Образец грунта, помещенный в кольцо компрессионного прибора, испытывает под воздействием вертикального давления р сжатие и воспринимает реакцию жестких стенок кольца в виде бокового давления q, которое со всех сторон одинаково.
Таким образом, если из образца грунта выделить элемент в виде параллелепипеда, то он будет сжат по трем взаимно перпендикулярным направлениям (рис. 12).
На основании формул обобщенного закона Гука, известного из курса сопротивления материалов, можно выразить относительные укорочения элемента гр унта по вертикали и горизонтали, считая его линейно деформируемым и принимая о2 = о3 = q:
Здесь E0 — модуль общей деформации грунта, т. е. величина,соответствующая модулю упругости твердых тел, но относящаяся не только к упругой части деформации, но и к остаточной (кг/см2);
Обозначение напряжений показано на рис. 12.
Так как вследствие жестких стенок кольца деформация образца по горизонтальному направлению отсутствует, то последнее выражение для е2 = е3 можно приравнять нулю и получить уравнение
Зная, что 1/E0 не равно нулю, приходим к выводу, что нулю равно выражение в квадратных скобках. Это позволяет получить:
Величина е называется коэффициентом бокового давления грунта. Этот коэффициент устанавливает соотношение между боковым q и вертикальным р давлением в грунте при отсутствии боковой деформации.
Если измерить боковое давление q, вызванное вертикальным давлением р, то можно найти е = q/p, а затем и u = е/1 + е.
Выражение (14) позволяет найти вертикальное укорочение образца, т. е.
Величина в является переходным коэффициентом от компрессионного модуля деформации E0 к модулю общей деформации Е. Значения этого коэффициента можно вычислить по найденным значениям е или u.
При испытании грунта в компрессионном приборе модуль общей деформации определяется по следующей формуле
При испытании грунта в стабилометре модуль общей деформации определяется по такой формуле
где р — вертикальное давление;
е — относительная деформация.
Средние расчетные значения модулей деформации песчаных и глинистых грунтов приведены в табл. 8 а, б, в, а коэффициентов е, u — в табл. 7.
В СНиП П-Б.1—62 для коэффициента в, учитывая упрощенную схему расчета, принимается единое значение 0,8 для всех грунтов.
При определении характеристик грунтов по табл. 8, 9 следует учитывать следующее:
1. Значения модуля деформаций Eо для гравелистых, крупных и средней крупности песков даны при степени неоднородности Kн < 3.
2. При коэффициенте неоднородности Kн > 6 табличные значения модуля деформации должны быть уменьшены в три раза. При промежуточных величинах Kн значения Eо определяются интерполяцией.
3. Характеристики глинистых грунтов относятся к грунтам четвертичных отложений при содержании растительных остатков не более 5% при условии полного заполнения пор водой (степень влажности G 0,8).
4. Данные табл. 8, 9, 10 не распространяются на глинистые грунты текучей консистенции (при В > 1) и рыхлые песчаные грунты.