Pod działaniem obciążenia statycznego odkształcenie podłoża gruntowego rozpoczyna się od przemieszczenia (uszczelnienia) ziarn i cząstek gruntu (rys. 1) w momencie, gdy - po wyparciu i sprężeniu powietrza oraz po wyparciu wody z porów - ziarna i cząstki gruntu przejmują obciążenie. Z uwagi na chaotyczne rozmieszczenie ziarn i cząstek w masie gruntowej oraz na różnorodność ich wymiarów i właściwości - proces ten może być analizowany jedynie w ujęciu statystycznym. W wyniku przemieszczenia cząstek i ziarn gruntu zachodzi niszczenie słabszych cząstek ziarn, zatem proces ten jest nieodwracalny.
Rys.1. Proces zagęszczania przy oddziaływaniu statycznym: a) przemieszczenie ziarn gruntu (uszczelnianie), b) siły działające na ziarna w masie gruntowej.
Naprężenia niszczące strukturę gruntu koncentrują się na powierzchni ziarn szkieletu gruntowego.
O wytrzymałości gruntu na ścinanie decyduje wartość naprężeń występujących w płaszczyźnie zniszczenia.
Fot.1, 2. Aparat trójosiowego ściskania i próbki gruntu po ścięciu
Stąd wytrzymałość gruntu na ścinanie τf określana jest uogólnionym wzorem Coulomba:
gdzie:
c - spójność gruntu, [kPa],
σ - naprężenie normalne, [kPa],
Ø - kąt tarcia wewnętrznego, [0 ].
Ze względu na różne właściwości gruntów, stosuje się różne metody w celu uzyskania odpowiedniego ich zagęszczenia (maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego), w zależności od energii, sposobu jej przekazania, a także rodzaju gruntu i jego wilgotności. Uzyskanemu zagęszczeniu przy zadanej wilgotności odpowiadają parametry geotechniczne zapewniające odpowiednią nośność i odkształcalność podłoża. Z tego powodu w praktyce budowlanej do zagęszczania podłoża stosuje się różne maszyny o odmiennym sposobie oddziaływania oraz różne techniki zagęszczania. Stosuje się maszyny: ugniatające (walce gładkie, okołkowane, ogumione), wibracyjne (walce, płyty) i ubijające (płyty wolnospadowe, ubijaki). Pierwszy typ maszyn stosuje się przeważnie do zagęszczania w nasypach gruntów spoistych, drugi przeważnie do zagęszczania gruntów niespoistych (sypkich) drobnoziarnistych i gruboziarnistych oraz gruntów kamienistych. Ostatnio walce wibracyjne ciężkie stosuje się też do zagęszczania gruntów spoistych. Stosowane w praktyce budowlanej sposoby zagęszczania można podzielić na grupy o różnym oddziaływaniu .
Tablica 1. Rodzaje oddziaływania i maszyny do zagęszczania
Zachowywanie się gruntów przy odkształceniach bywa różne (patrz : dylatancja ) i związane jest z tempem zaniku ciśnienia porowego.
Dylatancja może być ujemna (–) występuje w gruntach mineralnych spoistych i niespoistych w stanie luźnym.
Dylatancja dodatnia (+) występuje w gruntach mineralnych niespoistych w stanie średniozagęszczonym i zagęszczonym