Есть много разных горных пород, но одна группа стоит отдельно из-за особенных свойств. Главным свойством, радикально отличающим глинистые грунты от всех остальных, является пластичность. К ней уже подтягиваются консистенция, набухаемость, усадка и многие другие.
Что такое пластичность
Пластичность — это способность изменять форму без разрыва связей при воздействии и потом ее сохранять. Пластичный грунт, испытывающий сжатие, не разрушается, а начинает выдавливаться (как не вспомнить весеннюю и осеннюю распутицу).
Про сам механизм взаимодействия глинистых частиц и воды я уже ранее писал. Напомню, что чем больше количество частиц глины, смоченных водой, тем более пластичной она станет.
Число пластичности
В грунтоведении пластичность научились измерять, а для этого ввели понятие «число пластичности». По своей сути оно неразрывно связано с водой, точнее, с тем количеством воды, которое надо добавить, чтобы из пластичного состояния грунт перешел в текучее. Определяется как разность между влажностью на границе текучести и раскатывания.
По числу пластичности глинистые грунты принято разделять на глины, суглинки и супеси. Чем больше число пластичности, тем больше надо воды, чтобы грунт потек. Это непосредственно связано с количеством самих глинистых частиц, поэтому чем больше число пластичности, тем больше количество глинистых частиц в объеме породы.
Консистенция грунта
Консистенция или показатель текучести — важный параметр, отражающий состояние глинистого грунта. Чем больше в порах воды, тем грунт становится пластичнее, пока не станет совсем текучим. По своей сути показатель текучести отражает способность глинистого грунта к пластичным деформациям. Чем тверже, тем больше нужно усилий, чтобы грунт деформировался и наоборот.
Глины и суглинки принято делить на:
- твердые,
- полутвердые,
- тугопластичные,
- мягкопластичные,
- текучепластичные,
- текучие.
Супеси различают твердые, пластичные и текучие.
В чем проблема пластичности
В проектировании (да и не только в нем) принято все упрощать, где это позволительно. Так произошло и с деформированием грунтов. Главный параметр, характеризующий грунт, который участвует в расчете осадки — модуль общей деформации. Его можно получить разными способами, как в лаборатории, так и в полевых условиях.
В ходе проведения опыта строится график зависимости относительного сжатия от давления. Главным условием будет принятие для расчета того участка графика, где зависимость линейная (точки графика лежат на одной прямой). И это будет начало нагружения.
При разных нагрузках модуль деформации будет различаться для одного и того же грунта, а все потому, что в реальности деформации происходят совсем не по линейным законам. Их можно учесть, но математически это будет более трудоемко, поэтому в нормативных документах появились границы, в пределах которых надо проводить испытания, а также параметр R — расчетное сопротивление.
Расчетное сопротивление — это нагрузка, выше которой глинистый грунт начинает испытывать пластические деформации, т. е. сжатие происходит нелинейно. Более подробно о нем написано здесь. Формулы расчета осадки (известный метод послойного суммирования) становятся неприменимы. Иными словами, величина R (и табличное R0 тоже) не отражает поведение грунта под нагрузкой, а лишь ограничивает область применения ряда формул.
Статьи по теме: