Сжимаемость грунтов – это компрессионное механическое свойство грунта. Оно подразумевает уменьшение материала в объеме под воздействием внешнего давления. Процесс сопровождается уменьшением пористости, вытеснением воды и воздуха, разрушением и смещением твердых частиц. Сжимаемость характерна только для дисперсных грунтов – состоящих из отдельных зерен разного размера – и зависит от ряда факторов.
Механизм возникновения сжимаемости
Сжимаемость – это явление, связанное с деформациями в грунте. Они возникают под воздействием внешнего давления.
Деформации бывают:
- Обратимыми, или упругими
Они частично устраняются после снятия нагрузки. Обратимые деформации обусловлены изменением формы и объема самих твердых частиц, пленочной влаги, вытеснением растворенного в капиллярной воде воздуха. - Необратимыми, или остаточными
Эти деформации остаются и после прекращения давления. Они характеризуются смещением твердых частиц относительно друг друга, вытеснением воды и воздуха из пор.
Для грунтов более характерны необратимые деформации. Даже после снятия нагрузки материалы остаются сжатыми или уплотненными, их объем не возвращается к исходному и почти не увеличивается.
Как мы уже сказали, сжиматься под внешним давлением способны дисперсные грунты, состоящие из отдельных частиц.
Они бывают:
- Связными
- Несвязными
Механизм сжимаемости в этих двух группах разный. При этом у связных грунтов свойство более выражено. Подробно о них мы расскажем ниже.
Сжимаемость несвязных грунтов
К несвязным материалам относятся крупнообломочные грунты и пески. Они состоят из отдельных частиц, которые скрепляются между собой только за счет силы трения. Такие грунты имеют сыпучую консистенцию, хорошо пропускают воду и не впитывают ее. Пористость у них зависит от формы и размера твердых частиц.
Под давлением частицы несвязных грунтов могут разрушаться. В первую очередь это относится к крупнообломочным грунтам, гравию и гальке, состоящим из слабых пород. В результате окатанные частицы обретают новую форму, их грани становятся острыми и шероховатыми. Изменяется укладка зерен, грунт становится более плотным, уменьшается его пористость.
Под давлением почти не разрушаются прочные и мелкие песчаные частицы. Но их ориентация в пространстве и сложение меняются. Зерна уплотняются, объем грунта уменьшается, и он сжимается.
После устранения давления происходит частичная декомпрессия и разрыхление материала. В несвязных грунтах она слабо выражена, их объем практически не изменяется.
Сжимаемость связных грунтов
К связным материалам относятся глинистые и пылеватые грунты. Они состоят из мелких частиц, между которыми возникают дополнительные химические связи. В основном их обеспечивает тонкая прослойка воды вокруг глинистых частиц и коллоиды. В результате образуются крупные конгломераты и мелкие агрегаты. В некоторых грунтах (например, литифицированных глинах) возникают прочные цементационные связи.
Механизм сжимаемости у связных грунтов более сложный. Под воздействием внешнего давления частицы не разрушаются. Но сжимаемость приводит к ослаблению структурных связей в материале. В результате конгломераты и агрегаты распадаются, повышается дисперсность грунта.
При сжатии уменьшается пористость. Это ведет к вытеснению свободной воды и воздуха. Пустующее пространство занимают твердые частицы. Таким образом объем грунта уменьшается.
В глинистых и пылеватых грунтах большое количество воды находится в связанном состоянии или в мелких капиллярах. Часть влаги тонким слоем обволакивает мелкие частицы. При сжатии и разрушении связей внутри агрегатов лишь часть этой воды переходит в свободное состояние и вытесняется.
Остаточная влага способствует взаимному перемещению частиц грунта относительно друг друга и лучшему уплотнению. Но при снятии давления зерна также легко возвращаются в начальное положение – происходит декомпрессия и разрыхление. Как мы и говорили, в связных грунтах это явление более выражено, чем в несвязных.
Практическое значение показателя
Определение сжимаемости грунта – это один из этапов геодезических работ. Показатель влияет на характеристики оснований фундаментов, насыпей, дорожного полотна.
От него зависят следующие характеристики:
- Усадка
Чем больше сжимаемость, тем легче грунт дает усадку. - Деформация
Сжатие обычно происходит неравномерно, поэтому в грунте могут возникать деформации. Это ведет к перекосу фундаментов, появлению трещин на дорожном полотне. - Уплотнение
Показатель помогает определить, насколько грунт поддается трамбовке. Благодаря этому можно правильно рассчитать объем работ. - Несущая способность
При повышении сжимаемости несущая способность падает.
Грунты с высокой сжимаемостью под фундаментами могут стать серьезной проблемой во время строительных работ. Чтобы избежать неприятностей, основания дополнительно укрепляют другими материалами, трамбуют их в несколько заходов. Иногда грунт приходится полностью заменять. Но если на материале с высокой сжимаемостью все-таки возводят здание и сооружения, фундаментам дают больше времени для усадки.
Самостоятельно определить и рассчитать показатель сжимаемости очень трудно. А в полевых условиях получить достоверные данные невозможно. Поэтому, для надежности, лучше воспользоваться услугами специалистов.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#грунты #полезные советы #свойства грунтов #сжимаемость грунта #характеристики грунтов #строительные советы #грунт #строительный грунт #механические свойства грунтов #сжимаемость
