Физические свойства несвязных грунтов

По консистенции глинистые грунты подразделяются на твердые, пластичные и текучие. При  этом по мере насыщения водой твердые  глинистые грунты размягчаются и  переходят сначала в пластичное, затем в текучее состояние. Процентное содержание воды при переходе из одного состояния консистенции в другое является пределом (границей) пластичности.

Сравнение естественной влажности грунта с влажностью на границах раскатывания (пластичности) и текучести позволяет устанавливать  его состояние по показателю текучести. 
Глины и суглинки могут иметь в зависимости от значения показателя текучести следующие состояния:

Показатель текучести  пылевато-глинистых грунтов устанавливают  также по результатам зондирования или пенетрации (по погружению конуса в грунт). 
Для супесей вследствие малой точности определения значений ω_L и ω_ρразличают только три состояния:

Коэффициент консистенции I_L (индекс текучести) глинистого грунта характеризует состояние глинистого грунта (густоту, вязкость), линейно зависит от естественной влажности, может быть как отрицательным (твердые грунты), так и положительным, в том числе и более единицы (грунты текучей консистенции).

При изменении I_L в пределах от нуля до единицы грунты имеют пластичную консистенцию.

Коэффициент консистенции I_L определяется в долях единицы по формуле: 

ЧИСЛО ПЛАСТИЧНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ —разность между пределом текучести и пределом пластичности. По числу пластичности глинистые п. подразделяются на высокопластичные с числом пластичности больше 17 (глины), пластичные с числом пластичности 17—7 (суглинки), слабопластичные с числом пластичности 7—0 (супеси) и непластичные с числом пластичности, равным нулю (пески).

Число пластичности Ip — это характеристика грунтов, отражающая их способность удерживать воду. Вычисляется как разность между пределами текучести и пластичности, то есть это процентное содержание воды, которое придётся добавить к грунту, чтобы он из пластичного состояния перешел в текучее.

Физический  механизм ползучести очень сложен и  зависит от большого числа факторов. В кристаллах ползучесть обусловлена  движением дефектов структуры, двойникованием, трансляцией, диффузией; в поликристаллических  телах и дисперсных глинистых  грунтах, которые ползут при меньших  давлениях, чем кристаллы, — квазивязким  скольжением частиц относительно друг друга, переориентацией частиц в  направлении, нормальном результирующему  напряжению, и развитием микротрещин. Кинетика ползучести зависит от давления и температуры и осложняется  различными структурными превращениями  — уплотнением и упрочнением  грунта на стадии затухающей ползучести и дилатансным разупрочнением на стадии течения.

Для составления  прогноза ползучести сооружений необходимо знание двух величин — порога ползучести и эффективного коэффициента вязкости грунта и его изменения во времени. Порог ползучести (по Н. Н. Маслову) представляет собой такое касательное напряжение, при котором и выше которого деформация ползучести, имевшая до этого по своей величине и скорости практически  пренебрегаемый характер, резко интенсифицируется.

Порог ползучести грунтов зависит от структуры  и состава грунта, от температуры  и давления и скорости действия давления. Для плотных пород порог ползучести выше, чем для малоуплотненных.

«Порог  ползучести» определяется по данным длительных опытов на ползучесть идентичных образцов грунта, испытываемого при  различных значениях касательного напряжения.

Реологические свойства  грунтов проявляются в форме ползучести, т. е. в медленном нарастании деформаций во время при постоянном напряжении и в форме релаксации напряжений, т. е. в их уменьшении с течением времени при некоторой фиксированной деформации. Релаксация объясняется частичным переходом упругой деформации в необратимую и усилением связей между грунтовыми частицами. Ползучесть грунтов обычно исследуется применительно к деформациям сжатия и сдвига. 
Деформации, обусловленные выжиманием воды из пор глинистого грунта, связаны с потерей, массы, поэтому к ползучести они не относятся. После завершения фильтрационной консолидации заметно проявляются деформации ползучести, происходящие за счет упорядочения структуры. Таким образом, фильтрационные явления преобладают сразу после приложения нагрузки, а конечная стадия развития деформаций всегда определяется/ползучестью скелета. 
На третьей стадии развития деформаций при небольшой приложенной нагрузке через некоторое время рост деформаций прекращается (участки 3—4 на кривой), что указывает на затухающую ползучесть. При значительной нагрузке (кривая/) нарастание деформации не прекращается, что приводит к разрушению грунта (точка 3). Общая относительная деформация А,0бщ складывается из деформации условно-мгновенной и вязкопластичной, происходящей за время, близкое к ?0бщ- Для одного и того же грунта различные стадии деформации зависят от величины приложенной нагрузки. Вместе с тем протекание деформаций во времени зависит и от структурных особенностей грунтов: увеличение прочности в процессе сдвига вызывает затухание деформации и, наоборот, уменьшение прочности при сдвиге способствует разрушению грунта. 
Из смотреть на сайте статью под номером 43 следует, что от величины нагрузки зависит время наступления и сама возможность разрушения грунта. В связи с этим возникло понятие о длительной прочности. Под длительной прочностью обычно понимают напряжение, при котором обеспечивается прочность грунта в заданный длительный период времени. Сравнение длительной прочности со стандартной, за которую обычно принимают условно-мгновенную прочность, т. е. результаты испытаний по способу неконсолидированно-недренированного сдвига, свидетельствуют о том, что длительная прочность для плотных водонасыщенных глинистых грунтов составляет 40—80% от стандартной прочности. За последнюю могут быть также приняты результаты испытаний по методике медленного консолидированного Сдвига [Флорин, 1961]. При этих испытаниях длительная прочность слабых водонасыщенных грунтов нередко превышает стандартную. Это обстоятельство объясняется тем, что процесс разрушения связей при сдвиге компенсируется увеличением прочности за счет большей ориентированности частиц и роста числа контактов. 
 
 
 

Список  литературы:

1. Абуханов «Механика грунтов»
2. Б.И. Долматов «Механика грунтов»
3. С. А. Пьянков, З. К. Азизов «Механика грунтов»
4. Ухов С.Б, Семенов В.В., Знаменский В.В. « Механика грунтов»
5. Курс лекций по механике грунтов