Аналитическая зависимость

Аналитическая зависимость между коэффициентом порозности и давлением выражается следующим уравнением: остается постоянной, так как объем скелета не изменяется в течение всего опыта. Переменной величиной является полная высота образца h. Если при нагрузке в 2 кг\см2 высота образца была h2, а при нагрузке в 3 кг\см уменьшилась до величины h3, то соответствующее изменение коэффициента порозности будет: где Л и а — постоянные, взятые с компрессионной кривой. Величину, а называют коэффициентом уплотнения.

Предположим, что нам требуется рассмотреть явление, происходящее в грунте при возведении фундамента, увеличивающего нагрузку на него с 2 до 6 кг)см2, т. е. на 4 кг\см2. Ищем ординаты, соответствующие точкам Мд и Mv Они будут:

Пользуясь формулой (9), возможно заменить коэффициент порозности через влажность для глин и построить зависимость между изменением давления и изменением влажности.

Терцаги говорит, что „давление и влажность грунтов связаны между собой такой же определенной зависимостью, как усилия и деформации в твердых телах; единственная разница заключается в том, что сжатие грунта происходит постепенно, тогда как усилие, приложенное к твердому телу, почти немедленно вызывает соответствующую деформацию".

Для выяснения характера этой зависимости воспользуемся механической моделью, приведенной в труде проф. Н. М. Герсеванова „Динамика грунтовой массы".

На чертеже будем предполагать, что стальная пружина, упирающаяся нижним концом в дно цилиндра, а верхним концом в поршень, изображает собой грунтовый скелет; вода, заполняющая цилиндр, изображает грунтовую воду, объем воды в цилиндре — влажность грунта.

Загружая поршень нагрузкой в 2 кг\см2, мы видим, что эта нагрузка В первый момент времени целиком передастся на воду, находящуюся внутри Цилиндра, а пружина не будет испытывать никакого давления, затем начинается динамический процесс, заключающийся в том, что приложенное внешнее давление в 2 кг\см?, опирающееся вначале на воду, постепенно будет переводиться на пружину.

Передача давления на воду будет тем быстрее, чем меньше сопротивление, встречаемое водой, при прохождении через отверстие.

Таким образом мы можем различать в грунтовой массе, изображаемой вышеприведенной схемой на 45, две системы давлений, одна из которых, называемая системой, передается на скелет грунта—пружину, а другая система, называемая системой w, передается на воду — грунтовая вода. В течение некоторого промежутка времени, когда происходит динамический процесс, сопровождающийся вытеснением воды, в работу втягиваются обе системы. В какой-нибудь промежуточный момент этого процесса грунтовой скелет-пружина успеет воспринять только часть давления, что конечно отразится на его (скелете) свойствах, например на его сопротивлении силам трения. Таким образом, важнейшая задача механики грунтов заключается в изыскании таких способов и приемов, которые позволили бы в любой момент времени отыскивать давление от нагрузки фундамента сооружения, передаваемое как на скелет грунта, так и на грунтовую воду. В зависимости от соотношения между давлениями, передаваемыми на воду и на скелет грунта, находится устойчивость грунта в целом. Кроме того под действием двигающейся воды возникают совершенно новые динамические силы, оказывающие свое влияние на устойчивость грунта.