Твердые — минеральные частицы взаимодействуют с имеющейся в грунтах жидкой фазой — водой. Молекулы воды адсорбируются на поверхностях частиц и образуют прочно удерживаемые на них пленки, которые, в отличие от свойств воды остального объема, обладают прочностью на сдвиг и пределом текучести. Воду этих пленок принято называть прочно связанной водой. В непосредственной близости от этих пленок располагается вода, удерживаемая уже меньшими силами, которую называют рыхло связанной. Далее размещается вода, на которую уже не оказывают влияние исходящие от поверхностей минеральных частиц силы. Эта вода находится под воздействием только силы тяжести и называется свободной.

Если в каком-либо грунте содержание пылеватых частиц превышает содержание песчаных, то к наименованию грунта прибавляется слово «пылеватый», например, супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий пылеватый и т. п.

В результате взаимодействия частиц друг с другом и с водой грунты обладают связностью, что увеличивает необходимые для их деформирования или разрушения усилия. Ввиду этого мелкие частицы грунта образуют достаточно прочные грунтовые агрегаты. Связность грунта зависит главным образом от гранулометрического состава и от влажности. В песках, даже влажных, связность проявляется в незначительной степени, и потому эти грунты относят к несвязным. Супеси можно отнести к малосвязным грунтам. Связность особенно становится заметной в случаях суглинков и глин, поэтому последние относят к грунтам связным. Такое разделение грунтов удобно при рассмотрении многих процессов, связанных с их обработкой.

На физико-механические свойства грунтов большое влияние оказывает их состояние, которое в основном определяется влажностью и плотностью.

За счет пор, занятых водой и воздухом, плотность грунта всегда меньше удельного веса минеральных частиц и обычно находится в пределах от 1,4 до 2 г/см3, тогда как удельный вес большинства грунтовых минералов колеблется от 2,4 до 2,8 г/см3.

Особенное влияние влажность оказывает на свойства связных грунтов, которые в зависимости от влажности могут находиться в твердом, пластичном или текучем состоянии. Пластичность есть способность грунтов под действием внешних сил изменять свою форму без разрушения и
изменения объема.

Связный грунт находится в пластичном состоянии в определенном, характерном для данного грунта интервале влажностей. Верхний предел этого интервала ограничен пределом текучести WT, а нижний — пределом пластичности Wp.

Предел текучести соответствует такой влажности грунта, выраженной в процентах, при которой стандартный прибор — балансирный конус с углом при вершине в 30° и весом в 76 г — под действием собственного веса за 5 сек погружается в грунт на глубину в 10 мм. Предел пластичности (граница раскатывания) соответствует такой выраженной в процентах влажности, при которой изготовленное из грунта и воды тесто, раскатываемое в шнур толщиной 3 мм, начинает крошиться.

Число пластичности является важной характеристикой грунтов, так как определяет интервал влажностей, при котором они находятся в пластичном состоянии. Предел пластичности часто служит критерием для разделения грунтов на виды.

Грунт при влажности большей предела текучести представляет собой вязкую жидкость. Если влажность грунта находится между пределами текучести и пластичности, то он пастообразен. Наконец, при влажности меньшей предела пластичности грунт находится в твердом состоянии.

Получаемая в результате уплотнения грунтов плотность в значительной степени зависит от их влажности. Установлено, что каждой нагрузке на грунт соответствует такая оптимальная влажность, при которой достигаемая плотность является максимальной. Таким образом, оптимальная влажность грунта будет зависеть от нагрузки на него. При более низких или высоких влажностях получаемая плотность будет снижаться, и тем значительнее, чем больше влажность грунта отличается от оптимальной.

Для оценки степени уплотнения грунты испытывают в приборе стандартного уплотнения. Сущность этого метода состоит в том, что помещенный в стальной стакан грунт в три слоя при разных влажностях уплотняют последовательными ударами падающей гири. Размеры стакана, вес и высота падения гири, а также число ударов стандартизированы. Получаемая в результате такого уплотнения наибольшая плотность называется максимальной стандартной плотностью Smax, а соответствующая ей влажность — оптимальной влажность ю W0.

При разработке грунты разрыхляются, что приводит к увеличению их объема. Это свойство характеризуется коэффициентом разрыхления kp, который представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к тому объему, который грунт занимал в естественном залегании. Для большинства видов грунтов коэффициент разрыхления находится в пределах 1,1—1,3. При этом чем большей связностью обладает грунт, тем выше коэффициент разрыхления. Коэффициент разрыхления мерзлых грунтов примерно равен 1,5—1,6.

При отсыпке разрыхленного грунта с некоторой высоты он откладывается в виде конуса. Угол образующей этого конуса с его основанием называется углом естественного откоса ф. Величина угла естественного откоса зависит от вида грунта и его влажности. Примерные значения этого угла даны в табл. 2.
Сопротивляемость грунта нагрузкам до некоторой степени может быть охарактеризована модулем деформации.

Процесс тиксотропии является грунтов в градобратимым, т. е. при более или менее длительном покое грунты частично или даже полностью восстанавливают свои свойства. Явление тиксотропии проявляется в том случае, если грунты содержат глинистые частицы и значительное количество воды.

Деформация грунтов, как и других материалов, может быть обратимой и необратимой.

Обратимая деформация исчезает по прекращении действия нагрузки, а необратимая остается. В отличие от других материалов, например металлов, обратимая деформация грунтов не всегда идет с высокими скоростями.- Во многих случаях ее скорость сравнительно мала, в результате чего происходит отставание в изменении деформации по сравнению с изменением напряжения. Поэтому обратимую деформацию грунтов упругой называть не принято.

Необратимая часть деформации может быть названа еще и пластической, если она не сопровождается нарушением сплошности грунта, т. е. его разрушением.

Прикладываемая к грунтам нагрузка воспринимается не только скелетом грунта, но и водой. Установлено, что в крупнозернистых грунтах нагрузка воспринимается в основном скелетом, а в мелкозернистых — окружающими частицы грунта водными пленками. Перераспределение нагрузки между скелетом и водой зависит также от влажности грунта. Под нагрузкой происходит сближение частиц и их агрегатов. При этом они вначале соприкасаются с окружающими их водно-коллоидными пленками, которые в местах контактов начинают испытывать местные давления и потому толщина их в этом месте уменьшается. Вода внутри пленок при сдавливании начинает перемещаться из мест более напряженных в места менее напряженные. Поэтому всякое деформирование грунта сопряжено с миграцией влаги. Связанная вода обладает повышенной вязкостью как ввиду того, что она прочно удерживается на поверхностях частиц, так и из-за содержания в ней коллоидных частиц. Свободная вода, стремясь удалиться из напряженной зоны, вынуждена проходить через тонкие капилляры и потому тоже испытывает большие сопротивления. Все это приводит к тому, что движение воды, а следовательно, и деформация грунта, становятся возможными с ограниченными скоростями. Поэтому грунты относят к упруго-пластично-вязким материалам, т. е. к телам, деформация которых зависит не только от величины нагрузки, но и от ее временных параметров. Под последними понимаются скорость изменения напряженного состояния и продолжительность действия нагрузки.

Деформация грунтов складывается из множества взаимоперемещений как отдельных грунтовых частиц, так и их агрегатов. При деформации несвязных грунтов большое значение имеет трение между частицами, так как оно в сильной степени тормозит развитие деформации.

Если на поверхности грунта установить жесткий плоский штамп и непрерывно увеличивать на него нагрузку, то при сравнительно малых напряжениях на поверхности вся развивающаяся деформация сосредоточивается в небольшом объеме грунта, расположенном вблизи подошвы штампа. По мере роста напряжения деформация распространяется на все большую глубину. Наконец наступает момент, когда, несмотря на продолжающееся увеличение напряжений, дальнейший рост деформируемой зоны прекращается, так как потенциальные возможности такого роста, которые определяются не только напряжением, но и диаметром штампа, исчерпываются. Предельная глубина той зоны, на которую еще распространяется действие нагрузки, составляет Ъ,Ъйш (где йш — диаметр штампа).

Если теперь измерить плотность грунта под штампом, то окажется, что в определенной зоне, которая непосредственно к нему прилегает и с внешней стороны ограничивается поверхностью, близкой к поверхности полусферы, плотность грунта будет одинаковой и больше той, которую имеет окружающий эту зону грунт. Расположенный в этой зоне грунт получил название уплотненного ядра.

После сформирования это ядро существенно изменяет дальнейший ход развития деформации. До образования уплотненного ядра деформация, т. е. погружение штампа, в основном происходит за счет уплотнения грунта и таким образом сопровождается изменением его объема. При дальнейшем погружении штамп будет перемещаться вместе с уплотненным ядром, причем это перемещение будет происходить из-за пластических сдвигов грунта в стороны, которые развиваются несколько ниже уплотненного ядра. Эти сдвиги приводят к разрушению грунтового массива, ввиду чего вокруг штампа появляются кольцевые и радиальные трещины, а затем происходит выпирание грунта.

Таким образом, на определенной стадии развития деформации грунта происходит качественный переход от развития ее с изменением объема к развитию без изменения последнего. Этот переход совпадает с окончанием формирования уплотненного ядра и характеризует собой начало разрушения.

Рабочие органы землеройных машин работают за пределом прочности, а машины для уплотнения грунтов — до предела прочности. Поэтому важно знать, от каких факторов зависят пределы прочностей грунтов, а в тех случаях, где это необходимо, и уметь определять их численные значения.

Рис. 1. Зависимость предела прочности тяжелого пылеватого суглинка от скорости изменения напряженного состояния

Пределы прочности зависят от вида и влажности грунта. Фактор влажности оказывает особенное влияние на предел прочности грунта, и особенно в случае связных грунтов, где со снижением влажности предел прочности прогрессивно возрастает. На основе этого графика можно сделать вывод, что в полулогарифмических координатах зависимость предела прочности от скорости изменения напряженного состояния может быть отображена прямой линией. Поэтому скорость изменения напряженного состояния оказывает влияние на предел прочности главным образом при ее малых значениях. Чем выше значения скорости, тем меньше ее влияние.

Воздействие на грунты рабочих органов некоторых машин связано с приложением к ним циклических нагрузок. Под циклической нагрузкой понимаются следующие друг за другом процессы нагружения и разгрузки грунта. В общем случае характер изменения напряжений во времени при этом может быть самым различным. Однако при рассмотрении воздействия на грунты различных машин в большинстве случаев эти изменения могут быть приняты как линейные. При этом повышение и снижение напряженного состояния могут следовать непосредственно друг за другом либо между концом нагрузки и началом разгрузки будет иметь место пауза, в течение которой напряжение остается примерно постоянным. Такой случай соответствует, например, перекатыванию по грунту пневматического колеса.

Зависимость между напряжением и деформацией при циклических нагрузках может быть отображена в виде диаграмм (рис. 2). Изменения в деформации грунта все время отстают от соответствующих им изменений в напряжениях, и тем больше, чем с более высокой скоростью прикладывается нагрузка. Поэтому вид диаграммы в сильной степени зависит от скорости изменения напряженного состояния. На него оказывает также влияние предварительное упрочнение грунта. Последнее достигается последовательным нагружением грунта циклическими нагрузками.

Деформация неупрочненных грунтов, нагружаемых с небольшой скоростью изменения напряженного состояния — менее 0,1 кГ/см2 сек, начинает развиваться одновременное повышением напряжения.

При этом в случае связных грунтов до напряжений, близких к пределу прочности, деформация прямо пропорциональна действующему напряжению (рис. 2, а). При нагрузке упрочненных и неупрочненных грунтов с более высокими скоростями изменения напряженного состояния имеет место запаздывание в развитии деформации (отрезок О А = а1; рис. 2, б), после чего хотя на участке кривой АВ деформация и развивается со все возрастающей скоростью, все же ее развитие отстает от изменения напряжения. Ввиду этого деформация продолжает расти еще и после того, как напряжение начало снижаться, т. е. за точкой В.Этот процесс дальнейшего развития деформации называется последействием нагружен и я. При таких скоростях изменения напряженного состояния, которые соответствуют, например, перекатыванию колес землеройно-транспортных машин, катков и т. п., около 50% всей деформации развивается в процессе последействия.

Рис. 2. Зависимость между напряжением и деформацией при циклических нагрузках:
а — медленное нагружение; б — быстрое нагружение; в —- ударная нагрузка

На рис. 2, s представлена диаграмма, соответствующая весьма быстрому нагружению, которое, например, имеет место при ударе о грунт жесткой плиты. Здесь деформация часто достигает максимума уже тогда, когда нагрузка успела снизиться до нуля. Обратимая часть деформации всегда начинает восстанавливаться лишь после понижения напряжения на какую-то определенную для данных условий нагружения величину. Такое запаздывание связано с повышением под нагрузкой сцепления между отдельными частицами грунта и их агрегатами. Далее восстановление обратимой части деформации идет со все возрастающей скоростью. Хотя в точке D грунт оказывается уже полностью разгруженным, процесс восстановления деформации все еще продолжается, что уже целиком относится к явлению обратного упругого последействия. Чем выше скорость изменения напряженного состояния, тем все большая часть обратимой деформации восстанавливается в процессе обратного упругого последействия.

Отрезок оси OF выражает полную деформацию (погружение штампа), а отрезки ОЕ и EF — необратимую и обратимую ее части. Площадь диаграммы OABCD соответствует затраченной на деформирование грунта работе.

Деформирование циклической нагрузкой даже хорошо уплотненных и упрочненных грунтов, когда большая часть или даже почти вся деформация обратима, всегда связано с затратой работы, которая при этом рассеивается.

Установлено, что к процессу нагрузки линейная зависимость между напряжением и деформацией может быть применена лишь в случае неупрочненных связных грунтов, нагружаемых до предела прочности с весьма малыми скоростями изменения напряженного состояния — менее 0,05 кГ 1см1 сек. Процесс разгрузки линейной зависимости не подчиняется. Если рассматривать не сам ход течения деформации, а ее результаты, под которыми понимаются полная деформация с учетом последействия, деформация, а также обратимая и необратимая ее части, то здесь применение линейной зависимости возможно лишь по отношению к связным грунтам, нагружаемым с одинаковыми скоростями до напряжений менее предела прочности. Несвязные грунты и здесь линейной зависимости не подчиняются.

Кривая нагрузки в координатах напряжение — деформация при больших скоростях деформации всегда располагается выше, чем при малых скоростях. По мере роста скорости разрушение грунта происходит при все уменьшающейся величине деформации, т. е. грунт приобретает хрупкие свойства.

На графике (рис. 3) показаны результаты опытов по выяснению влияния скорости изменения напряженного состояния на величину относительной деформации е. Относительная деформация представляет собой отношение абсолютной величины погружения штампа к его диаметру. Из графика видно, что по мере роста скорости изменения напряженного состояния vU3 полная деформация и ее необратимая часть убывают и особенно сильно в области небольших скоростей из менения напряженногосостояния — до 0,3 — 0,4 кГ/см2 -сек.

Рис. 3. Зависимость деформаций связного грунта от скорости изменения напряженного состояния:
1 — полная деформация; 2 — необратимая часть деформации; 3 — обратимая деформация; I — зона работы катков; II — зона ударных нагрузок

Обратимая часть деформации остается практически постоянной. Поэтому понижение скорости изменения напряженного состояния грунта при циклической нагрузке принципиально эквивалентно соответствующему повышению напряжения. Из этого графика видно, что если превзойти ту область скоростей изменения напряженного состояния, при которых они оказывают еще существенное влияние на деформацию, то дальнейшее повышение скорости уже практически не будет сказываться на результатах. Эти свойства грунтов следует учитывать при выборе скоростей работы машин.

При нагрузке грунтов равновесие между внешними и внутренними силами устанавливается постепенно, в течение более или менее длительного времени. Поэтому при относительно небольшом времени действия нагрузки равновесное состояние может быть достигнуто лишь при повторных нагрузках. При этом происходит упрочнение грунта, т. е. с увеличением числа повторностей деформация грунта постепенно снижается. Такой характер изменения деформации грунтов при повторных нагрузках отображает их вязко-пластичные свойства. Если материалы не обладают вязкими свойствами, то вся соответствующая данной нагрузке необратимая деформация развивается за однократное приложение нагрузки и Дальнейшее ее повторение вызывает лишь обратимую деформацию. В идеально вязких телах необратимая деформация при повторных нагрузках не меняется. Грунты занимают промежуточное положение. При этом чем большее количество глинистых частиц они содержат, тем выше их вязкость и, следовательно, тем в меньшей степени затухает от цикла к циклу необратимая деформация. Ввиду этих свойств уплотнение грунтов может быть произведено лишь при многократном повторении нагрузки.

Для практических целей представляет интерес закономерность накопления необратимой деформации грунта при повторных нагрузках. Опытным путем установлено, что если к грунту через штамп прикладывать повторные циклические нагрузки с одним и тем же максимальным напряжением и при одной и той же скорости изменения последнего, то накопленная деформация пропорциональна логарифму числа повторностей приложения нагрузки. Если продолжительность пауз между нагрузками меньше времени, которое требуется для полного восстановления обратимой части деформации, то на накопленную необратимую деформацию оказывает влияние частота приложения нагрузки. По мере увеличения частоты накопленная деформация несколько снижается. Это происходит потому, что при недостаточной продолжительности пауз процесс обратного упругого последействия еще не успевает закончиться и потому возникают как бы встречные движения грунтовых агрегатов и, кроме того, последние в меньшей степени находят новые «пути» для взаимоперемещений, в результате чего эти взаимоперемещения становятся короче.

Частота приложения нагрузок имеет значение при деформировании грунтов, обладающих тиксотропными свойствами. Установлено, что имеют место такие частоты, при которых происходят интенсивные тиксотропные превращения грунтов, сопровождающиеся обильным выделением влаги и ослаблением связей между его частицами и агрегатами. При таких частотах эффективность действия нагрузок значительно повышается. Этим свойством грунтов следует воспользоваться как при их уплотнении, так и при их разработках.

—

Для сравнения различных грунтов друг с другом их свойства оценивают численными величинами, которые называют параметрами, характеристиками или показателями свойств. Важнейшими показателями механических свойств являются коэффициент Пуассона it и модуль одноосной деформации Е, который аналогичен моду-, лю упругости, но учитывает не только обратимые деформации, но и необратимые.

Эти показатели дают возможность оценивать сопротивления грунта деформациям от воздействия различных рабочих органов — режущих и уплотняющих. Однако они, к сожалению, являются не константами, а некоторыми нелинейными функциями возникающих в грунте напряжений. Определяют эти показатели с помощью приборов, воспроизводящих одноосное или трехосное сжатие в некотором интересующем исследователя диапазоне напряжений, а единая методика определения их отсутствует. Поэтому, несмотря на важность параметров ц и Е, используют их лишь при теоретическом анализе рабочих процессов. Эксплуатационные свойства грунтов обычно определяют набором эмпирических характеристик, которые, хотя и не имеют строгого обоснования, но с достаточной для практики точностью позволяют определять основные усилия в элементах машин при воздействии их на грунты.

Важнейшие характеристики грунтов описаны ниже.

Гранулометрический состав грунта—процентное содержание по массе частиц различной крупности. В зависимости от крупности, мм, частицы грунта разделяют на следующие: галечные— 40—20, гравийные — 20—2, песчаные — 2—0,05, пылеватые— 0,05—0,005, глинистые — менее 0,005.

Чем мельче частицы грунта, тем больше преобразована первичная горная порода.

Крупноблочные грунты разрабатывают обычно захватом подбором или зачерпыванием кусков. Поэтому сопротивление их разработке зависит от тяжести и механического зацепления кусков. По мере уменьшения размеров частиц грунта их удельная поверхность увеличивается, а следовательно, возрастают и силы взаимодействия частиц между собой и с элементами рабочих органов машин.

Объемная масса — отношение массы грунта при естественной влажности к его объему. Объемная масса большинства грунтов составляет 1,5—2,0 т/м3. С помощью этого показателя определяют массу грунта в ковше машины или в призме волочения при нахождении усилий в элементах машины в процессе ее работы.

Разрыхляемость — свойство разрабатываемого грунта увеличивать свой объем при постоянной массе. Объемы земляных работ и производительность землеройных машин исчисляют по объему грунта в состоянии естественного залегания. В процессе же разработки грунты превращаются в рыхлый материал с объемом пор и пустот значительно большим, чем до разработки. Характеризуют разрыхляемость коэффициентом разрыхления, равным отношению объема разрыхленного грунта к объему, который он занимает в плотном теле. Коэффициент разрыхления всегда колеблется в пределах от 1,08 до 1,75 в зависимости от грунта и конструкции рабочего органа. Это свойство грунта тоже принимают во внимание при установлении емкостей ковшей, размеров отвалов и других размеров машин для земляных работ.

Пористость — отношение объема пор (независимо оттого, чем они заполнены) ко всему рассматриваемому объему грунта. Чем пористее грунт, тем он рыхлее, а следовательно, менее прочен и более подвержен деформациям. Пористость грунта изменяется в зависимости от расстояния между частицами скелета грунта под действием внутренних и внешних сил и особенно важна при искусственном уплотнении грунтов.

Влажность — отношение массы воды к массе сухого грунта, выраженная в процентах. Влажность влияет на механические свойства грунтов особенно сильно. С увеличением влажности грунтов, содержащих в значительных количествах тонкодисперсную фракцию, снижается их прочность, несущая способность и т. п. Кроме того, свойство грунтов уплотняться под нагрузкой существенно зависит от количества содержащейся в нем влаги. Так, максимальной плотности грунта при заданном режиме уплотнения можно достичь лишь при определенном соотношении воды и воздуха в грунте. При повышенной влажности этот показатель снижается. Максимальную плотность грунта при определенной для данной влажности нагрузке называют максимальной стандартной плотностью, а соответствующую ей влажность — оптимальной влажностью. Каждой нагрузке соответствуют определенные значения максимальной плотности и оптимальной влажности. Последние показатели определяют для каждого вида грунта в лабораторных условиях по методу стандартного уплотнения.

Связность — свойство грунта благодаря силам сцепления сопротивляться разделению на отдельные частицы под действием внешних нагрузок. Характерными примерами связных грунтов являются глины, содержащие в значительных количествах тонкодисперсные фракции.

Пластичность — свойство грунта в результате внешнего воздействия изменять форму без разрыва сплошности и сохранять ее после того, как воздействие снято. Пластичностью обладают все связные грунты в определенных границах влажности. Пластичность тесно связана с влажностью, а также с дисперсностью и однородностью частиц грунта. Чем более грунт дисперсен и однороден, тем выше его пластичность. Так как к связным грунтам относятся грунты с различным гранулометрическим составом, пластические свойства их могут быть различными. Эти различия не имеют, однако, качественного характера.

Для количественной оценки пластичности установлено так называемое число пластичности, под которым понимают выраженную в процентах разность влажностей грунта, относящихся к границам перехода в текучее и твердое состояния.

Липкость — параметр, характеризующий способность грунта прилипать к поверхности рабочих органов. Слой грунта, налипающий, например на внутреннюю поверхность ковша, может существенно затруднить работу машины. Липкость характерна для связных грунтов, находящихся в увлажненном состоянии. С возрастанием влажности липкость увеличивается, но до известного предела. Так, по достижении полной влажности липкость резко уменьшается и при дальнейшем увеличении влажности может полностью исчезнуть. Таким образом, максимальная липкость, аналогично максимальной плотности, может иметь место лишь при вполне определенной влажности, значение которой определяется гранулометрическим и минеральным составом скелета грунта. Липкость выражают отношением усилия, необходимого для отрыва прилипшего к грунту предмета, к площади прилипания.

Размокаемость — свойство некоторых видов связных грунтов при впитывании воды после потери связности превращаться в рыхлую массу, лишенную несущей способности. Размокаемость грунтов зависит от их состава, характера связей, начальной влажности и имеет существенное значение при гидромеханизации земляных работ. Показателем размокания является время, в течение которого образец грунта, помещенный в воду, распадается в крупные или мелкие комочки, пыль.

Сжимаемость — свойство грунтов уменьшаться в объеме под действием внешней нагрузки. Сжимаемость определяется способностью грунтов уменьшать пористость из-за переупаковки частиц, как вследствие возникновения местных сдвигов частиц и соскальзывания более мелких частиц в поры грунта, так и от изменения толщины водно-коллоидных оболочек частиц при увеличении давления.

Сжимаемость играет важную роль в уплотнении грунтов.

Сопротивление грунта вдавливанию. Значительному числу рабочих процессов машин для земляных работ соответствуют деформации, наблюдаемые при вдавливании в грунт металлических штампов. Для характеристики сопротивления грунта вдавливанию используют показатель — коэффициент сопротивления грунта смятию, т. е. напряжение, вызывающее вдавливание в грунт опорной поверхности на глубину в 1 см.

Коэффициент сопротивления смятию позволяет оценивать несущую способность грунта и, следовательно, правильно конструировать ходовое оборудование машин. Значение этого коэффициента колеблется у разных грунтов в пределах 0,12—1,3 кг/см2. По данным некоторых исследователей, сопротивления при вдавливании штампов в грунт должны коррелироваться с усилиями резания, и они могут служить объективными критериями для составления шкалы сопротивляемости грунтов резанию. Приборы, основанные на принципе вдавливания штампов в грунт, называют плотномерами.

Сопротивление сдвигу. Этот показатель нужен для правильного расчета режимов работы машин и оценки нагрузок на их рабочее оборудование. В настоящее время нет единой точки зрения на природу сопротивления грунтов сдвигу. Некоторые исследователи считают, что сопротивление сдвигу зависит только от сцепления между частицами, показателем которого является коэффициент сцепления. Другие полагают, что сопротивление сдвигу зависит также и от сил трения. Показателями этих сил, действующих в грунте, считают угол внутреннего трения и коэффициент трения.

Сопротивление сдвигу грунта зависит как от физического состояния его (плотности, влажности), так и от условий деформации (скорости сдвига, размеров массива).

Для количественной оценки сопротивления грунтов сдвигу проводят экспериментальные исследования, заключающиеся в одновременном измерении нормального и касательного усилий при разрушении сдвигом стандартного образца.

Угол естественного откоса грунта — угол, при котором неукрепленный откос грунта еще сохраняет равновесие, или угол, под которым размещается свободно насыпаемый грунт. Для несвязных грунтов угол естественного откоса равен углу внутреннего трения.

Коэффициенты трения грунта о сталь и грунта по грунту имеют существенное значение при взаимодействии рабочих органов землеройных машин с грунтом.

Абразивность грунтов — свойство их изнашивать рабочие органы машин в результате истирания. Форма и размеры элементов машин, соприкасающихся с грунтом, значительно меняются, вследствие чего нарушаются проектные условия их взаимодействия и возрастают нагрузки на машину.