В результате лабораторных исследований грунтов определяют три основных показателя: плотность грунта ненарушенной структуры р, равную отношению массы образца грунта к его объему; плотность твердых частиц грунта ps, равную отношению массы твердых частиц к их объему, и природную влажность ш, равную отношению массы воды, содержащейся в грунте, к объему твердых частиц.
Любой образец грунта массой m и объемом V состоит из трех частей: объема Vs, занятого твердыми частицами массой объема воды Vw, занятого массой воды mm и некоторого объема V, занятого газом массой т’, которая в силу своей малости в расчетах не учитывается. Тогда в соответствии с приведенными выше определениями
р= (ms-f- mw)fV; ps = tns/Vs; W—mw/ms, (34.1)
Помимо основных физических характеристик грунтов определяются и дополнительные физические характеристики: гранулометрический состав, плотность грунта в сухом состоянии, коэффициент пористости; степень влажности, число пластичности и показатель текучести.
При возрастании нагрузки зоны пластических деформаций увеличиваются в объеме, развиваясь в стороны и вглубь, вовлекая в пластическое деформирование все большие объемы грунта. При этом кривизна линии БВ значительно возрастает, определяв ярко выраженную нелинейную зависимость между осадкой и нагрузкой. Эту фазу называют фазой развития значительных сдвигов.
Дальнейшее возрастание нагрузки приводит к образованию под подошвой штампа уплотненного ядра, которое расклинивает грунт, перемещаясь вместе со штампом, вызывая перемещение грунта в стороны и вверх по поверхностям скольжения. В результате происходит потеря устойчивости грунта, при этом осадка штампа резко возрастает, сопровождаясь выпором грунта на поверхность. На графике эта фаза соответствует участку БВ, приближающемуся к вертикальной линии, и называется фазой выпора. Для оценки несущей способности оснований в настоящее время используется теория предельного напряженного состояния, в основу которой положено понятие о предельном равновесии грунта.