Приборы для компрессионных испытаний.

При испытании грунта на сжимаемость используют приборы с жесткими стенками (одонометры) для
обеспечения сжатия грунта только в одном наплавлении без возможности его бокового расширения, (рис..а.). Подобные граничные условия соответствуют в натуре сжатию отдельного слоя грунта под действием сплошной равномерно распределенной нагрузки (например, веса вышележащих слоев грунта, рис.б.). Нагрузку на поверхность грунта прикладывают отдельными возрастающими ступенями, так как чем больше будет уплотнен грунт предыдущей степенью нагрузки, тем меньше будут его деформации и требуется большая точность измерений.

h – первоначальная высота образа грунта.

Возьмем образец грунта 6 (рис.1),полностью насыщенного водой, и поместим его в металлическое кольцо одометра 4(высотой h).Кольцо поставим на фильтрующее днище 5 и установим поршень 2 с отверстиями. Одометр поместим в ванночку 3 с водой 1 для исключения капиллярного давления и предотвращения высыхания образца грунта. Когда грунт насыщен водой не полностью одометр окружают влажным пористым материалом, чтобы вода не испарялась из образца. Если к поршню одометра приложить давление р, высота образца уменьшится вследствие уплотнения грунта (уменьшения его пористости). При увеличении давления образец получит дополнительное уплотнение из-за изменения объема пор.

 

24. Компрессия грунта - уплотнение грунта под действием сплошной постоянной нагрузки без возможности бокового расширения.

Закон компрессии грунта формулируется так: изменение коэффициента пористости грунта пропорционально изменению давления.

de = - m ₀ dp

Компрессионная зависимость- зависимость между уплотняющими давлениями p и коэф.пористоссти l.  Компресс.кривая показ. степень сжимаемости грунта.

Возьмем образец грунта 6 (рис.1),полностью насыщенного водой, и поместим его в металлическое кольцо одометра 4(высотой h).Кольцо поставим на фильтрующее днище 5 и установим поршень 2 с отверстиями. Одометр поместим в ванночку 3 с водой 1 для исключения капиллярного давления и предотвращения высыхания образца грунта. Когда грунт насыщен водой не полностью одометр окружают влажным пористым материалом, чтобы вода не испарялась из образца. Если к поршню одометра приложить давление р, высота образца уменьшится вследствие уплотнения грунта (уменьшения его пористости). При увеличении давления образец получит дополнительное уплотнение из-за изменения объема пор.

Поскольку образец грунта в кольце не может иметь бокового расширения, изменение его пористости Δп под давлением p_i распределенным по площади А, найдем из выражения

Δп = s_i А /hА = s_i /h (1)

где s, - осадка от давления р,.

Объем твердых частиц в образце грунта до и после деформирования остается неизменным, так как действующее напряжение не может ощутимо изменить объем минеральных частиц. Объем твердых частиц в единице объема образца грунта составляет

m=1/(1+е₀),    (2)

где е₀— начальный коэффициент пористости грунта.

Делением левой и правой частей формулы (1) на выражение (2) получим изменение коэффициента пористости образца грунта Δе_i под действием давления р_i

Δе_i =(1+ е₀) s_i / h

Исключив величину Δе_i из начального значения коэффициента по­ристости е₀, найдем е_i  коэффициент пористости грунта при давлении р_i

е_i =е₀ - (1+ е₀) s_i / h       (3)

По значениям е_i для различных давлений построим кривую е -р (рис. 3.2, а) для грунтов, не обладающих структурной прочностью, получим компрессионную кривую - ветвь сжатия 1. Если теперь разгружать образец грунта, уменьшая давление ступенями, то будет наблюдаться обратный процесс - увеличение объема (набухание). При этом поршень одометра переместится вверх. Зная величину перемещения и руководствуясь формулой (3.2), можно построить ветвь набухания 2.

Кривую зависимости коэффициента пористости от давления 1 на­зывают компрессионной кривой, так как она характеризует сжимаемость грунта

Расположение ветви набухания ниже ветви сжатия свидетельству­ет о том, что грунт обладает значительной остаточной деформацией уплотнения. Ветвь набухания обусловлена упругими деформациями грунта и деформациями упругого последействия.

 

 

Рис. 3.2. Компрессионные кривые:

а-общая закономерность:

б- расчетная схема для определения коэффициента относительной сжимаемости; 1 - ветвь сжатия; 2 - ветвь набухания; e_i - коэффициент пористо­сти грунта при природном давлении p_i: е₂ — при максимальном ожидаемом давлении р₂