В 1963 г. при оценке сжимаемости грунтов нами было предложено использовать характеристику сжимаемости (или точнее несжимаемости) грунта - «структурную прочность» сжатия. Под этой характеристикой понимается максимальное давление, при котором грунт практически не сжимается (за исключением тех осадок штампа, которые могут быть вызваны неровностями на контакте между штампом и поверхностью грунта).

Горизонтальные площадки на графиках, построенных по результатам компрессионных опытов и данным исследований слабых водонасыщенных глинистых грунтов штампами при приложении малых ступеней давления, были обнаружены многими исследователями (Г. В. Сорокиной, М. Н. Гольдштейном, И. М. Горьковой, А. Вило, Г. Л. Коффом и другими). Однако эта характеристика, получаемая на графиках и свидетельствующая о несжимаемости грунта до определенного давления, не формулировалась как расчетная величина и не была использована для расчетов консолидации глинистых грунтов.

Для определения величины структурной прочности сжатия грунтов и выявления факторов, влияющих на эту величину, в МИСИ им. В. В. Куйбышева при участии автора были проведены многочисленные исследования в лабораторных и полевых условиях.

Физико-химическая природа структурной прочности глинистых грунтов может быть представлена в следующем виде.

Частицы глинистого грунта соединены между собой поверхностными молекулярными (ван-дер-ваальсовыми) силами притяжения и цементационными связями.

Ван-дер-ваальсовы силы действуют через тонкие прослойки воды в местах сцепления частиц. В результате действия этих сил на ранней стадии диагенеза образуются губчатые структуры с определенной прочностью. Прочность структур глинистых частиц со временем увеличивается под действием уплотнения, приводящего к увеличению числа контактов частиц в единице объема, и зависит от формы частиц и строения кристаллических решеток глинистых минералов, входящих в состав скелета грунта. Ребра и углы частиц обладают меньшей гидрофильностью по сравнению с их гранями, в результате чего толщина пленки связанной воды уменьшается к углам и ребрам. То, что силы сцепления между частицами возрастают именно у ребер и углов коллоидных частиц, т. е. в отдельных активных местах, убедительно показали исследования, проведенные Н. Н. Серб-Сербиной с глинистыми суспензиями, содержащими натриевые соли (соду или фосфаты натрия).

Опыты, проведенные Б. Ф. Рельтовым и его сотрудниками с глинистыми минералами (бентонитом) в стеклянных капиллярах, показали, что процесс структурообразования зависит от продолжительности покоя структур и что прочность образовавшихся структур увеличивается со временем.

Интересные опыты по «искусственному» приготовлению илов провела Г. В. Сорокина. Образцы изготовлялись в лаборатории в течение продолжительного времени (от двух месяцев до двух лет). В этих опытах удалось получить образцы большой однородности, причем высота образцов достигала 20 см. Ил формировали из суспензии. Полученный осадок «заражали» свежим илом. При этом на поверхность осадка вносили водоросли и другие растительные остатки. Структурную связность искусственного ила определяли путем расплющивания (сравнивая диаметры образцов перемятого грунта и грунта с искусственной структурой).