Напряженное состояние грунта при компрессионных испытаниях.
Изменение
коэффициента пористости грунта е при
компрессионных испытаниях зависит не
только от величины вертикальных
нормальных напряжений
,
но и от горизонтальных
и
.
Проф.
Н.М. Герсиванов предположил, что
коэффициент пористости в любой точке
грунтовой массы зависит только от суммы
всех нормальных напряжений
,
действующих в этой точке. Это предположение
хорошо подтверждается опытами для
полностью водонасыщенных неуплотненных
грунтов.
Выделим
элементарный параллелепипед в слое
грунта, загруженном сплошной нагрузкой.
Грунт в таком слое будет находиться в
тех же условиях, что и при компрессионных
испытаниях. Так как боковое расширение
грунта отсутствует,
.
Из условия симметрии задачи следует,
что
.
В соответствии с законом Гука при объемном напряженном состоянии:
, (2.0)
где:
Е
- модуль продольной деформации грунта;
- коэффициент поперечной деформации
грунта.
Рис. 2.8. Напряженное состояние грунта при сплошной нагрузке (и в одометре)
СНиП рекомендуют принимать следующие значения коэффициента Пуассона:
пески
и супеси ....................................................
;
суглинки...............................................................
;
глины....................................................................
.
Подставляя
в ( 2 .0)
и
,
получим:
, (2.0)
где
. (2.0)
Величина
называется
коэффициентом бокового давления грунта
в состоянии покоя.
Сумма нормальных напряжений равна:
.
Следовательно:
. (2.0)
Подставляя это выражение в ( 2 .0), получим второе выражение для компрессионной зависимости:
. (2.0)
Проф. Н.М. Герсиванов выдвинул гипотезу о том, что коэффициент пористости грунтовой массы в каждой точке зависит от суммы нормальных напряжений, действующих по граням элементарного параллелепипеда. Как показали исследования, это положение справедливо для большинства водонасыщенных грунтов с несжимаемым скелетом.
Уравнение ( 2 .0) называется принципом гидроемкости:
сумма главных напряжений определяет изменение коэффициента пористости грунта в рассматриваемой точке.
Название принципа объясняется тем, что для водонасыщенных грунтов коэффициент пористости обусловливает и влажность грунтов.
Строго говоря, величины и не являются постоянными, а зависят от наряженного состояния грунта. Однако, учет их переменности усложняет расчеты, не всегда их уточняя. Поэтому в инженерной практике эти величины принимаются постоянными.
Измерения бокового давления грунтов показали, что коэффициент бокового давления меняется в пределах:
для песков.......................................................
;для пылевато-глинистых грунтов..................
.
Определение модуля деформации грунта
При
определении осадок фундаментов в
качестве деформационной характеристики
грунта используют модуль общей деформации
,
характеризующий упругие и остаточные
деформации. Его определяют различными
методами: по компрессионной кривой,
испытанием грунта статической нагрузкой,
с помощью прессиометров и др.
Рассмотрим определение модуля общей деформации по компрессионной кривой.
В соответствии с формулами ( 2 .0) и ( 2 .0), имеем:
. (2.0)
Здесь:
-
коэффициент относительной сжимаемости
грунта ( 2 .0);
-
коэффициент сжимаемости грунта ( 2 .0);
-
начальный коэффициент пористости
грунта.
Приравнивая правые части ( 2 .0) с учетом, ( 2 .0):
получим:
.
Если обозначить
, (2.0)
то
; (2.0)
. (2.0)