В грунтовой лаборатории компании ООО «ГеоЭкоСтройАнализ» комплексно занимаются изучением механических свойств грунтов. К механическим относятся свойства, которые обладают решающим влиянием на показатели деформации и прочности грунта под нагрузкой. Процесс деформации грунтов, которые находятся под нагрузкой, проходит в сопровождении сложных процессов: сжатия твердых частиц, сжатия воздуха и воды, которые находятся в порах грунта, разрушения связей между частицами, взаимного смещения частиц, изменения толщины водяных пленок, отжатия свободной воды из пор грунта.
Из-за этих процессов происходят деформации, которые могут быть упругими, то есть исчезающими после прекращения нагрузки, и остаточными. Давление на грунт находится в криволинейной зависимости от его деформаций, но чтобы упростить изучение механических свойств, зависимость считается линейной. На основании данной зависимости рассчитывают деформации грунтов, сопротивление материалов, теорию упругости. Для расчета пользуются модулем деформации грунта Е, который характеризует сжимаемость грунта, с учетом не только упругой, но и остаточной части деформации.
Увеличение нагрузки на грунт возможно до наступления значительного роста деформации основания, которая происходит из-за развития в нем сдвигов. От величины сопротивляемости грунта сдвигу зависит его возможность воспринимать нагрузку.
Сопротивление грунта сдвигу. На прочность грунтов влияет сопротивление сдвигу частиц, связанное с силами сцепления и трения, имеющимися в них.
Среди механических свойств одним из важнейших является сжимаемость грунтов. Речь идет о характерных свойствах грунтов, связанных с изменением своего объема, под нагрузкой. Это может быть упругое сжатие или обжатие, при котором происходит взаимное перемещение частиц, но не нарушается целостность. К основным характеристикам деформативных свойств грунтов относятся величины коэффициента бокового расширения и модуля общей деформации.
Между модулем общей деформации Е и модулем упругости есть аналогия, но модуль деформации рассчитывается с учетом как упругих, так и остаточных деформаций. Для его определения образец с ненарушенной структурой испытывают в компрессионном приборе или штампом в условиях полевых испытаний.
Наши специалисты оценку механических свойств грунтов чаще всего дают на основании лабораторных методов. Для компрессионных испытаний грунтов лаборанты пользуются специальными приборами – одометрами и стабилометрами.
В одометре образец грунта с ненарушенной структурой размещается в жестком металлическом кольце, после чего кольцо с закрепленным образцом устанавливается на пористом днище. Затем посредством поршня на образец подают нагрузку. Благодаря конструкции поршня и днища из образца может отфильтровываться отжимаемая из него вода. Величина деформации грунта измеряется индикатором. Одометр во время испытаний водонасыщенных грунтов располагают в ванне с водой.
Одометры обладают существенными недостатками: наличием трения между корпусом и образцом, неточностью пригонки образца в корпусе. Поэтому в нашей лаборатории также пользуются приборами трехосного сжатия, называемыми стабилометрами.
Для испытания в стабилометре образец грунта помещают в резиновую оболочку. Образец находится в герметически закрытом пространстве, а в полость между оболочкой и металлическим цилиндром заливают воду или другую жидкость. Благодаря герметичности пространства, в которое помещают воду, и ее малой сжимаемости, испытания образца проводятся без боковых расширений. Среди достоинств стабилометра следует отметить возможность устранения сил трения по боковым поверхностям образца. Измерение сил бокового давления производится при помощи манометра.
Такое свойство, как осадка грунтов, присуще разным типам грунтов в разной степени. Например, в песчаном грунте осадка завершается за несколько минут, а в глинистом грунте, за несколько суток.
На основании данных о механических свойствах грунтов специалисты составляют Технический отчет, который помогает эффективно работать проектировщикам различных объектов.
