В зависимости от степени заполнения пустот в грунте водой различают схемы строения:

трехфазную (лист 7, рис. 2а) - поры грунта частично заполнены водой и в пустотах грунта имеется воздух;

двухфазную (лист 7, рис. 2а) - все поры грунта заполнены водой (грунтовая масса). щ

Специфические особенности структуры грунта выражаются во взаимном расположении частиц грунта, в размерах и формах частиц грунтового скелета, а также в положении воды в пустотах грунта (при частичном заполнении пор водой).

Различаются виды структуры грунтов: в зависимости от сохранности естественного строения грунта: естественная п нарушенная;

по форме частиц грунтового скелета: зернистая (песчаные грунты) и чешуйчатая (глинистые грунты);

по плотности строения (для песчаных грунтов): плотная (лист 7, рис. 5), рыхлая (лист 7, рис. 3)и средней плотности (лист 7, рис. 4);

по размерам пустот: микроструктура, когда пустоты не видны для невооруженного глаза (глины); макроструктура, когда пустоты в грунте заметны на-глаз (лёссовидный суглинок).

а) Физические характеристики грунта

Определяемые

л а б о-

Характеристики, р а т о р и и:

удельный вес грунта (7) - среднее значение удельного веса для песков 2,65, для глины 2,72;

объемный вес грунта (g) в несвязных (песчаных) грунтах определяется вдавливанием в грунт цилиндрического стакана определенного объема и в связных (глинистых) грунтах - способом парафинирования;

весовая влажность (W) - отношение (в процентах) веса воды, находящейся в порах образца грунта, к весу грунтового скелета того же образца определяется взвешиванием образца грунта естественной влажности и абсолютно-сухого.

Характеристики, получаемые подсчетом.

Вес грунтового скелета в единице объема груита (g„):

\+oWw

so 1 , л ni I

(I).

Пористость грунта - отношение (в процентах) объема пустот в образце грунта к полному объему образца:

п= 100 1 -

п = 100 / 1 -

7(1+0,01 W)

(2).

Коэфициент пористости (г) - отношение объема пустот к объему, занято.му грунтовым скелетом:

или Т(»+001У) 1 100 - п gw

Степень влажности (G) - отношение веса воды, находящейся в порах грунта, к весу воды при полно.м заполненип

(3).

пор того же грунта:

Gll9 или G=<»00- или л 100-л

G =

Ц-7 100-с

(4).

Числовое значение величины G может быть определено для любого грунта; практически применяется только для песчаных и супесчаных грунтов.

Таблица 75

Характеристики песчаных и супесчаных грунтов по степени плотности

Таблица 74

Характеристика песчаных и супесчаных грунтов по степени влажности

Степень плотности (D) для песчаных и супесчаных грунтов:

"max

где п„

max min

максимально ного грунта в %;

("max-")(iOO-"min) («max-«min) (ЮО-Л)

(5).

возможная пористость данного песча-

"min ~ " минимальная в %; п -то же, естественная в %. Консистенция (состояние) грунтов по влажности-песчаные грунты - твердое и текучее (плывучее) состояние; гли: нистые грунты - твердое, пластичное и текучее состояние. Пределы пластичности (по Аттербергу): нижняя граница пластичности - значение весовой влажности (Wa) на границе перехода из твердого состояния в пластичное (граница раскатывания);

верхняя граница пластичности - значение весовой влажности (IV f) на границе перехода из пластичного состояния в текучее (граница текучести).

Число пластичности (К): K=Wf-Wa

Таблица 76

Естественная консистенция глинистого грунта определяется в зависимости от значения пределов пластичности {Wa и Wf) и естественной влажности (W) грунта (лист 7, рис. 6):

текучее состояние грунта..... Wp < W

пластичное состояние грунта . . . < W < Wp

твердое состояние грунта..... W <

Гранулометрический или механический состав грунта определяется следующими способами: 1) ситовой анализ дчя определения содержания частиц крупнее 0,25 мм; 2) способ отмучивания для определения содержания частиц мельче 0,25 мм.

Таблица 77

Таблица 78

Результат механического анализа грунта по крупности частиц

Классификацию грунтов по результатам механического анализа см. стр. 120-121.

6) Механические характеристики грунтов

Зависимость пористости от давления

Принцип Терцаги базируется на предположении, что грунтовый скелет несжимаем.

Компрессионная кривая (лист 7, рис. 7) устанавливает связь между величиной давления на грунт и изменением коэфициента пористости [график е = /(р)], где pi - величина бытового давления;

р, -расчетное давление на грунт; Рл - pi = Др - дополнительное давление в грунте от сооружения, вызывающее его осадку.

Коэфициент уплотнения (о) характеризует способность грунта уплотняться под действием давления.

Численно

о = -Ь-»- = tgp . (7).

Р2 - Р1

Размерность коэфициента а - в см/кг.

На листе 7, рис. 8, даны три графика е =/(р) для грунтов разной уплотняемости в пределах заданного интервала давлений (ЛР = Ра - Pi).

Сопротивление грунтов сдвигу

Сопротивление грунтов сдвигу - сумма двух составляющих, . действующих одновременно: сопротивления трения - (зависит от величины нормального давления к плоскости сдвига); сопротивления сцепления (не зависит от давления).

В лаборатории удельное значение силы сдвига (р,) определяется при трех значениях нормального давления (р„) к плоскости сдвига.

Угол внутреннего трения (<р) и силу сцепления (с) определяют графически по данным лаборатории, исходя из формулы Кулона:

Р» = Рп tg <Р + с

Иа листе 8, рис. 1, дан график р, =/(р„). Точки 1, 2 к 3, соответствующие разным значениям нормального давления, обычно располагаются на одной прямой. Угол <р и удельная сила с определяются иэ чертежа.

Угол естественного откоса (ф) в грунтах, обладающих силами сцепления, всегда больше угла внутреннего трения; чем больше На листе 8, рис соответствующие

величина р„, тем меньше угол естественного откоса. 1, указгны величины угла естественного откоса, трем значениям нормального давления.

Определение сжимеемсети (поде-Тлвеости) грунта местной нагрузкой

(метод пробной статической нагрузки)

График зависимости осадки грунта от давления S= /(р) пг,и непрерывном возрастании загрузки с постоянной скоростью существенно отличается от аналогичного графика (лист 8, рис. 2 и 3), получаемого при испытании на сжатие металла (для удобства сравнения оси последнего графика повернуты на 90°).

Для грунтов начальный участок кривой от О до ро не является прямолинейным; в практике его принимают условно прямолинейным (зона прямой пропорциональной зависимости).

На графике S =/(р) нет характерного перегиба при достижении критической нагрузки.

«Условно разрушающей нагрузкой» (ркг) для грунтов принимается значение давления, при котором осадка будет порядка 70 - 80 мм (для квадратного штампа со стороной 50 - 100 см).

График S = /(р) для случая перерыва в процессе нагружения (лист 8, рис. 4) показьшает, что в грунтах осадка продолжается в течение некоторого времени после приложения нагрузки, даже если дальнейшего возрастания нагрузки не будет (Pi = cons/)-Время, в течение которого наблюдается увеличение осадки при постепенном ее затухании, называется периодом стабилизации осадки (?„).

Явление стабилизации и ее продолжительность в различных грунтах приведены ниже.

В песках (лист 8, рис. 5) наблюдаются большие скорости вначале, резкое затухание осадки и короткий период стабилизации (в чистых песках несколько дней).

В глинах (лист 8, рис. 5) наблюдаются малые скорости вначале, очень медленное затухание осадки и длительный период стабилизации (десятки и даже сотни лет; например, Исаакиевский собор в Ленинграде продолжает давать осадку в течение более ста лет).

Супеси и суглинки занимают промежуточные положения.

График S= /(р) при переменной нагрузке (лист 8, рис. 6) показывает следующее:

полная осадка грунта (Sg) под нагрузкой складывается из остаточной (Si) и упругой (Sg) деформации грунтов;

уменьшение действующей нагрузки вызывает упругую отдачу грунта, а увеличение нагрузки - дополнительную осадку.

Повторное нагружение (при незаконченном процессе стабилизации осадки) вызывает дополнительную осадку (AS).

Деформация грунта всегда несколько отстает от изменения нагрузки (явление гистерезиса в форме петель на графике).

Нормальный режим испытания грунта пробной нагрузкой определяется указанными выше особенностями работы грунта под нагрузкой.

Результаты испытания представляются в форме комплекса I рафиков (лист 8, рис. 7):

а) S = / (р); 6) S = / (О: в) р = / (/).

Испытание грунта на просадочность при замачивании (лист 8, рис. 8) проводится в грунтах, способных при случайном замачивании их водой давать значительные осадки (лёссовидные суглинки).

Оценка результатов опыта. Грунт считается просадочным при замачивании (см. стр. 154), если дополнительная осадка штампа от замачивания 3 см.

(Т)ГРАШИЧЕСКОЕ 0ПРЕДЕЛЕН.(2)ГРАФИН 5=Т(Р)ПРИ неУГЛА ТРЕНИЯ(у) СИЛЫ СЦЕПЛЕН.(сУПРЕРЫВНОМ ВОЗРАСТА-И УГЛА ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА нии НАГРУЗКИ С ПОС-

ТОЯННОЙ СКОРОСТЬЮ t

irPACDHH S-f(PinPM ИСПЫТАНИИ МЕТАЛЛА В МЕХАНИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТО

р, -Аавление при котором 6 ло прекращено кагружение to-период стабилизации t - время .S - осадка

is - осадка , JL

(4) графин&=Ар)для слу- (5)явление стабилиза

чаяперерыва в ПРОЦЕССЕ R РАЯПИЧНЫХ

НАГРУЖЕНИЯ

График P-fit)

ими В РАЗЛИЧНЫХ ГРУНТАХ

Величина ступени принята АР*0.5 нг-см время укладки ступени-1 час

период стабилизации

-3 часа

t-нагружение И-разгрузка (11-вторичная нагрузка

б) ГРАФИН S-f(P)npm ПЕ РЕМЕННОЙ НАГРУЗКЕ Р

нормальный грашикиспытания грунта пробной нагрузкой

испытание грунта ЧчА просадочность при замачивании

ИСПЫТАНИЕ ГРУНТА НАГРУЗКОЙ

Ласт 8