1.Wstęp teoretyczny

1.1 Odprężenie

Jest to zwiększenie objętości (niewielki) gruntu w skutek zdjęcia obciążenia na niego działającego.

2. Odprężenie gruntu

Polega na zmniejszeniu objętości w wyniku wyciskania wody i powietrza wypełniającego pory gruntu, przemieszczania się cząstek stałych względem siebie i zgniataniu niektórych z nich oraz na sprężystym odkształcaniu wody błonkowej w punktach kontaktowych i samych cząstek gruntowych. Grunty spoiste osiadają wolniej niż grunty nie spoiste o dużym współczynniku filtracji, które osiadają praktycznie natychmiast po przyłożeniu siły.

1.3 Ściśliwość gruntów

Ściśliwością nazywa się zdolność gruntu do zmniejszania swojej objętości pod wpływem obciążenia. Wielkość osiadań jest zależna przede wszystkim od ściśliwości gruntu, na którym projektuje się posadowienie danej budowli, od wielkości obciążenia oraz od rodzaju i wymiaru fundamentów w planie.

Ściśliwość gruntu jest charakteryzowana przez moduł ściśliwości wtórnej (sprężystej), który określa się ze wzoru:

gdzie:

M_i - edometryczny moduł ściśliwości dla zakresu naprężeń σ_i do σ_i+1

 σ_i= σ_i+1 - σ_i - przyrost obciążenia próbki

h_i=h_i - h_i+1 - zmniejszenie wysokości próbki na skutek przyrostu naprężenia

h_i / h_i - jednostkowe zmniejszenie wysokości próbki na skutek wzrostu naprężeń

Ze wzoru wynika, że moduł ściśliwości gruntu jest stosunkiem przyrostu naprężeń do jednostkowego zmniejszenia wysokości próbki, wywołanego tymi naprężeniami. Laboratoryjnie moduł ściśliwości wyznacza się za pomocą edometru.

1.4. Edometryczny moduł ściśliwości

Do wyznaczenia krzywej ściśliwości pierwotnej, odprężenia i ściśliwości wtórnej służy przyrząd zwany edometrem. Za jego pomocą możemy wyznaczyć edometryczny moduł ściśliwości gruntu. Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej gruntu jest to stosunek przyrostu naprężenia do przyrostu całkowitego odkształcenia względnego.

Korzystając z wyników pomiaru edometrem, edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej możemy wyliczyć ze wzoru :

gdzie:

 σ_i - przyrost naprężenia

h_i - wysokość próbki przed zwiększeniem naprężenia

h_i - zmniejszenie wysokości próbki na skutek zwiększenia naprężenia

_i = h_i / h_i- odkształcenie jednostkowe próbki

Edometryczny moduł ściśliwości można wyznaczyć bezpośrednio w terenie poprzez obciążenie próbne. Znajduje to zastosowanie przy badaniach gruntu pod posadowienie budowli szczególnie wrażliwych na osiadanie oraz budowli wysokościowych.

1.5 Moduł ściśliwości wtórnej (M)

Moduł ściśliwości wtórnej oblicza się w analogiczny sposób przyjmując wartości odkształceń z krzywej ściśliwości wtórnej. Proces zmiany objętości gruntu w czasie, zachodzący w wyniku wypływania wody z porów pod wpływem przyłożonego obciążenia nazywamy konsolidacją. Czas trwania konsolidacji zależy głównie od przepuszczalności gruntu. Grunty o niskiej przepuszczalności (np. grunty spoiste) wymagają dłuższego czasu na zakończenie konsolidacji. Dlatego grunty te osiadają znacznie wolniej niż grunty niespoiste, i, co za tym idzie, proces ten trwa znacznie dłużej. Proces ten ilustruje krzywa konsolidacji

1.6 Współczynnik ściśliwości

Ściśliwość gruntów można określić również za pomocą współczynnika ściśliwości. Współczynnikiem ściśliwości gruntu nazywa się stosunek przyrostu wskaźnika porowatości do przyrostu naprężeń, które spowodowały przyrost wskaźnika porowatości. Współczynnik ściśliwości określa się na podstawie krzywej ściśliwości, wyrażającej zależność między przyrostem naprężenia σ, a zmniejszeniem się wskaźnika porowatości e, wywołanego przyrostem naprężenia.

Znając wartość współczynnika ściśliwości można obliczyć edometryczny moduł ściśliwości gruntu posługując się wzorem:

gdzie:

e_i - wskaźnik porowatości próbki gruntu przed zwiększeniem naprężenia

1.6 Wskaźnik ściśliwości

Wskaźnik ściśliwości C_c określa się na podstawie nachylenia pierwotnej krzywej ściśliwości, narysowanej w skali półlogarytmicznej wg. wzoru:

e_i+1=e_i + C_c lg ^{σ`i +Δσ`i}

^σ`i

Do wstępnej oceny wskaźnika ściśliwości iłów i glin o małej wrażliwości można stosować wzór:

Cc = 0,009(w_L-10)

gdzie:

w_L-granica płynności

2 .Wnioski

Na wykresie krzywej ściśliwości można zaobserwować zmiany w odkształceniu próbki. Po przyłożeniu coraz to wyższej siły próbka zmniejsza swoją objętość. Odciążając próbkę o wartość poszczególnych sił, próbka ulega odprężeniom. Ponowne przyłożenie siły powoduje jego ściskanie, lecz dużo mniejsze w stosunku do pierwszego ściśnięcia gruntu, co widać po wartości modułu ściśliwości oraz modułu ściśliwości wtórnej.

Wyznaczony moduł ściśliwości odpowiada wartością modułu według Wiłuna dla namułu równego 5,0 - 0,5MPa.

---