Стенки капиллярной трубки

Стенки капиллярной трубки

Переходя к грунтовой массе, мы можем отождествить стенки капиллярной трубки со скелетом грунта, а воду в трубке с капиллярной водой, заполняющей поры грунта, причем будем считать, что мениски могут образовываться только на поверхности грунта, соприкасающейся с наружным воздухом. Внутренние мениски, образующиеся вследствие зажатых между частицами грунта пузырьков воздуха, во внимание не принимаются.

Величина подъемной силы мениска, отнесенная к квадратной единице

где а — некоторая постоянная, определяемая физиками в размере 7,7 мг/мм, т. е. эта сила обратно пропорциональна радиусу кривизны мениска. Минимальный радиус мениска равняется половине диаметра капиллярной трубки, отсюда следует: чем диаметр трубки меньше, тем подъемная сила мениска больше.

Поверхность уровня воды ab или a1b служит границей между зонами отрицательных и положительных давлений.

Таким образом уменьшение величины капиллярного давления с рк до рк произошло вследствие увеличения давления по поверхности ab, которое можно осуществить или путем приливания слоя воды высотою (Т— Н) или путем непосредственного давления поршнем, нагруженным силами р, равными весу слоя воды в объеме ab ab.

Давление поршня на приведенном выше примере, так же как и давление от фундамента в некоторый момент времени, передается на воду (система w).

Приведенный пример наглядно показывает действительность изменения величины капиллярного давления после приложения нагрузки.

Дл более отчетливого представления о роли и поведении капиллярных сил воспользуемся механической моделью, приведенной проф. Н. М. Герсевановым в статье „Механические модели, освещающие работу грунтовой массы в основаниях сооружений", напечатанной в Бюллетене ВИОС № 2.

Предположим, что мы имеем сосуд АВ, заполненный водою и закрытый свободно движущимся поршнем С. Между поршнем и дном сосуда помещена стальная  пружина, отождествляемая в дальнейшем со скелетом грунта, вода отождествляется с грунтовой водой, а ее объем с влажностью. Вся модель целиком представляет собою грунтовую массу.