прочности (p<p_str), когда оно воспринимается водно-коллоидными и кристаллизационными связями, уплотнение практически не развивается. Лишь при p>p_str происходит уплотнение грунта. Установить точно значение структурной прочности затруднительно, так как частичное нарушение структуры грунтов происходит уже при отборе образцов, кроме того, при сжатии образца разрушение структуры происходит вначале в отдельных наиболее напряжённых точках контактов частиц даже при незначительных давлениях. По мере увеличения давления разрушение в точках контактов быстро возрастает, и процесс переходит в стадию уплотнения грунта во всём объёме образца (рис. 3.4.а.).

Рис. 3.4. Компрессионные кривые грунта, обладающего структурной прочностью, в простой (а) и полулогарифмической (б) системе координат.

Более чётко выявляется начало первичного сжатия грунта при использовании компрессионной кривой, построенной в полулогарифмических координатах (рис. 3.4.б). В этом случае компрессионной кривой первичного сжатия будет прямая СД. Продолжение этой прямой вверх до пересечения с горизонтальной (пунктирной) линией ЕС', соответствующей значению начального коэффициента пористости е_о, позволяет найти величину р_о, которую можно рассматривать как значение структурной прочности.

Структурную прочность грунта можно также определить по результатам изменения бокового давления грунта при испытании его в приборе трёхосного сжатия (по Е.И. Медкову) или по моменту возникновения давления в поровой воде.

Уравнение компрессионной кривой с определённым приближением может быть представлено, как показал К. Терцаги, в виде логарифмической зависимости:

, (3.11)

где А, р_о, с - параметры, определяемые по трём точкам экспериментальной кривой, т. е. из решения трёх уравнений (2.11) с тремя неизвестными.