Коэффициенты бокового давления грунта, полученные из испытаний в замкнутых камерах

Ранее было показано, что испытания в камерах позволяют непосредственно измерять боковое давление σ3 грунта при изменении величины вертикального давления σ1. Тогда можно представить коэффициент бокового давления грунта К как функцию от вертикального давления σ1, что и выполнено для трех разновидностей грунта при построении графика, приведенного на рис. 7.20. На этом графике отражено влияние структуры грунта на результаты испытания. Следует отметить, что вначале уплотненный песок имел очень высокое значение К, которое при нагрузке 0,2 т/фут2 было равно единице. Это было естественным результатом расклинивающего эффекта в толще песка в процессе его уплотнения. Подобные значения были получены Терцаги несколько ранее для уплотненных обратных засыпок при проведении крупномасштабных модельных испытаний, описываемых далее. Эти величины в обоих случаях быстро снижались при незначительной боковой деформации песчаной толщи в засыпке. По-видимому, он конструктивно не отличался от обычных легких приборов для камерных и трехосных испытаний на сдвиг, которые не свободны от незначительного расширения камеры при увеличении бокового давления, передаваемого на стенки прибора через обжимающую жидкость. В результате начальная величина Kn = 1 для уплотненного песка могла быстро понижаться до K = 0,53.

Два образца суглинка с ненарушенной структурой вели себя при этом испытании иначе. В связи с их естественной структурой, которая характеризовалась хрупкостью и неподатливостью, они деформировались в достаточной степени, чтобы передать боковое давление на обжимающую жидкость лишь при вертикальном давлении в одном случае 0,5 т/фут2 и 3 т/фут2 в другом. После этого, по-видимому, из-за разрушения хрупкой внутренней структуры значения К с увеличением вертикального давления быстро возрастали, пока не достигли величины, равной приблизительно К=0,54. До сих пор остается открытым вопрос, следует ли эти окончательные величины рассматривать в качестве коэффициентов бокового давления грунта, характеризующих активное или статическое состояние.

Результаты быстрого (Q) испытания в камере водонасыщенного образца торфянистой глины с ненарушенной структурой были приведены на рис. 7.19. Здесь в еще большей степени проявляется влияние структуры грунта и ее разрушения: боковое давление и соответствующие величины К постепенно увеличивались от K=0,2 при вертикальном давлении 0,5 т/фут2 до К=0,46 при вертикальном давлении 1,65 т/фут2. Согласно Гёзу, последнее значение соответствует весу перекрывающей толщи грунта. При быстром увеличении вертикального давления сверх этой величины увеличились и коэффициенты K: вначале до K=0,61, а затем до К=0,7. Это указывает на то, что после разрушения структуры грунта и до последующей дополнительной его консолидации часть вертикального давления временно передавалась воде, заполняющей поры. На рис. 7.18 были показаны результаты медленного (S) испытания образца торфа в камере, когда, наоборот, обеспечивалась полная его консолидация. Вертикальная нагрузка поддерживалась постоянной в течение нескольких дней с момента приложения каждой ступени нагрузки. По мере протекания консолидации грунта его боковое давление и соответствующие величины К уменьшались. Этот результат сходен с полученным нами в Принстоне при изучении и измерении бокового давления грунтов (см. рис. 10.8). Однако величины Kn в консолидированно-равновесном состоянии по данным испытаний в камере были намного ниже — в пределах от Kn=0,37 до Kn=0,24. Возможно, это объясняется волокнистым характером торфа, боковое расширение которого в период уплотнения, когда имеется время для оттока воды, весьма мало. Это означает, что величины коэффициента Пуассона органических грунтов должны быть меньше, чем у неорганических. В соответствии с выражением (10.25) и значениями, приведенными на стр. 274 для грунтов в упругом состоянии, величине V= 0,19 будет соответствовать K=0,24, в то время как величина v=0,33 отвечает уже K=0,5.

Дэвид Уэлч вычислил величины Kn для консолидированно-равновесных условий исходя из результатов испытания в камере 14 образцов глины с включением органического вещества, не превышающим 3,6%. О результатах этих исследований сообщил Де Беер. Величины Kn для всех 14 образцов изменялись в пределах от 0,4 до 0,65, а 10 из них имели значения, равные 0,49; 0,5; 0,51 или 0,52. Дальше Де Беер, ссылаясь на условия испытания, при которых значение Kn достигло 0,65, утверждает, что эта величина, «вероятно, слишком высокая».

Изложенное выше показывает, что в отношении величин бокового давления естественных глин с ненарушенной структурой многое еще требует изучения. Однако дальнейший прогресс в этом вопросе не может быть достигнут, если не отказаться от «классического» подхода к проблеме, который характеризуется стремлением связать величину бокового давления грунта только с сопротивлением грунта на сдвиг при его разрушении в одноосном напряженном состоянии. На эту величину оказывают влияние очень много других факторов. Отсюда возникает и необходимость в непосредственных натурных измерениях величины бокового давления, развиваемого подобными грунтами в полевых условиях, и в лабораторных испытаниях с усовершенствованной аппаратурой.