Классическая модель грунта (грунтовой массы)

Если все поры грунта заполнены водой, а жесткие связи между частицами отсутствуют, то такая система называется грунтовой массой (рис.20).

В цилиндре 1 перемещается поршень 2. Между дном цилинд­ра и поршнем имеется пружина 3. Пространство в цилиндре под поршнем заполнено водой 4. В Цилиндре имеется отверстие с краном 5.

В такой модели вода в цилиндре соответствует грунтовой воде, пружина — минеральному скелету грунта. Если к модели грунта прикладывается нагрузка при закрытом кране 5, то ввиду не сжимаемости воды и минеральных частиц вся нагрузка передается на воду, находящуюся в порах грунта. Возникает нейтральное давление _Н (в воде), скелет не нагружен (эффективное, давление _э равно 0).

Рис.20. Механическая модель фунта:

1 - цилиндр; 2 - поршень; 3 -пружина:

4 - вода: 5 – кран.

При открывании крана 5 во­да начнет вытекать, давление в ней уменьшаться, а скелет нагружаться. В конечном итоге вся нагрузка будет воспринята скелетом. Замедленный выход воды на отверстия моделирует сопротивление оттока воды из грунта.

При устранении нагрузки возникает обратный процесс. Такая картина поведения характерна для глинистых грунтов. Вследствие малого коэффициента фильтрации отток воды из них происходит в течение какого-то, часто значительного, промежутка времени. Таким образом, в грунте можно различать три вида давлений, которые в любой момент времени удовлетворяют уравнению;

=_э +_Н

Здесь - общее (тотальное) давление;

_э - аффективное давление, воспринимаемое скелетом

_Н - нейтральное давление в поровой воде.

Описанная модель грунта является идеальной. В реальных условиях после приложения нагрузки не вся она воспринимается водой; после снятия нагрузки грунт не восстанавливает свой первоначальный объем;

скорость деформации грунта не всегда определяется скоростью оттока воды. Но всё же эта модель необходима для выяснения некоторых принципиальных моментов в поведении грунта.