Компрессионная зависимость.

Уплотнение грунта сплошной постоянной нагрузкой называется компрессией грунтов (Рис. 3.1.). При этом деформации грунта могут развиваться только в одном направлении и никакие силы, кроме внешней нагрузки, не действуют (одномерная задача).

Для испытания грунта на сжимаемость применяют приборы с жёсткими стенками (одометры) для обеспечения сжатия грунта только в одном направлении (без возможности его бокового расширения). Компрессионное сжатие грунта оценивается изменением коэффициента пористости при изменении сжимающих напряжений в скелете грунта. Поскольку образец грунта в кольце не может получить бокового расширения, изменение его коэффициента пористости e_i под давлением p_i, распределённым по площади A, найдём по выражению:

, (3.1)

где e_o - начальный коэффициент пористости,

Δe_i - изменение коэффициента пористости,

ΔV_п - изменение объёма пор,

V_s - объём твёрдых частиц.

(3.2)

где А - площадь кольца одометра,

s_i - осадка от давления p_i.

Объём твёрдых частиц в единице объёма образца грунта m остаётся практически неизменным и составляет . (3.3)

Тогда . (3.4)

Подставляя уравнения (3.2) и (3.4) в уравнение (3.1), получим выражение:

. (3.5)

Эта формула позволяет определять коэффициент пористости грунта для любого приложенного давления. По значениям e_i для различных давлений p_i можно построить кривую зависимости коэффициента пористости от давлений, которую называют компрессионной кривой.

Закономерность изменения коэффициента пористости, установленная К. Терцаги, развита многими отечественными учёными (Н.М. Герсевановым, Н.А. Цытовичем, Н.Н. Масловым, М.Н. Гольдштейном и др.).

Рис. 3.3. Компрессионные кривые.

а) общая закономерность:

1 – нагружение,

2 – разгрузка;

б) расчётная схема для определения коэффициента относительной сжимаемости.