Сжимаемость – способность грунтов изменять свое строение под нагрузкой за счет уменьшения пористости.
Определение основных показателей сжимаемости грунтов производится путем их уплотнения под нагрузкой без возможности бокового расширения в условиях одномерной задачи.
Сжимаемость под нагрузкой может быть двух видов: от воздействия постоянной нагрузки (уплотнения) и от действия динамической нагрузки (уплотняемость). При статической нагрузке уплотнение происходит, если структурные связи между частицами будут преодолены. При динамическом воздействии хорошо уплотняются маловлажные рыхлые песчаные грунты и неводонасыщенные грунты с жесткими контактами.
Сжимаемость грунта определяется экспериментальным путем. Основным прибором для лабораторного определения служит компрессионный прибор или одометр (рис 4.3).
Компрессия – это сжатие грунта без возможного бокового расширения.
Рис. 4.3. Схема одометра компрессионного прибора
(Схема одометра компрессионного прибора показана на рис. 4.3. Образец грунта 1. помешенный в металлическое кольцо 2, устанавливается на днище 3. Сверху на образец через штамп 5 с помощью нагрузочного устройства отдельными ступенями передается сила F, вызывающая в образце сжимающие напряжения σ=F/A, где А — площадь поперечного сечения образца. В днище и штампе имеются тонкие отверстия 4, обеспечивающие отток поровой воды при сжатии образца грунта или, наоборот, поступление воды в грунт при необходимых условиях испытания. Под действием силы F происходит вертикальное перемещение штампа, вызывающее осадку образца. Величина этих перемещений измеряется индикаторами часового типа 5, устанавливаемыми на штампе одометра. Чтобы уменьшить влияние силы трения деформирующегося образца грунта о стенки кольца, диаметр образца должен в три раза и более превышать его высоту.)
По результатам испытаний строим график компрессионной кривой (к к).
e = f(P)
1 – при возрастании нагрузки (ветвь сжатия);
2 – при разгрузке образца (кривая набухания или ветвь расширения).
На небольшом участке рассмотрим приращение нагрузки Р и получим соответственно е. Заменим дугу прямой и рассмотрим угол α.
е = tgα Р
( - ) – с увеличением нагрузки α - уменьшается.
В дифференциальной форме:
de = tgα Р
tgα= mо и тогда de = mо dР -основная математическая форма закона уплотнения (компрессии).