Закон уплотнения грунтов

Сжимаемость заключается в способности грунтов изменять своё строение на более компактное за счёт уменьшения пористости. (под влиянием нагрузки, при уменьшении влажности, при коагуляции и других воздействиях)

Сжатие может происходить под воздействием кратковременных динамических нагрузок и от продолжительных статических, которые называют компрессионными.

Сжатие грунтов

Сжатие грунтов зависит от давления, влажности и коэффициента пористости.

Графически эти связи : e = f(p) изображают в виде кривых, называемых компрессионными.

Рис 3.1 Компрессионные кривые

1 - кривая уплотнения

2 - кривая набухания

е = W_max ^. γ_s

Коэффициент пористости изменяется при осадке слоя грунта под нагрузкой. Осадку измеряют с помощью прибора одометра, в котором исключено боковое расширение грунта.

Рмс 3.2 Схема одометра

Верхний и нижний диски могут иметь отверстия для удаления не связанной жидкости. По объёму удаляемой жидкости наблюдают за изменением пористости грунта, т.к. все поры в водонасыщенном торфе заполнены водой.

Коэффициент пористости е–это отношение объёма пор к объему твёрдых частиц.

e_i – коэффициент пористости при i - той нагрузке.

e _i = e ₀ (Δn _i /m), где

е₀ – начальная пористость; ∆n_i - изменение объёма пор от начала приложения нагрузок до P_i ;

∆n _i = S _i ·F

S_i – полная осадка образца при i - той нагрузке (P_i), измеренная от начала нагружения.

,

где F-площадь сечения образца; h-начальная высота. Отсюда:

По значениям коэффициента пористости e_i строят компрессионные кривые.

В полулогарифмических координатах (e=f(ln P)) изменение е будет линейным ( для давлений превышающих структурную прочность материала, P₀).

Рис 3.3 График зависимости e=f(ln P)

Тангенс угла наклона полулогарифмической кривой к оси давления, характеризующий сжимаемость грунтов в большом диапазоне давлений, называется коэффициентом компрессии C_e

При малом изменении давления (Р₁-Р₂) не прибегая к логарифмированию, с достаточной практической точностью можно считать, что e_i =e_o- tgα P_i ,

где tgα - характеризует сжимаемость грунта на участке Р₁-Р_2. .

Рис 3.4 Спрямление кривой сжимаемости в малом диапазоне давлений

m₀= tgα,

где m_o – коэф. сжимаемости

,

обозначим действыющее давление Р ₂ - Р ₁ = Р, тогда:

Т.е. коэффициент сжимаемости равен отношению изменения коэффициента пористости к величине действующего давления.Отсюда:

e_i=e₀-m_0*P_i