Деформируемость водонасыщенного глинистого грунта при низкочастотном гармоническом нагружении тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.07 ВАК РФ

Кассам Хассан АВТОР
кандидат технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ
1992 ГОД ЗАЩИТЫ
   
01.02.07 КОД ВАК РФ
Автореферат по механике на тему «Деформируемость водонасыщенного глинистого грунта при низкочастотном гармоническом нагружении»
 
Автореферат диссертации на тему "Деформируемость водонасыщенного глинистого грунта при низкочастотном гармоническом нагружении"

ИЮМОВСИИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНКЕНЕРШ-еггаПЕЛЫМ ИНСТИТУТ км.В.В.КУЙБШЕВА

На правах рукописи

Кассам Хассан

УДК 62.lt. Щ

ДШШИРУШОСГЬ ВОДОНАСШЦЕШЮГО гаи глею ПО ГРУ1ГГА ПРИ НИЗКОЧАСТОТНОЙ ГАРЫОШЧЕСНОН НАГРУШШ

01.02.0? - Механика сыпучих тел, грунтов и горних пород

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва. - £992 год

Работа выполнена в Ыосковскаы ничвиерно-строительноы институте им.В.В,Куйбышева. .

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Тар-Мартиросян З.Г.

Офиииальйые оппоненты - про^п ;;;ор, доктор технических

наук Дидух В,И.

- кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Воробьев Е.А.

Ведущая организация - внШморнефтегаэ.

Задата состоится час.

на заседании специализированного Совета Д C53.II.05 в Московском ордена Трудового Красного Знамени Инкенерно-строительвом институте им. В.В.Куйбшевс по адресу: Москва, Спартаковская ул., д.2, ауд. 212.. .

С диссертацией могаю ознакомиться в библиотеке института.

Г1рос!ш Вас принять участие в защите и направить Ваш отзыв по ацрзсу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, д.26, ШСИ ш.В. В. Куйбьшва, Ученый Совет.

Автореферат разослан

Учений секретарь специализированного Совета кандидат технических наук,

яр офе сс ор А. Л. К рыт.а п ов с кий

. - / -

ОЕЩАЯ ХЛРА!ГГЕРКСТШ(А РАБОТУ

Актуальность темы. При проектировании, строительстве и эксплуатации морских, гидротехнических, транспортных и других соору жений возникает необходимость учета низкочастотного циклического воздействия на грунте основания при прогнозе их осадок и устойчивости. Особые трудности возникают в тех случаях, если гранты основагая сложены водонасыщенными глинистыми грунтами так, как это связано с необходимостью прогноза процессов консолидации и ползучести и устойчивости в нестабилизированпом состоянии уплотнения, т.е. с необходимостью учета недренированной прочности. Решение этих задач требует совершенствование методов изучения механических свойств'водонвсыщенных глинистых грунтов при низкочастотном гармоническом воздействии, а также методов прогноза осадок и устойчивости сооруяений с учетом этих свойств грунтов. Таким образом, диссертационная работа посвящена актуальной задаче прикладной механики грунтов.

Цель работы. Разработка экспериментальных и теоретических основ прогноза осадкй водонасыщенных глинистых оснований сооружений при низкочастотном гармоническом воздействии.

Для достижения поставленной цели,в качестве примера,рассматривалось морское сооружение с фундаментом в виде плиты с размерами 90x100 м при стационарной нагрузке 1,5 кг/с>/' под действием дополнительного циклического нагруиення " решались следующие задачи:

1. Установление характера някоплеш-.я пластических деформаций в водонаснщетюм глинистом грунте при циклическом гармоническом нагружешш, в условиях трехосного и компрессионного сжатия.

2. Установление влияния на деформируемость водонасьпцетюго. глинистого грунта тати параметров (1 факторов, как число циклов нягружений, амплитуда циклической нагрузки, частота нягружения

в диапазоне от 0,075 до 0,2 Гц, исходное* напряженное состояние(¡111$, историинагрукення и плотность грунта.

3. Проведение опенки влияния на накопление пластических деформаций траектории циклического нагружения с учетом того, что для грунтов основания под краем фундамента характерна стябилотри-ческая траектория, а для центральной ш-,сти характерна компрессионная траектория нягрутения.

4. Установление закономерности изменения коэффициентов бокового и порового давления в условиях компресий при циклическом ■ гармоническом нагружении. _ ........ .............

5. Совершенствование методики исгштания водонасыщенных связных грунтов при циклическом.нагружении.

б. Разработка метода количественной оценки осадки основания" морского сооружения от волнового воздействия с учетом консолидации и ползучести окелета грунта.

Научная новизна -работы: •. .

- определение характера и основных закономерностей деформируемости водонасыщенного глинистого грунта при низкочастотном гармоническом циклическом нагружении в условиях комлресии и трехосного сжатия; , , '

- определение основных факторов, влияющих на процесс уплот- :/-, нения грунта при циклическом нагружении ; . ■

- определение изменения значения бокового давления при низкочастотном циклическом нагружении; ' . -

- разработка теоретических основ количественного прогноза -осадок оснований морских сооружений при циклическом воздействии

Практическое значение работы. Разработанная методика по, проведению испытаний подонасвденных глинистых грунтов при циклическом низкочастотном гармоническом нагружении позволяет применить теорию консолидации, более достоверно оценить величину, деформаций основания морских сооружний в нестабшгеэироваином ■ . состоянии, вводить поправки в существующие методы расчета осадки и устойчивости морского сооружения, позволяющие учитывать дополнительные деформации и поровое давление от волнового воздействия.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научных семинарах в лаборатории консолидации и ползучести многофазных глинистых грунтов кафедры ИГрОи^ МИСИ им.В.В.Куйбышева. '. ■ ' : ' л

Структура и объем диссертации. Диссертация состой*.из введения, четырех глав, общих выводов. Общий объем работы/34" страницы,в том числе страниц машинописного текста,^

рисунков и графиков/ & . таблиц, список использованной литературы из ¥9 . наименований.

На защиту выносятся.

1) результаты экспериментального определения характера и основных зависимостей деформируемости водонасыщенного глинистого грунта при низкочастотном гармоническом циклическом нагрукенин,

2) результаты экспериментальных исследований по определение; основных факторов, влияющих на процесс уплотнения водонасыщенного глинистого грунта при циклическом нагружении.

3) практические рекомендации по проведению испытаний глинистых грунтов при низкочастотном гармоническом циклическом нагр.у-кенш.

4) теоретические основы количественного прогноза осадок оснований сооружений на базе теории консолидации и ползучести глинистых грунтов.

•КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и практическое значение работы.

В первой главе приводятся обзор и анализ экспериментальных и теоретических исследований деформируемости и устойчивости глинйстых грунтов при действии повторного нагружеиия. Указанные исследования проведены для целей морского и дорожного строительства. Рассматриваются способы и установки для проведения испытаний глинистых грунтов при циклическом нагруяении.

Теоретические и экспериментальным исследованиям деформируемости и устойчивости глинисчых .грунтов при действии повторного нагружения посвящены^работы таких учетных,как Абелев Ы.Ю., Дидух В.И., Зарецкий D.К., Иванов H.H., Корсунский М.Б., Кривис-ский A.M., Иотылов Ю.ГС., Пилипвнко A.C., Пузаков H.A., Троицкая H.H. и другие, а также работы зарубежных ученых таких как Chant C.9>..huncan 1 Н-, KVd lstdd I ■ J . Ьапй reu <D А tS.Qchjslne t.YoSHjiAr* Ни другие.

На основании анализа проведенных исследований сформированы выводы о состоянии исследований по изучению деформируемости и прочности глинистых грунтов при действии повторного нагру-кения:

- прй циклическом нагружении водонасщенных глинистых грунтов происходит накопление перового давления, снижение прочности и развиуие пластических деформаций во времени.

- снижение прочности от циклического нагружения происходит в результате роста порового давленгч. которое уменьшает эффек-тивноэ напряжение. Влияние порового давления на прочность грунта описывается эмпирическими формулами.

- дополнительные деформации в недренировэнных циклических на-гружениях происходят из-за снижения эффективного напряжения в результате роста порового давления. Дополнительные деформации определяются в зависимости ог значения возникающего порового давления. При этом нужно установить значения возникающего порового давления при циклическом нагружении, которое зависит от амплитуды и частоты и числа циклов нагружения.

- анализ существующих экспериментальных и теоретических исследований показал, что эти исследования в основном посвящены закономерностям развития пластических деформаций и возникновения порового давления в условиях отсутствия дренажа. Такой подход к решению вопроса о прочности является односторонним и не может позволить решить проо'лему в тех случаях, когда речь идет о массиве грунта, где имеются реальные дренирующие границы. Поэтому одной из основных задач исследований в настоящей работе является разработка методики, позволяющей теоретические описать процесс уплотнения водонасыщонного глинистого грунта под воздействием циклического пагружонил кок на уровне лабораторного экс- . перниента, так и на уровне массива грунта в натуре с учетом наличия и отсутствия дренирования.

На осноео данных выводов и заключения сформулированы цели дальнейших исследований, дана постановка задач диссертации.

Во второй глава приводится описание экспериментальной ус- ■ уаношеи и'устройства для приготовления образцов грунта нарушенной структуры,характеристики физических свойств исследуемого грунта, программа и методика проведения экспериментальных исследований.

С учетом задач исследований для проведения экспериментов использовалась установка конструкции МИСЙ им.В.В.Куйбышева, ¡¡озвол.' ющая задавать на образец грунта, находящийся в испытательной -камере в определенном исходном напряженном состоянии, дополнительное циклическое нагружение с амплитудой в диапазоне от 0,01

до 0,3 Гц и записать измеряемые- характеристики-деформации, норовов давление и боковое давление. Грунтоиспытателыюй камерой служил стабилометр и одометр.

Регистрация осевых деформаций образца при испытаниях осуществлялась иьдекатором часового типа ИЧ-Ю с ценсй деления 0,01 мм. Поровое давление измерялось гидроаэростатическиы датчиком. Боковое давление регистрировалось манометром и гидроаэростатическим датчиком.

| Исследования проводились на супесчанном грунте нарушенной структуры, отобранном вблизи о.Сахалина, характеристики физических свойств которого показаны в табл. I.

Таблица I

Характеристики физических свойств исследуемого грунта

Вид грунта нарушенной структуры Ё а Р> п ё§ '•1.......га?" 1 л я | л & но 1 ь оПИ) к со 1 Ч сЗ Число пластичности У> ¡Показатель консистенции 7/ Плотность твердых частиц А • г/см Коэффициент пористости ____ ¡Максимальная 1 влажность ■г..... ж X <0 ¡0 й §8 К 01 4. ЙЗ» в

СУПЕСЬ 1,98 1 ( 1,63 | 21,2 ' "1 I 1 1,35! 0,267 1 1 1 2,67 0,63 23,6 0,9

По числу пластичности реальный исследуешй грунт относится к супесчаным а на самом деле состоял из песчаной глины, что позволило сократить продолжительность экспериментов.

При разработке программы испытаний учитывались реальные условия работы эсновакия морского сооружения. Так, например, в связи с тем, что массивы грунтов имеют реальные дренирующие граьицы было решено проводить испытания грунта при дренированных условиях нагружения. Частота циклического нагружения определялась исходя из того, что частота колебания морского сооружения из-за волнового воздействия определяется частотой поверхностных штормовых волн и лежит в диапазоне от 0,3 до 0,06 Гц. Количество воздейст-

вий волн на сооружение для периода воздействия одного шторма составляет порядка 600-700 циклов для волн высотой более 7 и, а для всего периода эксплуатации сооружения 2-5 10ч циклов. Амплитуда изменения циклического нагружения от волн высотой более 7 м составляет До статической нагрузки от сооружения для полнового воздействия.

Статические нагружения выполнялись в соответствии с требованиями ГОСТ 23908-79 и ГОСТ 26518-85.

Методика циклических испытаний состояла в следующем:

Образец грунта, приготовленный в-устройстве вакуумного уплотнения ШСИ им.В,В.Н|уйбышвва устанавливался и испытательную камеру и подвергался действию статического нагружения до определенного исходного напряженного состояния. После стабилизации деформации образец подвергался дополнительному вертикальному циклическому нагруженш с амплитудой ¿6"" и частотой . Диаграммы циклического нагружения показаны на рис. I. В процессе нагружения измерялись осевая и объемная деформации, поровое давление и боковое давление.

Рис. I. Диаграммы циклического нагружения

а) в диапазоне волнового воздействия ? ,

б) в диапазоне приливно-отливного воздействия.

Испытания проводились на образцах грунта, находящихся под действием разных геличин статического нагружения в соответствии с исходным напряженным состоянием грунта под углом и под центром фундамента морского сооружения на разных глубинах, а также при разных величинах амплитуды и частоты нагружения.

Программа экспериментальных исследований показана в таблице 2.

Таблица 2

Программа экспериментальных исследования

Цели исследований | Решаемые задачи

1. Определение прочно- - Построение паспорта грунта ; стных и деформационных - Определение влияния статического свойств грунта при ста- компрессионного нагруження на бо-тическом нагружонии. косое давление грунта.

2. Определв1гае дефор- " Определение характера развития деформационных характе- формации при циклическом нагруне-ристик грунта при нии ;

циклическом нагружении - Определение влияния на развитие (проведение испытания пластических деформаций параметров и стабилометре). нагрукения - амплитуды, частоты;

- Определение характера изменения бокового давления.грунта при циклическом нагружении ;

- Определение деформируемости грунта при разных траекториях статического и циклического нагрукения.

3..Определение дефорна— Определение влияния на дефорыи-ционних характеристик руеыость грунта при циклическом грунта при циклическом нагру^ении его исходного наггряжен-нагрукении (проведение ного состояния, испытаний в одометра).

В тертьей главе представляются результаты испытаний и приводится их анаииз.

В результате изучения влияния низкочастотного гармонического нагрутения на деформируемость водонасышенного глинистого грунта было установлено следующее.

- При циклическом нагрукенин в условии компрессии характер изменения бокового давления в зависимости от числа циклов подобен характеру изменения бокового давления при ста-

тнчзском нагружении во времени. Приращение бовового давления составляло около 30% от статического бокового давления при амплитуде циклической нагрузки равной А=0,34,

- При циклическом нагружении с частотой в диапазоне от 0,Сб до 0,25 Гц приращение пластических деформаций имеет затухающий характер с увеличением числа циклов. После 1000 циклов нагружений происходит около 90% от стабилизированной деформаций для образцов исследуемого грунта толщиной 12 сы с односторонним дренированием.

- Влияние частоты повторности нагружения на деформируемость грунта проводилось при испнтании образцов исследуемого грунта в стабилометре при двух значениях частоты 0,2 Гц и 0,075 Гц. Для каждой величины частоты испытания проводились с четырехкратной новторностью. Было установлено, что изменения частоты циклического нагружения в диапазоне частот волнового воздействия не влияет на накопление пластических деформаций во времени. Накопление пластических деформаций для значений частот до 1х10-чГц, соответствующих частоте приливно-отливного воздействия имеют своеобразный характер в отличии от характера изменения деформации при волгювом воздействии. Квазистатическое нагрунсеша и разгрузка проводились по способу 2, показан-; ному на рис. I. Испытания проводились с двух1сратной повторно-стью, в результате чего было установлено, что стабилизированная деформация п этом случае достигается после 5 циклоп нагру-жений и ее значение в 2 рал а меньше, чем для случал волнового воздействия.

- Общая величина прирощшшй пластических деформаций за врем испытаний, условно соответствующая времени эксплуатации морского сооружения (по числу циклов погружений) существенно зависит от .таких факторов, как амплитуда циклической нагруаки; состояние грунта и траектория нагружения. Для исследуемого грунта приращение пластических деформаций в определенных условиях достигало 33$ от значения деформаций, вызванных статическим нагружением от веса сооружения.

- При проведении испытаний в стабилометре рассматривалось влияние амплитуды циклического нагружения. Испытания проводились с четырехкратной повторностью,, в процессе нагружения иэмеря-

лись осевая и объемная деформации и поровое давление. Сравнение графиков осадка-нагрузка при циклическом нагружении и при статическом нагружении показало, что для стабилизированной деформации существует определенная зависимость между ступенями статического погружения и амплитудой циклической нагрузки. Кромз того вид зависимости осадка-время при статическом нагружен™ подобен воду зависимости осадка-количество циклов(вре-мя) при циклическом нагрупении. Зти два обстоятельства позволяют сделать вывод о возможной аналогии между уплотнением грунта при статическом нагружении и уплотнением грунта при циклическом нагружении. Эта аналогия формальная и не откосится к сущности процесса, но она позволяет рассматривать процесс уплотнения грунта при циклическом нагружении, как процесс уплотнения грунта при одноступенчатом статическом нагружении и следовательно, значительно упрощает проблему прогноза осадок водокасыценных глинистых оснований сооружений при циклическом гармоническом воздействии. Для этого стабилизированная деформация от действия циклического нагружения сравнивается с той, которая поручается при статическом одноразовом нагружении й определяется значение статической нагрузки, эквивалентная циклическому нагружению. ' . •

На рис. 2 • показаны деформация от действия статического нагруяэнпя от сооружения, а также дополшгеаьныэ деформации от дэйтсвия циклического нагружешгя для разных величин амплитуды циклического нагрутштая, получаежз в результате проведения испытаний п стабилсмстрэ. Кро?л> того показаны значения статическая нагрузок, этливалентнкз циклическому воздействии для ептххетчт амплитуда циклического нагруясения. Статическая зквгсвалонтная нагрузка в зависимости от амплитуды, циклического »агруязния показана на рис. 3.

- Общая веллздпга приращения пластических деформаций, также сущоствсшю зависит от траектории циклического нагруяения. При проведении статического и циклического нагруження в не-дрешгрованном условии в стабилометря приращение деформации от циклического нагружения было в 4 раза болыпэ.чем ' ' полученное при проведении испытаний в дренировошом условии^о

объясняется приближением к пределу прочности грунта и обуславливает необходимость устройства дренажа при строительстве на глинистом грунте. При проведении статического нагруяения в дренированном условии, а циклическое нагружанио в недрени-рованном условии (что соответствует условию волнового воздействия без работы дренажа) приращение пластических деформаций от циклического воздействия было на 243! большз, тем в случае проведения статического и циклического нагружешя в дренированном условии. При проведении циклического нагружения в компрессионном условии приращение пластических деформаций было в 0,64 раза меньше, чем в стабилометричэском условии,что обусловлено влиянием траектории нагружения.

0.5 !о 1.5 2.0 ' £?( о.1 ал

Рис.2. Кривая деформация-наг- Рис.3. Статическая вквивалент-рузка при статическом пая нагрузка в зависи-

нагрукении и дополни- ыости от амплитуды ^пе-

тельные пластические лического нагружения.

циклические деформации при циклическом нагру-нении.

Д<0 - амплитуда циклической нагрузки. и7^ - экпивалентнан ста-Г тическая нагрузке.

- В одометре проводились испытания образцов грунта, находящихся под действием разных величин ИНС при амплитуде, равной А=0,34 и частоте со =0,2 Гц. Сравнение графиков осадка-нагрузка при циклическом нагрукении и при статическом погружении показало, что для стабилизированной деформации (в условии компрессии) существует определенная зоеисимость мода- ступенями статического нагрукенип и амплитудой циклического нагруке-

сия.' &эд зависиоости осадка-время при статическом нагружении подобен Ездгэазисимости осадка-количество циклов (время) при циклическом нагруткекки, что говорит о формальной аналогии между уплотнением грунта при статическом нагружении и уплотнением грунта при циклическом нагружении.Зтопозволяет рассмотреть процесс уплотне;шя грунта при циклическом нагружении, как процесс уплотнений грунта при одноступенчатом статическом нагружении, Для этого стабилизированная деформация от дейтсвия циклического нагружения сравнивается с той, которая получается при статическом нагружении и определяется статическая нагрузка, зкг'палентная циклическому нагружению. На рис. 4 показаны графики осевой деформации при действии статического н&гружения от собственного веса сооружения и дополнительные деформации от волнового воздействия, получаемые в результате испытаний п одометре, а также показаны значения эквивалентной статической нагрузки для разных глубин грунта.

(¡.['кг/си* 1

Рис.4. График деформация-нагрузка при статическом нагружении в одометре и дополнительные пластические деформации от действия циклического нагружения для образцов грунта с разными ШС. "

Как видно ли графика зависимость эквивалентной статичес- , кой нагрузки.от амплитуды циклического нагружения практически, не меняется для разных значений ИНС образцов грунта.

Приведенный анализ результатов экспериментов показал,что процесс деформирования водонасыщенного глинистого грунта при низкочастотном гармоническом циклическом нагружёнии сопровождается накоплением пластических деформаций,возникновением й рассеиванием норового давления. По существу это консолидацией-ный процесс и может и должен быть описан на основе, теории консолидации. Однако действие циклического нагружения осложняет проблему и делает ее весьма сложной при строгой постановке. Вместе с тем, если воспользоваться идеей эквивалентной статической нагрузки проблема в значительной степени упрощается и становится разрешимой на основе имеющихся теоретических разработок современной теории консолидации.

Ползучесть скелета грунта дописываемой теорией ползучести Г.Н.Маслова-Н.Х.Арутюняна при компрессионном сжатии можно представить но фжоркчу В,А. < л

е(I)=е(п)- е-ш)-)с/т1

где; е(1)~ изменяющийся во времени коэффициент пористости грунта;

йпг - коэффициент мгновенного уплотнения грунта ; йог и ^ - параметры ползучести скелета грунта1, при этом СХъг рассматривается как коэффициент вторичного уплотнения.

Полагая, что в процессе уплотнения отжатие воды из п'р грунта происходит в соответствии с законом ламинарной фильтрации Дарси, а поровая вода обладает линейной сжимаемостью,,/одно мерная задача консолидации сводится к рассмотрению дифференциального уравнения: . - , • ' Ал, и „ Э£ . ЭгР Э А *К'ееГ И ' ¡Г* ^ Э? (2)

Решение дифференциального уравнения (2) с учетом (П .полученное З.Г.Тер-МартиросяномП'>иначальном и граничном условиях

р=" ] о)

имеет ввд

' Л» »<$5

5"я - Г-(омг вся^)/V™ + 21А"

_ Iа«,т -Е(с1нг+есрИ* * 7а«т * ^^¡г /д„ 2 Га мг. е^Гк.) ур^г Г^- .......

¿г™ и определяются зависимостями: /-> [¿САу >-й"-г f £>С(, & /V с[т I ,

64« = г 1 л ^ / л . * „г , ^ Г,] J ;

п -I , ТГт ¿1 />-> г _

- / $.(амг*есгЦ > л /7*^,- >

к* ~ (<-

¡Г" - объемный вес сжимаемой жадности ; ¿V - средний коэффициент пористости грунта { Л - коэффициент объемной сжимаемости поровой аидкости. Осадка слоя грунта согласно решению (4) определяется так:

где (Л/^и ¿^/^ямеют значения

Для »ого, чтобы воспользоваться этим решением необходимо найти эквивалентные параметры нагружения и ползучести,

Для оценки применяемости приведенного решения одномерной задачи теории консолидации рассмотрен пример, соответствующего вксперименту, т.е. уплотнение слоя грунта толщиной/ =12см при одностороннем дренировании. Для исследуемого нами грунта были получены следующие параметры: йвт»0,0243 с^/кг ; или -0,0147 см^кг

а«г= 2,38 Ю"8 см2/^ | или/гиг, • »=1,44 Ю-3 см2/«-

& »0,1 си2/ КР

1^=2 Ю^см/мин = 3,3 10-7см/сек ^„-1,0 10-3 кг/см3 /\0 «=0,036 сы^кг I «3,125 1/мин ' :

Переходя от количества циклов на времени уплотнения формулой I ж Уи) , а также с учетом того.ч то р3*** лб" =0,269 кг/см2 (при А=0,34) окончательно получим следующие . значения деформации и порового давления на уровне дна образца.

/V 60 120 300 600 . 1200 1600.

¿[икн] 5 10 25* 50 100 150

Ш 1,51 Ю-3 2,37 ИГ® 3,32 Ю"3 3,6 10"° 3,81 Ю~33,95 Ю-3

0,0513 кг/см^ 0,0674 0,0771 0,0718 0,0552 0,0407 -

На рис. 5 показано сравнение экспериментальных и теоретических значений деформаций и порового давления на уровне дна обарзца. Таким образом, теория консолидации удовлетварительно описывает процесс уплотнения водонасыщенного глинистого грунта при низкочастотном циклическом воздействии.

Рис.5 Сравнение экспериментальных (графики I) и теоретичес-. них (графики 2) значений деформации и порового давления на уровне дна образца толщиной 12 см.

6 четвертой главе приводится рекомендации по использованию результатов экспериментов и теоратичаского решения для прогноза осадок водонасщенных глинистых оснований сооружений под действием собственного веса сооружения и под действием циклического нагружения.

Дяя обоснования приведенных рекомендаций рассматривается другой пример, когда толщина слоя грунта составляет А =600 см, Был проведен расчет на основе экспериментальных параметров первого примера и были определены следующие величины деформации и норового давления на никнем и на средней уровнях слоя грунта с одностороннем дренировании:

1Л о м я 001 0001 [5000 1 С1 ро НИ 8 "о м и "Ъ и су т и «г V

£ С --V 3,18 а £ ы ... из г—( Г-и -¡г СУ м со & И ч* " 1 £ ¡8

СО 10 г> С- со со со 01

о ч м а % (О СМ ю и со 1—1 $ а СО и СП 8 со & СУ № я £ и о> 01 и 8

о о о о о о о о о о о о о

о ч ¡8 $ су ГО сг> СУ о ст> N ? о а а ч< су м & я и 1—1 СО ст> о 8

с£ о о о о о о о о о О - о о о

Сравнение графиков консолидации для слоев.толщиной 12 см и 600 см (рис. 6) показало, что с увеличением толщины слоя грунта раптут . экстремальные значения порового давления и время стабилизации деформации, что соответствует теории консолидации. Отсюда следует, что в натурных условиях при воздействии циклического нагружения на грунты основания толщиной несколько метров и более, возникает значительное поро-вое давление, т.е. возникает необходимость рассмотрения устойчивости сооружения в нестибилизированном состоянии уплотнения.

ОСНОВНЫЕ виводч

1. Подтверждено, что накопление пластических деформаций л водонасщенном глинистом грунте существенно зависит от циклического гармонического иагруженил, в том числи от его амплитуды н от частоты в диапазона от 0,06 до 0,25 Гц, а также от количества циклов, исходного напряженного состояния грунта и траектории погружения. Дополнительная деформация от циклического иагружения достигает до 35(£ от статической деформации.

2. Сбиая стабилизированная деформация глинистого грунта при действии циклического погружения, отряжающего волновое воздействие на МНГС, равняется деформации от действия эквивалентной статической нагрузки. Существует прямолинейная зависимость меяду эквивалентной нагрузкой и амплитудой циклического нягружения.

3. Решение одномерной задачи теории консолидации глинистых грунтов с одновременным учетом ползучести скелета грунта и сжимаемости поровой воды, хорошо описывает : процесс накопления ила тических деформаций глинистого грунта вовремени под действием . циклического нагружения путем замены циклической нагрузки соответствующей статической эквивалентной нагрузкой, а числа циклов соответствующим периодом времени в диапазоне частот от 0,06 до 0,25 Гц.

4. Общая стабилизированная деформация глинистого грунта па действием циклического нагружения, при малой частоте(примерно,

со =1 Ю~ч Гц), происходит после •••-тати циклов нагруженное ее значение в 2 раза меньше,чем деформация, происходящая под циклическим воздействием, при частоте в диапазоне от 0,06 до

0.26 ГЧ' ^

5. В условиях трехосного сжатия осевые деформации на 30% больше, чем|В условиях компрессионного сжатия,чго связано с вли яниеа траектории нагружения.

6. При приближении исходного напряженного состояния .

к предельному, воздействие циклического нагружения(в условиях трехосного сжатия) на накопление пластической деформации ^развития порового давления существенно возрастает.

?. При прогнозировании осадки оснований морских сооружена из глинистого грунта во времени необходимо учитывать консолидацию и ползучесть скелета грунта под воздействием как статической, так и циклической нагрузки, т.к. коэффициент порового давления в процессе консолидации достаточно велик и его значение зависит от мощности уплотняемого слоя и коэффициента консолидации.

Подписано к печати 10.11.92 Формат 60x84 */16 Печ.офс. И-255 Объем I уч. - изд.л. Т. 100 Закаг. Бесплатно

Ротапринт ШСИ им.В.В.Куйбдаяпя