Прочность глин в зависимости от их влажности » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Прочность глин в зависимости от их влажности

04.07.2021

Результаты исследований, опубликованные Чеботаревым и отображенные на рис. 7.34, показывают, что у некоторых глин прочность на сжатие почти прямо пропорциональна нагрузке предварительного уплотнения. Материалом для этих испытаний служила красная пылеватая глина из Принстона, шт. Нью-Джерси, как продукт элювия местного сланца с пределом текучести wL = 30% и числом пластичности Ip = 7%. Глина была перемята при добавлении к массе воды до получения консистенции, соответствующей трем ударам на приборе для определения предела текучести. Кривая 3 на этом рисунке отвечает результатам испытаний на образцах, повторно уплотненных в лаборатории, а кривые 4, 5 и 6 — результатами опытов на образцах, вырезанных из большого массива грунта, повторно уплотненного в баке размером 18x13x9 футов. Результаты этих испытаний приводят к относительно близким значениям tg φq = qu/p, изменяющимся в пределах от 0,5 до 0,42. Если сопротивление сдвигу s принять равным половине qu, то диапазон изменения величины s/p будет находиться в пределах 0,25—0,21. Несколько сниженное значение последней величины (0,21) является, возможно, результатом воздействия некоторого капиллярного давления, возникающего при подсыхании образцов на их внешних гранях и обусловливающего во всех опытах эффект, подобный влиянию σ3 небольшой постоянной величины. При этом условии низкие значения приведенного соотношения более надежны. Кривые 1 и 2 относятся к результатам испытаний искусственно приготовленных образцов, имевших в своем составе 50% глины, которая использовалась для предыдущих опытов, и 50% чистого песка. И здесь грунтовая масса подсушивалась с поверхности (кривая 1).

Скемптон определил величину отношения (с/р)n для естественно уплотненных глин из нескольких месторождений. В этом отношении с — сцепление или сопротивление сдвигу глинистого грунта, принятое равным половине прочности на сжатие, а р — вес перекрывающих пластов. График зависимости величины этого отношения от предела текучести выявил тенденцию к повышению его значений от 0,18 для wL =40% до 0,38 для wL = 110% При оговорках, эти значения, полученные в полевых условиях, должны быть признаны довольно близкими к величинам отношения s/p, вычисленным по результатам испытаний, проведенных в лаборатории (см. рис. 7.34). Высокое значение предела текучести указывает на большое процентное содержание в грунте весьма мелких коллоидных частиц и, следовательно, весьма большую эффективную площадь удельной поверхности частиц. Следовательно, вместе с величиной предела текучести должны также возрасти электростатические силы притяжения между частицами, от которых зависит сцепление.

Однако следует отметить, что прочность на сжатие в условиях одноосного напряженного состояния образцов глин, взятых из природной толщи, зачастую не обнаруживала увеличения с глубиной и оставалась постоянной. Терцаги описал некоторые такие случаи, когда влажность глин, так же как и их прочность на сжатие при одноосном напряженном состоянии, имели приблизительно одну и ту же величину в пределах значительной по мощности толщи полностью водонасыщенной глины, в прошлом никогда не подвергавшейся высыханию. Предел текучести этих глин также не изменялся в какой-либо степени с глубиной. На рис. 7.35 отображен подобный случай, изученный Скемптоном в Англии. Уровень грунтовых вод в период бурения скважин находился приблизительно на глубине 5 футов, что явилось причиной высокой прочности образцов, взятых с глубины выше 10 футов, так как влияние высыхания глин эквивалентно уплотнению образца под высокой нагрузкой. В пределах глубин от 15 до 45 футов сопротивление сдвигу образцов глины, определенное в лаборатории испытаниями на сжатие, хорошо согласуется с величинами, полученными с помощью полевых испытаний с вращением крыльчатки. Ниже глубины 45 футов прочность образцов на сжатие при несколько меньшей их влажности оставалась неизменной, в то время как сопротивление, определенное в полевых условиях с помощью испытания поворотом крыльчатки, несколько увеличилось с глубиной. Это явление не может быть объяснено какими-либо недостатками данного метода испытания (с крыльчаткой), так как результаты испытаний на перемятой глине в лаборатории и в полевых условиях довольно хорошо согласовывались для всей 100-футовой глубины, на которой грунт подвергался испытаниям. Более существенное расхождение было получено в Швеции Лиманом Карлсоном—Кадлингом. Сопротивление грунта сдвигу при проведении испытания с поворотом крыльчатки в двух случаях находилось в хорошем соответствии с его величинами, полученными из обратного расчета с оценкой степени устойчивости реальных оползневых склонов. Сопротивление сдвигу для глубины меньше 25 футов было приблизительно на 50% и при большей глубине на 150% выше, чем его величины, полученные в лабораторных условиях при опытах на сжатие ненарушенных образцов. Полевые испытания на пенетрацию дали промежуточные результаты, лишь немного превышающие полученные в лаборатории. Это значительное расхождение в показателях, вероятно, может быть отнесено к трудности отбора образцов из толщи шведских глин. В некоторых работах указывается, что Qc-испытания при трехосном напряженном состоянии дают величины сопротивления сдвигу, которые превосходят величины, полученные в поле с помощью крыльчатки.

Все эти сведения служат подтверждением той точки зрения, что сопротивление сдвигу в случае глинистых грунтов при определении в лабораторных условиях и принятое равным половине прочности на сжатие при одноосном напряженном состоянии в достаточной степени приближается к действительному сопротивлению сдвигу грунтов в естественных условиях их залегания при сохранении структуры глины в процессе отбора образцов и при отсутствии ее разуплотнения по каким-либо причинам после извлечения из толщи грунта. Повторное уплотнение «ненарушенного» образца грунта в приборах для трехосных испытаний давлением, равным давлению перекрывающих данный горизонт пластов пород, придает ему несколько большую плотность по сравнению с первоначальным значением и вследствие этого большую прочность. Выводы Рутледжа, подытоженные в упрощенном виде на графике рис. 7.36, привели к признанию того, что плотность глины является решающим фактором в этом отношении. Кривая А на рис. 7.36 представляет собой зависимость между давлением и влажностью глины, полученную при компрессионном испытании. Таким образом, кривая А отвечает стандартной кривой зависимости между давлением и коэффициентом пористости, найденной по стандартному методу. Кривая В подобна этой кривой, но построена по данным испытаний при трехосном напряженном состоянии. Влажность на этом графике откладывалась в зависимости не от уплотняющего давления, а от сопротивления грунта сжатию (σ1—σ3) при разрушении образца. Точка 1 кривой соответ-ствует прочности на сжатие, полученной при одноосном напряженном состоянии qu в лабораторных условиях. Положение точки 2 на кривой В определяется способом, подобным тому, в котором усилие предварительного уплотнения грунта находится по стандартным кривым зависимости между коэффициентом пористости и давлением. Точка 3 представляет максимально возможную величину qu глины в естественном залегании при естественной влажности, а отрезок d дает максимально возможный интервал ослабления грунта и уменьшения величины qu под влиянием нормального его разуплотнения, но не в связи с нарушением структуры грунта в период отбора образца или после него. Дополнительная консолидация и соответствующее уменьшение влажности грунта в процессе быстрого (Qc) испытания при условии его консолидации увеличивают прочность на сжатие образца глины значительно больше любого действительно возможного ее значения в естественных условиях залегания при неизменной влажности. Медленное (S) испытание оказывает в этом отношении еще большее влияние.

Таким образом, после того как установлена кривая В для некоторой разновидности глин, достаточно знать влажность глины при данной нагрузке, чтобы определить предельное сопротивление грунта сдвигу. Однако внедрение этих выводов в практику обычных задач проектирования все еще связано с необходимостью дальнейших исследований.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: