Проведенные опыты показали, что контактные напряжения при нагружении штампов давлением до величины 0,4 кгс/см² распределяются по слабо выраженной седлообразной эпюре (рис. II.8). При увеличении давления на штамп эпюра контактных напряжений под круглым штампом трансформируется в резко выраженное «седло» и затем вновь выполаживается.

Рис. II.8. Экспериментальные исследования распределения контактных напряжений в основании круглого жесткого штампа
I - по. И. Я. Штаерману (теория упругости); II - эксперимент (средняя по трем опытам для илов из. Сиваш)

Рис. 11.9 Изменение формы эпюры распределения контактных напряжений в зависимости от средней нагрузки на круглый жесткий штамп площадью 10 тыс. см²

При нагрузках на штамп кгс/см² ординаты краевых напряжений начинают уменьшаться, в то время как напряжения под центром возрастают (рис. II.9). На этом рисунке сплошной линией показаны экспериментальные данные (для илов оз. Сиваш), а пунктиром - решение И.Я. Штаермана.

Рис. II.10. Изменение контактных напряжений в процессе нагружения в опытах 1966-1968 гг.
a - схема размещения мессдоз в днище штампа; б - экспериментальные исследования изменения контактных напряжений

На рис. II.10 показаны графики изменения краевых напряжений и напряжений под центром штампа для всех трех опытов. Как видно из этого рисунка, перелом графиков краевых напряжений наступает при нагрузках 0,65-0,75 кгс/см² и совпадает с переломом кривых напряжений под центром штампа. Максимальная ордината краевых напряжений при резко выраженном «седле» равна примерно 2,8 средней нагрузки на штамп, в то время как максимальная ордината напряжений под центром составляет только половину этой нагрузки. Трансформация эпюры распределения контактных напряжений под жестким фундаментом объясняется, очевидно, тем, что с ростом нагрузки в основании формируется «упругое ядро», а под краями фундамента развиваются области пластических деформаций.

Сравнение полученных эпюр контактных напряжений с теоретическими, подсчитанными согласно решению И. Я. Штаермана с учетом закруглений краев фундамента, показывает их достаточно хорошую сходимость лишь при диапазоне давлений, меньших 0,65-0,75 кгс/см², что составляет 0,7-0,8 предельной нагрузки на штамп. В остальных случаях эпюры не совпадают, т. е. теоретические и экспериментальные эпюры распределения контактных напряжений в основании фундаментов на слабых водонасыщенных глинистых грунтах не совпадают количественно, хотя и схожи качественно. При этом погрешности расчета при использования теоретических решений для определения эпюры контактных напряжений под жесткими фундаментами на водонасыщенных слабых глинистых грунтах, по-видимому, не постоянны и зависят от напряженного состояния этих грунтов в основании фундамента.

Как уже упоминалось, сложность исследований напряжений в основании сооружения обусловлена трудностью установки измерительных приборов в грунты без нарушения его природной структуры. Поэтому большинство опытов по определению напряжений в грунтовых основаниях выполнялось на грунтах с нарушенной структурой или на песках.