Сжимаемость глинистых грунтов

1. Компрессия образцов грунта нарушенной структуры. Ве­личина сжимаемости таких образцов, как правило, больше, чем естественных, так как в них отсутствуют цементационные свя­зи, а водно-коллоидные связи не претерпели процессов старе­ния. Компрессионные кривые описываются полулогарифмической кривой в диапазоне нагрузок от 0,5 до 100 кг/см².

2. Компрессия ненарушенных образцов. Компрессионные кривые имеют более сложную форму, обусловленную наличием до­полнительных, структурных связей. Можно отметить характерные типы компрессий. При испытании грунтов ненарушенной струк­туры при малых нагрузках может иметь место более пологий участок зависимости. Это обстоятельство обусловлено или структурными связями, которые препятствует уплотнению или предварительным переуплотнением грунта с последующей разгрузкой (рис.28).

Рис. 28 Испытание переуплотненного грунта на сжатие

Если грунт склонен к набуханию (при заливке образца водой), после разгрузки конечная плотность может оказаться меньше первоначальной (рис.28 точка D).

3. Влияние коэффициента водонасыщения. При малом коэффициенте водонасыщения возможно сообщение воздуха с атмос­ферой, и сжатие грунта происходит в основном, без удаления воды и без сжатия воздуха. При наличии защемленного воздуха процесс сжатия сопровождается сжатием воздушных пузырь­ков с частичным растворением их в воде вследствие повышения давления, а также отток воды из грунта. Если грунт нахо­дится в состоянии грунтовой массы, то сжатие происхо­дит только при условии удаления воды из пор, поэтому здесь большую роль играют условия оттока воды.

Переслаивание песчаных слоев, как более водопроницаемых, с глинистыми слоями, улучшает условия оттока воды из сжимающих глинистых грунтов. Поэтому сжатие такой толщи происходит быстрее, чем сжатие однородной гли­нистой толщи.

4.Многократное нагружение. Если после приложения нагрузкам образец разгрузить, то объем несколько увеличится за счет обратимой деформации. При повторном нагружении образу­ется более пологая линия, которая в дальнейшей примет очер­тание главной ветви (рис. 29). При большом числе циклов нагружения и разгружения остаточные деформации уменьшаются и грунт превращается в упругое тело (рис. 29).

Рис. 29. Многократное загружение грунта

Сжимаемость песчаных грунтов

В песчаных грунтах развитие деформаций во времени при­нимает другой характер. При приложении нагрузки деформация происходит практически мгновенно, и далее объем грунта ос­тается постоянным. Действие статической нагрузки вызывает незначительное уплотнение песчаных грунтов, обусловленное некоторым перемещением зерен, причем это перемещение тем меньше, чем меньше их окатанность. Раздробления зерен при применяемом диапазоне нагрузок практически не происходит и на сжимаемость не влияет.

Малая деформируемость песчаных грунтов обусловлена силами трения, действующими по контактам между частицами, которые препятствуют их перемещению; при этом увеличение внешнего давления приводит к увеличению сил трения. Поэтому даже для песков рыхлого сложения существенного уплотнения стати­ческой нагрузкой не наблюдается.

Уплотнение песчаных грунтов может быть значительным при увеличении содержания глинистой и пылеватой фрак­ции, а также когда песчинки покрыты пленками воды или коллоидами.

Интенсивно уплотняются песчаные грунты под действием виб­рации. В этом случае силы трения между частицами резко уменьшаются и частицы перемещают­ся в положение, соответствующее более плотному сложению грунта.

Рис. 30. Уплотнение песчаного грунта под воздействием статической нагрузка и вибрации

На рис. 30. показано сравнительное поведение песчаного грун­та при действии статического давления Р и вибрации (g -ускорение колебаний).