КОМПРЕССИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ

 

Сжимаемостью грунтов называют способность грунтов уменьшаться в объеме (давать осадку) под действием внешнего давления. Степень сжимаемости и явления, происходящие при сжатии, зависят от характера и структуры грунта, условий, в которых находится или будет находиться исследуемый грунт.

Оценку деформации сжатия принято представлять зависимостью коэффициента пористости е или относительной деформации eот напряжения s, принимая допущение о том, что сжатие образца происходит только за счет изменения объема пор, а объем твердых частиц остается неизменным.

В соответствии с ГОСТ 12248-96 характеристики сжимаемости грунта определяются в компрессионных приборах (одометрах) или компрессионно-фильтрационных приборах, исключающих возможность бокового расширения образца грунта при его нагружении вертикальной нагрузкой N (рис. 9.1). Во время испытания при известном (созданном) напряжении s(s= N/A, A – площадь образца, А =40см²) фиксируется перемещение штампа, т.е. деформация D h образца высoтой h.

Рис. 9.1. Схема компрессионного прибора

 

По результатам компрессионных испытаний в механике грунтов принято строить зависимость изменения коэффициента пористости грунта е от сжимающих напряжений s (рис. 9.2, б), которую называют компрессионной кривой, реже строят зависимость вертикальной деформации eот напряжения s (рис. 9.2, а). Компрессионная кривая состоит из ветви уплотнения 1 (загрузки) при увеличивающихся сжимающих напряжениях и может иметь ветвь разгрузки 2 при уменьшающихся сжимающих напряжениях.

Для оценки сжимаемости грунтов обычно заменяют отдельные криволинейные участки графика 1 прямыми, что не приводит к большой погрешности, если диапазон s ^// - s ^/ небольшой (см. рис. 9.2, б). Тогда уравнение спрямленного участка компрессионной кривой приобретает вид

е= - а s + в, (9.1)

где а и в - параметры прямой.

Рис. 9.2. Графики зависимости относительной деформации (а)

и коэффициента пористости (б) грунта от напряжения:

1 – ветви уплотнения; 2 – ветви разуплотнения

 

Параметр а характеризует изменение коэффициента пористости при изменении напряжения; например, на участке от s ^/ до s ^// величину а определяют, используя уравнение (9.1), по формуле

. (9.2)

Величина а характеризует сжимаемость грунта в рассматриваемом диапазоне напряжений, является расчетной характеристикой и называется коэффициентом уплотнения (коэффициентом сжимаемости) грунта. При a >0,5 (0,05 ) грунт обычно считают сильносжимаемым, при 0,5≥ a ≥0,05 - среднесжимаемым, а при a <0,05 (0,005 ) - малосжимаемым.

Выпрямляя кривую разбухания, получим уравнение, аналогичное (9.1), в котором а заменяется на коэффициент разбухания

. (9.3)

В том случае, когда построен график связи деформаций e с напряжениями s (см. рис. 9.2, а), замена кривой s - e прямыми позволяет определить модуль деформации на каждом участке. В частности, на участке от s ^/ до s ^// модуль деформации (см. [2, 5])

,

где ξ – коэффициент бокового давления грунта, назначаемый по справочным данным либо определяемый в специальных опытах.

При вычисленных по зависимостям (9.2), (9.3) значениях коэффициентов уплотнения а или разуплотнения а _р модуль деформации Е или разуплотнения Е _р грунта находят по известному соотношению

Е (или Е _р) = . (9.4)

Учитывая, что для многих грунтов b(1+ е) @ 1, модули Е или Е _р допускается определять по приближенному соотношению

Е (или Е _р ) . (9.5)