Книга является продолжением монографии «Механические свойства грунтов», изданной Стройиздатом в 1971 г. В ней рассмотрены основы методики определения физических свойств компонентов грунта и их взаимодействия между собой, приёмы обработки результатов испытаний с применением статистических методов, а также некоторые вопросы планирования экспериментальных работ. Приведены новые данные о структуре и консистенции грунтов, явлениях их усадки и набухания. Книга предназначена для изыскателей, проектировщиков и строителей, инженеров-геологов и грунтоведов.

Предисловие

Глава 1. Грунт как система
1.1. Основные виды систем
1.2. Модели и пространство состояний. Идентификация
1.3. О показателях свойств грунтов
1.4. О неоднородности грунтов

Глава 2. О проектировании экспериментов
2.1. Основные представления
2.2. Результаты испытаний

Глава 3. Однофакторные и многофакторные эксперименты
3.1. Однофакторный эксперимент
3.2. Многофакторный эксперимент

Глава 4. Физические свойства фаз и компонентов нескальных грунтов
4.1. Фазовый состав грунтов
4.2. Гранулометрический состав грунтов
4.3. Минеральный состав скелета
4.4. Поровый раствор, пар и газ в порах грунта

Глава 5. Взаимодействие частиц скелета с компонентами поровой среды
5.1. Некоторые основные понятия теории поля
5.2. Электростатическое поле частицы
5.3. Диффузия и осмос
5.4. Гидратация и смачивание
5.5. Капиллярные явления в грунте
5.6. Связанная вода в грунтах

Глава 6. Структура песчаных и глинистых грунтов
6.1. Основные понятия
6.2. Сложение и взаимодействие частиц песчаных грунтов
6.3. Сложение глинистых грунтов
6.4. Связность глинистых грунтов
6.5. Нарушение структуры
6.6. Об искусственном преобразовании структуры

Глава 7. Консистенция связных грунтов
7.1. Консистенция и граница консистенции
7.2. Определение границ консистенции и числа пластичности
7.3. Гидрофильность и активность глин
7.4. Определение границ консистенции методом пенетрании

Глава 8. Усадка и набухание грунтов
8.1. Основные понятия
8.2. Усадка грунтов
8.3. Всасывание воды в грунт
8.4. Набухание грунта

Глава 9. Классификация грунтов по компонентно-агрегатным свойствам
9.1. Значение классификации
9.2. Гранулометрическая классификация
9.3. Классификация по характерным влажностям
9.4. Основы механико-физико-химической классификации грунтов по Горьковой

Литература

Предисловие

При инженерно-технических изысканиях под крупные и ответственные сооружения, особенно в сложных геологических условиях, требуется проведение лабораторных и полевых экспериментальных исследований в большом объеме. Эти исследования включают лабораторные определения физико-механических и механических свойств многочисленных образцов, различные виды полевых испытаний, например, зондирование, пробные нагрузки, испытания моделей и опытных фундаментов, геофизические исследования. Естественно, что эти работы должны быть организованы и спланированы так, чтобы не только извлечь из экспериментов всю возможную информацию, но и получить ее при минимальных затратах времени и средств.

Эффективное решение этой задачи может быть достигнуто при широком использовании корреляционных зависимостей между физическими и механическими свойствами грунтов. Если еще не так давно исследование подобных корреляций составляло предмет чисто теоретического интереса, то теперь все чаще такие зависимости изучаются с точки зрения их использования для более надежной оценки расчетных показателей значительных массивов грунта.

За последние десятилетия объем исследований компонентных и агрегатных свойств грунтов свелся к минимуму, охватывающему определение только фазовых характеристик, плотности песков и границ консистенции глинистых грунтов. Исследования гранулометрического и минерального составов, структуры и текстуры грунтов, особенностей взаимодействия частиц скелета грунта с поровой средой проводятся, как правило, только при решении некоторых частных строительных задач и не предусмотрены действующими инструкциями и техническими условиями. Между тем во многих случаях эти исследования позволили бы существенно сократить объем механических испытаний грунтов.

Кроме того, изучение физических и физико-химических свойств грунтов необходимо для прогноза их поведения при термодинамических изменениях окружающей среды, что особенно важно для обеспечения надежности земляных сооружений.

Другим важным условием эффективности современных экспериментальных исследований таких столь неоднородных систем, как грунты, является применение статистических методов при обработке результатов и планировании опытов.

Все эти вопросы и составили содержание данной второй части книги «Механические свойства грунтов».

При изложении теоретических основ большинства вопросов, связанных с классической механикой грунтов, автор следовал H.М. Герсеванову, под руководством которого он начинал свои исследования в области механики грунтов и к которому он сохранил постоянное чувство глубокой благодарности. Основные модели классической механики грунтов рассматриваются в соответствии с широко известными учебниками Н.А. Цытовича; в вопросах прикладной механики грунтов и инженерной геологии автор опирался на работы H. Н. Маслова, а в вопросах грунтоведения — на работы E.М. Сергеева и И.М. Горьковой.

Для облегчения пользования книгой некоторые сведения из математики, физики и химии даны в более популярном виде и без строгих доказательств. При этом автор старался не злоупотреблять математической символикой при объяснении различных явлений, однако во многих случаях использование такой символики не только сокращает, но и делает более понятными описания и рассуждения.

Как известно, в области терминологии и обозначений в каждой дисциплине устанавливаются свои традиции, которым следует большинство авторов. Термины, обозначения и единицы измерения нередко закрепляются решениями соответствующих национальных и международных комиссий, состоящих из видных ученых. Хотя разногласия по этим вопросам мало отражаются на развитии науки, однако удачный выбор обозначений имеет большое методическое и дидактическое значение. В этой книге автор старался придерживаться наиболее распространенных терминов и обозначений, используемых главным образом в учебной литературе. Обозначения, рекомендованные международными конгрессами по механике грунтов, использованы лишь частично или параллельно с другими, более пригодными, по мнению автора, для быстрого запоминания.

Принятые обозначения поясняются, как правило, непосредственно в тексте. В соответствии с распространенным в научно-технической литературе обычаем большие (прописные) латинские буквы использованы для обозначения всевозможных постоянных, сил, объемов, масс и других величин, характеризующих свойства системы в целом, а малые (строчные) латинские буквы — для обозначения тех же величин, но рассматриваемых как удельные или единичные.

Греческими буквами обозначены, как обычно, геометрические величины, а также некоторые физические и физико-химические характеристики и константы.

Ссылки на материалы первой части этой книги, вышедшей в 1971 г., даются в квадратных скобках с обозначением этой части римской цифрой I, отделенной точкой с запятой от номера главы, а пункты отделяются от последнего запятой. Так, [I; 2, 4] означает пункт 4 в главе 2 первой части. Номера формул из первой части приводятся в круглых скобках. Так, [I; (5.86)] обозначает формулу номер 86 в главе 5 первой части.

При ссылках на литературные источники, указанные в первой части книги, соответствующий номер дается в квадратных скобках; например, [I; 19]. Краткий предметный указатель в конце книги охватывает также содержание первой части книги.

Автор глубоко признателен проф. H.Н. Маслову за ценные советы по улучшению содержания книги и устранению ряда недостатков и профессорам Бишопу (Англия), А. Кезди (Венгрия), Мысливцу (Чехословакия), Окуса (Япония), Харру (США), Шукле (Югославия) за предоставление своих работ по вопросам, рассматриваемым в монографии.

Автор выражает благодарность С.И. Резниченко, В.Д. Поздняковой, Н.А. Макаренко, Н.Б. Черненко и всем сотрудникам кафедры и лаборатории механики грунтов ДИИТа за помощь в подготовке рукописи к печати.