Сжимаемость грунтов на приборах

Грунты и основания гидротехнических сооружений

профессор, д.т.н. П.Л.Иванов /избранные главы/

Сжимаемость грунтов на приборах трехосного сжатия.

Рис 1.29. График связи напряжений s₁ и s₂ = s₃, продольной e_z и объемной e_v деформации грунта в стабилометре:
1 — при всестороннем сжатии;
2 — при росте только напряжений s₁

Оценку сжимаемости грунтов на приборах трехосного сжатия производят по величине объемной деформации грунта e_v = DV/V, где DV — приращение объема образца, имеющего начальный объем V. В стабилометрах изменение объема образца определяют путем измерения объема жидкости, входящей (или выходящей) в камеру прибора обычно с помощью волюметров. В приборах с независимо управляемыми тремя главными напряжениями e_v находят по величинам перемещений каждого штампа, как e_v = e_x + e_y + e_z. Следует отметить, что при компрессионных испытаниях e_v = e_z.

При создании в трехосных приборах всестороннего сжатия (s₁ = s₂ = s₃), как и в случае компрессионных испытаний (см. рис. 1.12), с увеличением сжимающих напряжении наблюдается затухающий характер развития объемных деформаций (рис. 1.29, кривая 1).

В стабилометрах можно создавать достаточно широкий диапазон видов напряженно-деформированного состояния грунта и различные пути нагружения образца грунта. При более интенсивном нарастании напряжений s₁, например (рис. 1.29, а) при переходе от всестороннего сжатия (s'₁ = s'₂) к возрастанию s₁ при постоянном s'₂ = s'₃ , будет наблюдаться, как и в случае одноосного сжатия (см. рис. 1.12), все более интенсивное развитие продольных деформаций e_z образца, переходящих в разрушение при s₁_пр. Объемная деформация e_v продолжает при этом вначале накапливаться, но с приближением к моменту разрушения может развиваться различным образом (рис. 1.29, б). В зависимости от вида и состояния грунта объемная деформация может начать уменьшаться (кривая 2'), т. е. наблюдается разрыхление грунта, или может продолжать накапливаться, даже с большей интенсивностью (кривая 2").

Таким образом, в результата развития деформаций сдвига (формоизменения) происходит дополнительное уплотнение или разрыхление грунта. Эти явления, называемые иногда дилатансией, более подробно рассмотрены в § 1.4. На приборах с тремя независимо управляемыми главными напряжениями можно воспроизвести любой возможный в натуре путь загружения и вид напряженного состояния грунта. Характер развития объемных деформаций получается таким же, как рассмотренный для случая испытания грунта в стабилометре, но добавляется некоторое влияние изменения среднего главного напряжения s₂