Компрессионная зависимость и ее анализ

Сжимаемость – способность грунтов изменять свое строение под нагрузкой за счет уменьшения пористости.

Определение основных показателей сжимаемости грунтов производится путем их уплотнения под нагрузкой без возможности бокового расширения в условиях одномерной задачи.

Сжимаемость под нагрузкой может быть двух видов: от воздействия постоянной нагрузки (уплотнения) и от действия динамической нагрузки (уплотняемость). При статической нагрузке уплотнение происходит, если структурные связи между частицами будут преодолены. При динамическом воздействии хорошо уплотняются маловлажные рыхлые песчаные грунты и неводонасыщенные грунты с жесткими контактами.

Сжимаемость грунта определяется экспериментальным путем. Основным прибором для лабораторного определения служит компрессионный прибор или одометр (рис 4.3).

Компрессия – это сжатие грунта без возможного бокового расширения.

Рис. 4.3. Схема одометра компрессионного прибора

(Схема одометра компрессионного прибора показана на рис. 4.3. Образец грунта 1. помешенный в металлическое кольцо 2, устанавливается на днище 3. Сверху на образец через штамп 5 с помощью нагрузочного устройства отдельными ступенями передается сила F, вызывающая в образце сжимающие напряжения σ=F/A, где А — площадь поперечного сечения образца. В днище и штампе имеются тонкие отверстия 4, обеспечивающие отток поровой воды при сжатии образца грунта или, наоборот, поступление воды в грунт при необходимых условиях испытания. Под действием силы F происходит вертикальное пере­мещение штампа, вызывающее осадку образца. Величина этих перемещений измеряется индикаторами часового типа 5, устанавливаемыми на штампе одометра. Чтобы уменьшить влияние силы трения деформирующегося образца грунта о стенки кольца, диаметр образца должен в три раза и более превышать его высоту.)

По результатам испытаний строим график компрессионной кривой (к к).

e = f(P)

1 – при возрастании нагрузки (ветвь сжатия);

2 – при разгрузке образца (кривая набухания или ветвь расширения).

На небольшом участке рассмотрим приращение нагрузки Р и получим соответственно е. Заменим дугу прямой и рассмотрим угол α.

е = ­ tgα Р

( - ) – с увеличением нагрузки α - уменьшается.

В дифференциальной форме:

de = ­ tgα Р

tgα= m_о и тогда de = ­ m_о dР -основная математическая форма закона уплотнения (компрессии).