Применяемые в инженерной практике параметры сжимаемости грунтовых сред очень тесно связаны с методами расчетов осадок. В нашей стране уже традиционно для оценки параметров сжимаемости применяется величина модуля деформации. Использование такой константы имеет важное преимущество – простота определения и возможность применения к различным грунтовым средам.

Для описания параметров сжимаемости используются линейные, а также нелинейные модели. Основной целью использования нелинейных моделей оценки компрессионной сжимаемости по существу является необходимость аппроксимаций в более широких интервалах напряжений. Здесь традиционно для оценок сжимаемости используются модели, описывающие изменение коэффициента пористости в зависимости от логарифма напряжения e-log(Ϭ‘), а также использующие степенной закон – зависимость от степени напряжения e-Ϭ‘β.

Можно отметить, что в различных странах инженеры используют, как правило, несколько констант для описания параметров сжимаемости (в зависимости от выбранной математической модели грунта).

Обычно для метода расчета осадок используется метод, предложенный К. Terzaghi [16], который использует полулогарифмический закон. В качестве константы сжимаемости используется индекс компрессии (обозначают как

Коррекция компрессионной кривой позволяет более точно выполнить расчеты осадок с учетом применения метода К. Терцаги.

2. Рассматриваемый параметр применяется в большинстве современных классических моделей грунтовых сред типа Cam-Clay, modified Cam-Clay, которые стали фактически базовыми для выполнения численных геотехнических расчетов и реализованы в различных программных комплексах. Действительно, сейчас невозможно себе представить выполнение численных длительных расчетов осадок зданий и сооружений на слабых основаниях без применения моделей типа Soft soil, Soft soil creep [15,17]. А ведь основным параметрами этих моделей является именно индекс/коэффициент компрессии.

Для выполнения геотехнических расчетов необходима подготовка исходных данных и их верификация. Одними из самых простых методов верификации являются оценка различных соотношений индекса компрессии. Так, например, хорошо известны инженерные оценки основных соотношений:

— индекса компрессии и рекомпрессии (Сс/Сr);

— индекса компрессии и вторичной консолидации (Сa/Сc – табл.1.);

— степени скорости деформации для реологических изотаховых моделей (Сс-Сr)/Сa [14,16];

— индекса компрессии и фильтрации (Сс/Сk);

— степени изменения коэффициента фильтрации в зависимости от коэффициента переуплотнения (Сс-Сr)/Сk;

Таблица. Реологические параметры грунтов (G. Mesri, S. Leroueil [2,14])

Возможность использования при разработке геотехнических решений процедуры SHANSEP (stress history and normalizing engineering soil properties). На основе оценок параметра нормализованной недренированной прочности было предложено соотношение [11]:

(6)

– недренированная сдвиговая прочность;

– эффективное значение вертикальных напряжений;

– нормализованный параметр недренированной сдвиговой прочности в условиях нормально уплотненного состояния.

Индексы

в уравнении разделяют переуплотненное и нормально уплотненное состояния. Уравнение (6) устанавливает четкое соотношение нормализованного параметра недренированной сдвиговой прочности между нормально уплотненным и переуплотненным состояниями. Степенной параметр m (выражающий коэффициент пластических деформаций):

(7)

На основе метода SHANSEP возможна как оценка недренированной прочности (в т.ч. моделирование природного напряженного состояния), так и оценка коэффициента переуплотнения по результатам лабораторных или полевых испытаний.

Очевидно, что в современных условиях, когда большая часть геотехнических расчетов выполняется с использованием программных комплексов, реализующих нелинейные модели механики грунтов (в т.ч. с использованием давления переуплотнения), наряду с параметром модуля деформации в отечественных нормативных документах просто обязательно должен присутствовать параметр индекса/коэффициента компрессии, а также четко определено понятие линии нормального уплотнения. Также обязательно должны присутствовать требования по оценке параметров нарушения природной структуры лабораторных образцов и необходимость выполнения корректировочных процедур (в зависимости от классификации образца по степени нарушения природной структуры). В настоящей статье приводятся достаточно веские аргументы в пользу этого. Поскольку отсутствие одного из основных параметров сжимаемости в отечественных ГОСТ значительно сужает возможности и точность геотехнических расчетов.