В механике грунтов степень влияния ползучести скелета грунта на процесс его консолидации обычно связывается с двумя основными факторами: природной уплотненностью (консистенцией) грунта и степенью его водонасыщения.
Следует отметить, что степень влияния фильтрационных процессов и ползучести скелета грунта на процесс его консолидации (при любой степени водонасыщенности) отчетливо прослеживается по результатам лабораторных испытаний на образцах — близнецах грунта — различной высоты, но в одинаковых условиях их дренирования. Если полученные результаты не зависят от h, делается однозначный вывод, что процесс консолидации целиком определяется ползучестью скелета грунта.
В противном случае проявляется как фильтрационная консолидация, так и ползучесть скелета грунта. Эта особенность была использована (Н.Н.Маслов, 1949 г.) для прогноза времени консолидации грунтовых оснований сооружений. Сущность методики заключается в следующем. Известно, что согласно теории фильтрационной консолидации, когда полностью не учитывается влияние ползучести скелета грунта, имеет место весьма важное соотношение, при котором время уплотнения двух слоев пропорционально квадрату отношения их мощностей:
t2=t1∙[h2/h1]2
где t1 и t2 — время консолидации образцов грунта высотой h1 и h22 соответственно.
В реальном случае, когда на процесс консолидации грунта влияет ползучесть его скелета, это пропорциональность нарушается и формула приобретает иной вид:
t2=t1∙[h2/h1]n
где п — показатель консолидации, принимающий значения в пределах 0< п<2. Если n = 0, то это чистая ползучесть и время консолидации не зависит от мощности слоя грунта. Если n = 2, то это только фильтрационная консолидация.
Определение величины показателя консолидации п выполняется по результатам испытания на консолидацию двух образцов различной высоты. Тогда применительно к одной и той же степени их уплотнения (пористости, влажности) находят t1 и t2, а затем и величину п по формуле
n=[ln(t2/t1)]/ [ln(h2/h1)]
Очень часто этот показатель оказывается близким к n = 1,5.
Применительно к прогнозу консолидации реального слоя грунта мощностью Нсл, уплотнение которого происходит в идентичных условиях дренирования и нагружения (р=const), в соответствии с данной методикой используется формула
Tсл=t[Hсл/h]n
где Tсл и t — соответственно время, требуемое для достижения одной и той же степени уплотнения реального слоя мощностью Hсл и образца грунта высотой h.
Следует заметить, что показатель консолидации n применительно к его использованию для прогноза времени консолидации реальных слоев грунта значительной мощности оказывается достаточно грубой характеристикой и может быть рекомендован лишь для ориентировочных расчетов. Это объясняется зависимостью величины этой характеристики от стадии процесса консолидации и, в частности, от того, что процессы фильтрационной консолидации по-разному проявляются в образцах малой высоты (лабораторный опыт) и слоях грунта значительной мощности.
27. Сопротивляемость сдвигу жестких глин. Формула и график функции Sp=f(p).
жесткие глинистые грунты
К этой группе относятся почти все коренные (до четвертичного возраста) глинистые породы, характеризующиеся, как правило, повышенной прочностью за счет их высокой плотности и цементации. Силы связности Σw за счет процессов старения коллоидов во времени переходят в жесткие структурные связи и оказываются ничтожными по сравнению с силами структурного сцепления Сс. Угол внутреннего трения для коренных пород практически не зависит от влажности.
Выражение сопротивляемости сдвигу жестких глинистых грунтов имеет вид
Sp=p∙tgφ + Cc.
p-норамальное напряжение по площадке сдвига.
Угол внутреннего трения для таких грунтов обычно составляет 17.. .30°, а структурное сцепление Сс - 0,06.. .0,3 МПа (0,6.. .3,0 кгс/см2 ).
Графическая зависимость SP = f(p) для жестких глинистых грунтов имеет вид:
Зависимость сопротивляемости сдвигу жесткой глины от нормальных напряжений