Сжимаемость грунтов (физические представления)

Так как грунт состоит из твердых частиц и пор, которые частично или полностью заполнены водой, теоретически при его сжатии должны уменьшаться объемы всех трех компонентов: твердых частиц, воды и воздуха (газа). Вследствие сравнительно небольших напряжений сжатия, возникающих обычно в основаниях сооружений, объемные деформации твердых частиц, состоящих из таких минералов, как кварц и полевой шпат, ничтожно малы. Поэтому их обычно не учитывают, считая, что изменение объема грунта при сжатии происходит только из-за изменения объема пор.

Вследствие упругих деформаций скелета (частиц) грунта, тонких пленок воды, расположенных между частицами, упругого сжатия пузырьков воздуха, а также сжатия поровой воды, содержащей растворенный воздух, могут происходить упругие изменения объема грунта. Упругие деформации грунта, как правило, во много раз меньше остаточных, развивающихся, когда напряжения в грунте превышают его структурную прочность. Остаточные деформации приводят к уплотнению — уменьшению пористости грунта.

Деформации уплотнения развиваются вследствие сдвигов (смещений) отдельных частиц относительно соседних, а также вследствие разрушения частиц, особенно в точках их контактов. Деформации уплотнения глинистых грунтов протекают медленно во времени. Это обусловлено, тем, что при уплотнении из пор водонасыщенного грунта сначала должна быть выдавлена вода. Без выдавливания воды из пор такого грунта он уплотняться не может, так как вода практически не сжимается. Процесс выдавливания воды из водонасыщенных глинистых грунтов протекает очень медленно вследствие их малой водопроницаемости. Кроме того, медленное развитие деформаций, как уплотнения, так и сдвигов обусловливается ползучестью связанной воды, окружающей твердые частицы, и ползучестью самого скелета грунта.