8.Начальный градиент напора.
Многочисленные опыты по фильтрации воды в песчаных грунтах подтверждают полную справедливость закона Дарси. Вместе с тем опыты с пылевато-глинистыми грунтами показывают систематическое отклонение от этого закона.
Так, в глинистых грунтах, особенно плотных, при относительно небольших значениях градиента напора фильтрации может не возникать (начальный участок кривой).
Увеличение градиента приводит к постепенному, очень медленному развитию фильтрации. Наконец, при некоторых значениях гидравлического градиента устанавливается постоянный режим фильтрации. Во многих случаях исключают из рассмотрения начальный криволинейный участок и закон ламинарной фильтрации для пылевато-глинистых грунтов принимают в виде.
Понятие начального градиента напора впервые установлено опытами Б. Ф. Рельтова и С. А. Роза и связывается обычно с проявлением особых свойств воды в глинистых грунтах, отмеченных в начале настоящего параграфа. С. А. Роза показал, что для плотных кембрийских глин начальный градиент напора может достигать очень больших значений, порядка 10…20.
При действующем градиенте напора меньше начального значения фильтрация в водонасыщенном грунте практически не возникает, а следовательно отсутствует возможность уплотнения грунта.
При расчетах осадок оснований мощность зоны уплотнения иногда ограничивают той глубиной, где выполняется условие
9.Эффективное и нейтральное давление в грунтовом массиве.
Механическая модель (см. рис. 2.8) наглядно демонстрирует, что в процессе уплотнения грунта в нем одновременно действуют две системы давлений: давление в скелете грунта, называемое эффективным, и давление в поровой воде, называемое нейтральным. Эффективное давление характеризует напряженное состояние скелета грунта. Под этим давлением грунт уже деформировался, т. е. уплотнился и упрочнился. Следовательно, такое давление эффективно сказывается на состоянии грунта. Нейтральное же давление не влияет на напряженное состояние скелета полностью водонасыщенного грунта, т. е. оно нейтрально по отношению к скелету грунта. Обозначим эффективное давление рd, а нейтральное давление pω. Руководствуясь выражением (2.19) можно записать p = рd + pω
Отсюда эффективное давление
рd = p – pω
где р — полное, или тотальное, давление, действующее в грунте.
Эти рассуждения справедливы только для грунта, полностью насыщенного водой. Если же поровая вода в грунте содержит воздух в растворенном виде или в виде пузырьков, то, как показали опыты, проведенные в ЛИСИ, после приложения к образцу грунта гидростатического давления он получал деформации, так как объем поровой воды, содержащей воздух, уменьшился. В таком случае давление в поровой воде нельзя считать нейтральным. Однако и в этих опытах гидростатическое давление передавалось частично на воду, заключенную в порах, и частично на скелет грунта.
10.Коэффициент бокового давления грунта. Модуль общей деформации.
Основными характеристиками сжимаемости грунтов являются модуль общей деформации Е или коэффициент относительной сжимаемости mv, коэффициент поперечного расширения (коэффициент Пуассона) v и коэффициент бокового давления ξ грунта.
Коэффициент относительной сжимаемости
При расчетах осадок уплотнения грунтов вместо коэффициента сжимаемости используется коэффициент относительной сжимаемости (mv):
(5.10)
Коэффициент бокового давления
Коэффициент бокового давления (ξ). В состоянии покоя, т.е. при отсутствии горизонтальных перемещений, он представляет отношение поперечных сжимающих напряжений к продольным при ех=еу=0, т.е.
(5.17)
Коэффициент поперечного расширения
Коэффициент поперечного расширения (коэффициент Пуассона) представляет отношение поперечных деформаций — относительных горизонтальных к относительным вертикальным, т.е.
(5.20)
Модуль общей деформации грунта
Модуль общей деформации грунта используется в качестве деформационного показателя и характеризует упругие и остаточные деформации. Модуль общей деформации является важной характеристикой, используемой для расчета оснований и сооружений по деформациям. Модуль общей деформации определяется в полевых и лабораторных условиях. Наиболее распространен способ проведения компрессионных испытаний с последующей их обработкой. В этом случае модуль общей деформации
(5.24)