Вопрос уплотнения грунтов имеет важное значение при строительстве на слабых основаниях. Необходимая степень плотности грунтов зависит от передаваемых нагрузок, возможностей изменения температурно-влажностного режима, назначения уплотняемых грунтов. Искусственное уплотнение грунтов относится к улучшению физико-механических свойств без коренного изменения их физико-механической природы. Для уплотнения грунтов применяют различные методы: поверхностное уплотнение, виброуплотнение, уплотнение статической нагрузкой, путем сооружения фундаментов в вытрамбовываных котлованах [1, 2]. Уплотняемость грунтов определяют по методике стандартного уплотнения [3]. Процесс уплотнения грунта делится на два этапа.При уплотнении на первом этапе преобладают деформации сдвига. Для изучения зависимости между напряжениями и деформациями сдвига были проведены исследования сдвига ряда грунтов, в том числе пылеватого суглинка и сланцевых грунтов.При малых относительных влажностях грунтов, зависимость между сдвигающими усилиями и деформациями, близка к линейной.При относительных влажностях W0 ³ 0,44 зависимость становится криволинейной. Переломные точки, соответствующие предельному сдвигающему усилию, а также площадки текучести на кривой отсутствуют. Деформации сдвига при этих влажностях состоят, в основном, из пластических, необратимых, которые по мере уплотнения затухают.Первая серия опытов была проведена с грунтами естественного строения при различной влажности. Во второй серии монолитные грунты предварительно высушивались, а затем доувлажнялись однонормальным раствором CaCl2.Пунктиром (рис. 1) показана зависимость для образца с примесью CaCl2.Для установления зависимости между деформациями и сдвигающими усилиями, опытные данные аппроксимировались параболическими и гиперболическими зависимостями. Сравнение показало, что наилучшее приближение зависимости к результатам сдвига обеспечивают параболические зависимости (табл. 1).   Рис. 1. Зависимость деформации сдвига от сдвигающих усилийС увеличением уплотняющих нагрузок и соответствующим увеличением объемами массы скелета грунта коэффициент уплотнения увеличивается. При постоянной с увеличением объемной массы скелета грунта коэффициент уплотнения изменяется в сторону увеличения только модуля сдвига.Испытания грунтов на сдвиг подтверждают положения о решающем влиянии жидкой фазы на развитие и характер деформаций сдвига.В результате проведения опытов были получены зависимости между объемной массой скелета и уплотняющими нагрузками. Характерные результаты исследований для пылеватого тяжелого суглинка с WL = 0,35 приведены в табл. 2.Эти данные были использованы для определения соответствия между теоретической зависимостью для необратимых деформаций сжатия, относящихся к концу уплотнения грунта и результаты лабораторных работ.   Таблица 1Результаты испытаний тяжелосуглинистого сланцаСдвигающее усилие t, МПаФактическая деформация сдвига S, смДеформация сдвига, вычисленнаяпо Sвыч = 0,183tДеформационные сдвиги, вычисленные по Sвыч, смD% погрешностиSвыч, смD% погрешности0,0560,0250,02644,110,0620,340,0730,0830,0870,130,1072,10,1200,1830,1890,210,1820,530,1450,3240,27515,80,2553,760,1640,5120,57612,220,45720,520,1850,8870,8645,270,74614,760,2201,2941,2830,981,2764,22 Таблица 2Зависимость сдвигового напряжения от относительной влажности грунтаСдвиговые напряжения t, МПаОбъемная масса скелета г/см3 при относительной влажности0,00,10,20,40,60,71,00,000,930,941,0410,921,070,921,050,3510,9910,981,031,071,061,081,130,7001,091,071,111,191,211,271,381,021,0211,0371,091,171,281,361,441,371,0321,0591,131,281,311,391,482,131,0471,0661,1281,3551,4181,4671,492,751,081,1191,191,491,531,55-4,181,091,1281,181,531,591,59-5,531,111,191,231,591,61--7,211,131,261,231----8,591,181,361,46----9,181,211,41-----10,461,331,5-----  Цифры на кривых (рис. 2) обозначают относительную влажность, пунктиром даны значения, вычисленные по формуле 1:                   (1)где – влажность границы текучести; sН – напряжения в слое грунта;  – постоянная длина рабочего хода. Для конца процесса уплотнения теоретическая зависимость соответствует эксперименту. Характерно, что чем больше уплотняющая нагрузка, тем меньше предел влажности (0,48…0,7)WL. Увеличение нагрузки приводит к выжиманию пленок связанной воды из зон контактов, уменьшению толщины пленок и частичному разрушению структуры воды. Чем больше нагрузка, тем больше это разрушение. На уплотняемость грунтов, укрепленных органическим вяжущим, большое влияние оказывает не только количество жидкой фазы, но и соотношение между ее компонентами – водой и битумом.На рис. 3 сплошными линиями показано изменение объемного веса скелета грунта в зависимости от содержания битума. Рис. 2. Зависимость относительной деформации от уплотняющей нагрузки Грунты укреплялись жидким битумом . Суммарное содержание воды и битума во всех случаях было одинаковым и равным 0,6 WL . Кривая (1) относится к грунту с WL = 0,22, (2) – к грунту с WL = 0,43, (3) – к грунту с WL = 0,17.В связных грунтах при постоянном содержании жидкой фазы увеличение количества битума приводит к ухудшению уплотняемости. Для глинистых грунтов это влияние малоощутимо, и в этом случае остается справедливым мнение о том, что вязкость органического вяжущего в грунтах близка к вязкости воды. Однако для супеси увеличение нормы битума приводит к значительному ухудшению уплотняемости. Это свидетельствует о том, что вязкость пленок органического вяжущего резко отличается от вязкости пленок воды в супесях или глинистых грунтах. Это объясняется различной дисперсностью грунтов и разной толщиной битумных пленок. Чем дисперсней грунт, тем меньше толщина битумной пленки и меньше ее вязкость. При малых нагрузках увеличение содержания битума ухудшает уплотняемость смесей, а при больших, когда происходит выжимание пленок связанного битума и структурированной воды – уменьшает плотность.  Рис. 3. Зависимость изменения объемного веса скелета от содержания битума  Исследование уплотнения грунтов, укрепленных цементом, показывает, что и в этом случае сохраняются общие закономерности, описанные выше. Специфика таких грунтов проявляется в том, что при введении цемента значительно возрастает удельная поверхность смеси, поэтому большая часть воды находится в зоне действия межмолекулярных сил. Структура воды изменяется вследствие гидратации цемента, что увеличивает вязкость смеси и влажность границы текучести. Эти факторы содействуют ухудшению уплотняемости грунтов, укрепленных цементом.Имеется и другой фактор, который определяет увеличение объемной массы. Кристаллики цемента размещаются в порах и пустотах между агрегатами и частицами грунта. При этом формируется более плотная структура.Второй фактор является определяющим, и в целом при прочих равных условиях объемная масса скелета, укрепленных цементом грунтов, больше, чем неукрепленных.Общие закономерности уплотнения материалов с коагуляционными типом структуры сохраняются и для грунта, щебня, гравелистых и галечниковых грунтов.