Характер изменения плотности песка

При деформации сдвига меняется и характер зависимости между величиной деформации и горизонтальным перемещением каретки сдвигового прибора. М. Н. Гольдштейн показал, что если для рыхлых песков большим сдвиговым усилиям соответствуют и большие деформации, то для плотных песков на кривой т (А/) имеется максимум, при некотором значении А. Следовательно, после некоторой деформации сдвига наступает увеличение объема и сдвиг будет продолжаться при нагрузках меньших, чем предельное сопротивление грунта сдвигу, соответствующее его плотному состоянию.

Способность песков уменьшаться в объеме при приложении сдвиговых напряжений или динамических нагрузок без приложения дополнительных сжимающих напряжений вызывает ряд явлений, неучет которых может привести к авариям сооружений.

Это явление может привести к особенно неприятным последствиям, если оно происходит в водонасыщенных песках. Так как для уменьшения объема необходимо и уменьшение пористости, а поры заполнены водой, то может наступить такой момент, когда частицы благодаря сдвигу или вибрации сместились с прежних опор, но не могут получить новых опор пока из пор не уйдет лишний объем воды. Грунт при этом приходит на некоторый период, зависящий от скорости фильтрации воды, в разжиженное состояние и практически теряет способность статически сопротивляться сдвигу. В этот момент происходят оползни и другие аварии, связанные с потерей сооружениями устойчивости.

Явления разжижения имеют существенное значение при возведении сооружений на неплотных водонасыщенных песках, а также при возведении намывных сооружений, в особенности при подводном намыве. С рассматриваемым явлением связано появление плывунных свойств у тонкозернистых песков рыхлого сложения, относительно медленно отдающих воду. При отрывке котлованов меняется напряженное состояние грунта, возникают односторонние вертикальные нагрузки, а следовательно, и сдвиговые напряжения, что создает условие для разжижения песка.

Для предотвращения опасных явлений, возникающих при разжижении грунта, необходимо при проектировании сооружений определить лабораторным путем значение критической плотности грунта (при нагрузках, соответствующих эксплуатационным) и значение критических ускорений, при которых данный грунт приходит в разжиженное состояние. При известном характере нагрузок, сейсмичности и пр. можно задать плотность грунта, безопасную в отношении возможности его разжижения.