Теория осадки
Если известно напряжение в грунте, вызванное или нагружением поверхности грунта, изменением напряжения в грунте или в возводимом грунтовом сооружении, то можно определить деформацию грунта. Деформация грунта в общем проходит с наклоном и ее вертикальный компонент называем осадкой. Осадка в общем непостоянно зависит от времени, т.е. она развивается не сразу после приложения нагрузки, а в зависимости от способности грунта к консолидации. Водопроницаемые, слабо сжимаемые грунты (пески, гравий) претерпевают деформацию очень быстро, а насыщенные, глинистые грунты с низкой водопроницаемостью подвержены постепенной деформации, называемой консолидация.
Зависимость осадки грунта от времени
Прикладываемая нагрузка грунта вызывает осадку, которую можно разделить по времени на три самостоятельные части:
- мгновенная осадка (начальная)
- первичная осадка (консолидация)
- вторичная осадка (сдвиг)
Мгновенная осадка
Во время мгновенной осадки грунт подвергается только сдвиговой деформации, т.е. меняется форма грунта (объём не меняется). Потеря порового давления в грунте равна 0.
Этот этап деформации грунта характеризуется деформацией структуры вследствие движения и сжатия зёрен крупинок, что проявляется в изменении объема. Если поры наполнены водой (особенно в случае связного грунта с низкой водопроницаемостью), вода выходит из сжимаемых пор в местах с более низким давлением (происходит консолидация грунта). Первичная уплотняющая осадка зависит от времени и завершается после достижения поровым давлением нулевого значения.
После завершения вторичной осадки деформация структуры больше не ведет к изменению порового давления (теоретически в бесконечности). При увеличении давления крупинки могут оказаться настолько сильно прижатыми друг к другу, что начинают деформироваться сами, и объем продолжится изменяться, т.е. имеет место деформация ползучести структуры или вторичное уплотнение (осадка). В отличие от первичной, вторичная усадка проходит под постоянным действительных напряжением. Особенно в случае с мягким пластичным или сжатым грунтом вторичное уплотнение должно обязательно учитываться. При переуплотненном грунте оно может составлять прим. 10 % общей осадки, для грунта с нормальным уплотнением - даже порядка 20 %.