Экспериментальное изучение процесса деформирования глинистого грунта при трехосном сжатии с учетом фактора времени тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.07 ВАК РФ

1 1 ноЯ №6

На правах рукописи

ХАМЕД ЛАМЕР ШЕЕБ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ДЕФОРМИРОВАНИЯ ГЛИНИСТОГО ГРУНТА ПРИ ТРЕХОСНОМ СЖАТИИ С УЧЕТОМ ФАКТОРА ВРЕМЕНИ

Специальность 01.02.07 - Механика сыпучих тел, грунтов

и горных пород

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1996

Работа выполжпа и Московском Государственном строительно* университете.

- заслуженный деятель пауки и техник России, Почетный академик Рогаи скоп инженерной Академии и Россш ской Академии архитектуры и стро1: тельных наук, доктор технических наук, профессор Вялов С.С.

- доктор технических наук, профессор Дндух Б.И.

- кандидат технических паук, с.н.с Федоровский В.Г.

- АО "Гндропроскт"

Защита состоится 7 мая 1990 года с 14 час.30 мин. на зас< даш диссертационного совета Д 053.11.05 прн Московском Государственно строительном университете по адресу: Москва, Спартаковская ул., д. : ауд. 212.

С диссертацией можно ознакомиться и библиотеке Уппиерентета.

Автореферат разослан " "__ 1990 г. №_

Научный руководителе

Официальные оппоненты

Ведущая организация

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.и., профессор.

А.Л.Крыжаповскип

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Глинистые грунты обладают явно выраженными реологаческими свойствами (ползучесть, длительная прочность) и соответственно, расчеты оснований сооружений на таких грунтах должны выполняться с учетом указанных особенностей.

Исследованию реологического поведения глинистых грунтов в последние годы посвящено сравнительно большое количество работ, однако закономерности этого поведения в условиях сложного напряженного состояния изучены значительной в меньшей степени. Поэтому проблема исследования реологических, свойств грунта в условиях слоеного напряженного состояния несомненно относится к числу актуальных проблем геотехники.

. , Основной целью работы является исследование закономерности ползучести и длительной прочности глинистого грунта в условиях сложного напряженного состояния, в результате чего должны быть установлены возможности прогноза длительных осадок и несущей способности основания, сложенного глинистыми грунтами.

Для выполнения указанной цели были проведены следующие исследования:

- выполнены испытания глинистого грунта (твердая глина) на ползучесть и длительную прочность в условиях трехосного сжатия по траектории девиаторного нагружения при различных значениях среднего нормального напряжения:

- исходя из положения теории деформационного упрочнения при ползучести экспериментально выявлены виды функции, характеризующие связи между напряжением, деформацией и ее скоростью и временем; .

- установлен вид. определяющий уравнение затухающей и незатухающей ползучести;

- установлена закономерность объемной ползучести, включая ее дилатанщонную составляющую;

- установлено комбинированное уравнение предельного напряженного состояния и длительной прочности.

Научная новизна:

1. Предложено,и экспериментально обосновано обобщенное уравнение, описывающее как затухающую, так и незатухающую ползучесть.

2. Показано, что незатухающая ползучесть может быть отобра-

йена последовательны!.! или параллельным суммированием • деформаций, неустановившегося и установившегося течения. . :

3. Установлены закономерности, объемной деформации ползучести и дилатансии в допредельной и запредельной стадиях.

4. Установлено уравнение предельного напряженного состояния как комбинации условий предельного состояния и длительной прочности.

5. Показана возможность применения полученных закономерностей для прогноза длительных осадок я несущей способности оснований. сложенных грунтами, обладающим! реологическими свойствами. -

Практическая значимость работы. Установленная, возможность расчета основания, сложенного глинистыми, грунтами, с учетом особенностей их реологического поведения. . приблнназт теоретичесюю прогнозы к реальным условиям поведения -грунтов иод нагрузкой н позволяет более полноценно .использовать пх геотехнические свойства.

достоверность полученных результатов нодтверндаотся удовлетворительным совпадением обоба°,еших теоретических внчиакегой с мсспз-ршептальиыми данными и достаточно высокими значениями коз-Мадч-■ентов корреляции. .' "

- результаты экспорпмеиталышх исследований;

- методика обработки ошпшк данных; - •

- принцип закономерности сдвигового и обнятого деформирований;'

- вэзнохкость применения полученных' 'закономерностей для прогноза длительны:: осадок и несущей способности оснований с учетом их реологических свойств.

' ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

С

Во введении' обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, отмечены научная новизна я практическая значимость работы.

В'первой главе рассмотрено современное состояние вопроса об исследовании реологических'свойств глинистых груитоз. Особое ваи-.

мание уделено описании реологической модели грунтов и приведен анализ современных достижений в области теории реологии глинистых грунтов.

Отмечается, что больную роль в становлении и развитии реологии грунтов. как -нового самостоятельного направления механики грунтов,' сыграли исследования С.С.Вялова, Н. Н.Наслова. Ю.К. Зарец-кого, С.Р.Месчана, 3. П. Тер-Мартиросяна.

Особо' значимую роль формирования этого" нового направления сыграла обобщенная работа С.С.Вялова "Реологические основы механики грунтов" (1978 г.).

В рассматриваемой главе диссертации показано, что при описании ползучести грунтов могут быть использованы различные теории ползучести и различные виды Функций, входящих в эти теории, и связующие напряжения, деформации или их скорости и время.

Отмечается, что наибольшие соответствия поставленной в диссертационной работе цели могут быть получены при применении теории деформационного упрочнения. Уравнение этой, теории связует скорость деформации и саму деформации <Ь;. с напряжением т

К; - <{<6 - 1(ТР, (1)

¿■ь 9(Ко'

Это уравнение подробно рассматривается в 4-ой главе.

Ро второй главе диссертации проводятся описание приборов и методики проведения экспериментальных "исследований реологических свойств глинистого грунта.

Для выполнения поставленных задач были проведены экспериментальные исследования на приборе осесимметричного трехосного сжатия Для этих целей использовался прибор с вспомогательными установками, а тиакже методики испытания, разработанные з лаборатории консолидации и ползучести кафедры механики грунтов, оснований и фундаментов МГСУ под руководством профессора 3.Г.Тер-Мартиросяна.

Испытанный грунт представлял собой твердую глину с характеристиками: Ъ ="18,0 КН/М3; - 27,45 кН/м3; {у « 0,25; е = 0.910; = 0,75; Ц, = 0.61; у/р= 0.36; 1> = 0.25; 1Л<0).

Опыты проводились по траекториям чисто девиаторного нагруже-ния.. Всего проводилось три серии испытаний при трех значениях

-s -

средних нормальных напряжений <¡m " 100. 120, 150 кПа. В каждой серии испытывалось 5 образцов при различных значениях сдвигающих напряжений. Каждое испытание состояло из трех этапов (рис.1а). На первом этапе проводилось уплотнение образца при. всестороннем ' сжатии Cm ■ const иТс=Ь. На втором этапе прикладывалась осевая нагрузка, вызывающая сдвиговые деформации при постоянном значении всестороннего давлениями» const и ti = const. На третьем этапе проводилась разгрузка девиаторного нагружения для выделения уста-навливаищихся и неустанавливающихся деформаций (рис. 16).

Г;

,

(3)

12

. Em

r. d) < tí Щ < tí is)

ífcseo/ut

Г,'S Сол ít

, - « г

X ] ж 1ж*(

•fr —ь-{сГТоМ

Рис.1. Схема траектории напряжения образцов грунта при проведении испытаний

В процессе испытания- измерялись осевые: g1i.. радиальные ¡^ Xj, У и объемные деформаций . а'также определялось паровое давление во времени для всех этапов: На» основе- этих: данных- определялись, обобщенные напряжения-- ш.деформации;

В третьей- главе приводятся» результата экспериментальных исследований, отображаемые в виде паспорта; ползучести- и- графиков развития сдвиговых ш объемных деформаций' при! различных значениях напряжения сдвига-- Iii.; и>всестороннего-давления ...

Результаты- экспериментов представлены в виде, обобщенной, диаграммы развития-: сдвиговых--деформаций! Щ и объемной деформации ¿у . эту диаграмму/ можно рассматривать как паспорт ползучести (рис. 2).

На квандранше» (■!)• этих графиков представлено семейство кривых ползучести- для; различных^:,. что отображает зависимость й = F(t) при Ti" const.

На квандранте (IV) изображено семейство кривых отображающих зависимость ь = 9(1) для различных моментов времени -ti .

Деформации объемной ползучести представлены на II и III квандрантах. Первый этап нагружения, характеризующий зависимость между объемной деформацией и всесторонним давлением при t« = О, отображен на квандранте II в виде начальной объемной деформации.

Отметим, основной этап иагружения представляет собой развитие объемной деформации во времени £° , вызванной всесторонним давлением девиаторным напряжением. Эти деформации показаны на 11-ом квандранте. На графиках III изображено семейство кривых зависимости ß(Xi) для различных значений времени Ь( .

Далее, в главе показаны результаты экспериментов, выраженные в виде скорости деформации "Si. во времени t" при различных зна-

чекиях Х\ и связь этих скоростей' 6.интенсивностью касательных йа-1 пряжений ti (реологические кривые) '.

Далее в главе ,3 рассмотрен характер процесса ползучести и выявлены стадии этого процесса. . ' . ; , • . '

Как известно» процесс ползучести подразделяется на затухал-: щие, если напряжение не превышает предел длительной' прочности Й" —при Т< и незатухающий,- если напряжение превышает этот предел Ti >Z*> ■ В первом случае состояние грунта допредельное, а во втором - запредельное. : : .

При незатухающей ползучести в Опытах получены все 'три., ста-, дии, свойственные этому<процессу: i стадия - Неустановившейся за- ■ тухающей ползучести и iimih U стадия - установившегося

пластично-вязкого течения с постоянной скоростью it const:

III стадия - прогрессирующего течения ; с возрастающей скоростью ■

Точки перехода из одной стадии в другую яёляются критическими значениями и они весьма важные для анализа процесса. Для выявления этих точек кривые ползучести были перестроена в координатах' Üi- int или Iii- Ln(i-in)- В таких координатах экспериментальные крй- ' вые затухающей ползучести преобразуются в прямые, а незатухающей ; ползучести прямые имеют точки перегиба, которые характеризуют пе-' реход из одной стадии в другую; .

На всех этапах нагрукения. исследовалось пороёоз давлений грунта. Отметим, что исшгЕшался. груит Ь иалой'водоиасыщенность» и фильтрационный лротреее- закондалей па i-ом- öirane. т.е. при предварительном обкатай образца; всестороннем давлении бй .

Правда, .на II-ом- этапе... после девиэторной'' нагрузки, поровое давление снова возросло до< 1)2%' от ,. ко опять Очень быстро уменьшилось до 5% и- далее оставалось не1гз?гешш\ .

Сказанное свидетельствует, что рассматриваемый процес деформирования при девиаторном нагруженш является процессом ползучее- . ти. . ^

Ё ^лаве. таете приведены результаты испытания при разгрузке на Ш-ем,этапе нагружения. Оказалось, что сдвиговые обратимые деформации 'составляют очень небольшую часть (до 1,5% для мгновенно восстанавливающей деформации, Ьо и до 2,5% для.длительной ■ восстанавливающей деформации. от общих деформаций, ). ' • •

Это обстоятельство является весьма важным, так как отсюда следует, что при расчетах в ряде случаев можно оперировать не пластическими $ ..",. а общими деформациями ЪТ . Согласно уравнению подразделения деформации, й* на упругие Ье и пластические составляющие

V+У ' ■ (2)

Также показано. что роль объемных обратимых деформаций, как сдвиговых; невелика, и в общем случае .ими можно пренебречь.. ^ ' В Четвертой главе выполнены обработка опытных данных, выбор исходного уразнения деформирования,, 'установление вида функций, .входящих в это уравнение и формулировка уравнения сдвигового и объемного деформирования, а таюке уравнения, предельного напряженного состояния и длительной прочности.'

• Рассмотрены исходные положений для описания закономерностей деформирования. При этом использовались инвариантные значения тензеров напряжений Tî: = /12 (Р ) ' . Сй = т) и деформации

Zm~ i/j jîij)- ГД® Ï. И Т - инварианты тензоров (Т) "и девиаторов (Д) напряжения и деформации. Значения fi и Xi использовались для описания сдвигового деформирования, a CÏn , ¿т для объемного деформирования.

; В; качестве исходного : уравнения состояния использовалось уравнение теории ползучести деформационного упрочнения (1).

В большинстве работ 'закономерности затухающей и незатухающей ползучести, как правило, рассматриваются раздельно, В настоящей работе рассмотрены оба процесса, которые описаны обобщённым уравнением соответственно, установлен вид функций напряжения функций деформаций ?( Si) или Ç ( Si) и функции ползучести Fit).

. ■ ' При выборе/функций, входящих в уравнение (1). это уравнение приводится к следующему виду, соответствующему условию Тс = const.

J q % - ¿ (к, Cm). oj it . ; . о)

Для выбора вида функцииПЧбыли использованы полученные из опытов кривые ползучести, перестроенные в координатах LnVi - Lut или fcl - int.- Было получено, что в соответствии с экспериментальными данными функция f(t} может быть принята либо'степенная, либо ло-. гарифмическкя.

При степенной зависимости имен: .'•'■.■

<5(&)=JL. 04)

откуда ^

f l't)e £ №

при логарифмической зависимости imeer-r:

15 i) = е сб))

при ос = 1. откуда

fit ) = Int (7)

Принятые'функции долзуЧ'естй (5) и (7? является справедливыми для описания или всего .процесса затухающей' ползучести пли для описания 1-ой неустановившейся1 стадии процесса незатухающей ползучести.

Для описания стадия установившегося течения незатухающей ползучести в уравнении (5) следует принять - 1, а б уравнении (6) а оо и тогда i,ri >b >■) для' об'оЙХ случаев имеет Bi'ß

f(tj = t. (8)

Далее был выбран вид функции »напряжения /(Для этого вначале был рассмотрен вид зависимости мезду оi и Т». Эта зависимость была получена из семейства кривых - ti ' при различных значениях времона i путем перестройки этих кривых в координатах Lnti-WCi.

Для этого рассмотрены виды функции f I '£/) отдельно. Для чего были использованы экспериментальные зависимости между и XI при различных моментах времени ± .

Получено, что указанные зависимости могут быть приняты в виде степенного соотношения (

параметр -fr определяется из указанных кривых.

- Ii -

Для наших данных оказалось, что параметр А зависит от времени1 по логарифмическому закону или степенному закону, совпадая о видом функции -Fit ¿уравнения (5) и (7) и это является дополнительной проверкой ЕЫбора вида функции f(f L Параметр ni оказался независимым от времени i . ÖtMsthm, что при/штая функция напряже-й'й' irfti) О) является справедливой Для' описания или всего процесса- затухающей поЛзуЧестй йли для о'ШоШШ 1-ой неу'е^айоейвшей-с№ сТайин1 процесса незатухающей ползучёртй.

Вйбор-вИ'да ¿ylikUilil /It/ } для стадии йлаотически-вязкого течений. йоаот? Cü'f& j/олучен- из экспериментального рафика зШсимос-.тГйейду скоросШ ДЬфЬрййЦйй' §£ и' напряхёнием' t.i ■ в общем случае, гав!-;с:;'Гость гтьл'уча'ется' нёШе&ГоЙ = г(Ъ'). что отображается реологичесШШ' крйвьйи

t/n

¿nit* Uk^Mjj" ' (Ю)

v f

где 7 " коэффициент ВЯЗКОСТИ;

Однако, реологические-кривые' нелинейной зависимости молно птшроксштровать в прямые т'ппа уравнения Еенгана

■£(Т\У- dl)

- iJT-7- ■ . .

Уравнения (10) и (If) определяют нелинейный и линеШшй виды функции -(■ {'Г,-) для стадиИ' установившегося' течения.

Рассмотренные выгв ббраОогйГ бдоИ получены прл одном из значений const. Аналогичная'1 обработка спнтйй данных была выполнена при других значенияхGfv= const, что пойзблйло выявить влияние среднего норна/лного пёпрякзкия на проц'есс деформирования. Оказалось, что для соотношения- затухающей' ползучести (9) параметр m ;ю?шо принять независящим* от5 rj<»f , тогда' как параметр V?- оказался явно выраженный1зайийШостЬю от fifr , эту зависимость можно принять в виде

где if"- параметр деформирования при чистом сдвиге.

Уравнение (12) характеризует влияние среднего нормального напряжения на процесс -'деформирования.

Для стадии установившегрск "теч<?ния. ' опйсываемрго уравнением (И) и зависящем от среднего Нормального напряжешш . оказался / ■ napaMf .р Tt по линейной зависимости '/.;;•■';.,■ \:\V.-v•;!"•'•■•'

Отметим, что в ряде случаев соотношение (12) ирхет быть • запенено уравнением Мора-Кулона! .'л':/...'

Общий вид уравнения ползучести получен подстановкой в уравнение (2)определенйае^^выше значенвд функцШ fffc). ЖЧн) •

Вид сдвигового уравнения ползучести для затухающего деформи-ровэния •".• j t/m " •■"•■'"•'■■ ■•■•.'■■■■--".

ИЛИ

Si = Л TV Л ; ir (14)

Л/т

. ( п-1пЬ) (15)

В этих уравнениях время ' ¿: Гпр1Щ1шется безразмерным £ = ^""Уь* где Ь - 1 мин. Параметр Д*" 'соответствует случай чистого сдзига при { « 1, причем £ •» 1, деформация'ЕСсоотв'етс!Бует условию мгно-вешюй деформаций . -Ч' ''.': V.'

' Вид' сдвигового' уравнения ползучести для установившегося ' пластично-вязкого течения ' ка 11-й стадии деформирования в общем; случае имеет следуюций вид ■ - ; ' V- '•"

чу-Г« ^ (16)

где АТ- продолжительность стадии установившегося течения.;

• эти два вида ползучести описшают два независимых процесса -затухающего упруго-вязкого дефориирозания грунта и установившего-' ся пластично-вязкого течения. В тс Ее время процесс незатухающей., ползучести является более слозиым. включающем в себя затухающую ползучесть, как первую'- стадию 'деформирования и установившегося теченйя, как вторую,стадию. Такой процесс можно отобразить ¿умми- ' рованием затухающей ползучести в пределах 1-ой стадии от * 0 до и и установившегося течения з пределах 11-ой стадия от in до [:'■ (рис.За)Отметим, что' процесс деформирования должен быть ограни-

- ■ V-'-:'. - 13 - .у

чен временен -Ьт , так как работа грунта, в условиях прогрессирующего. течения -Ь > , как правило, не допускается.

Уравнение, описывающее незатухающую ползучесть, может быть получено путем последовательного или параллельного суммирования деформаций. 1-й и П-й стадий на 1-й и П-й стадиях (рис Зв). •-.-.. В первом случае получим при степенном законе (14)

Л луг 1 +¿в.-}/ » ' ;

1 Н J ¿=о I { ий

или. при логарифмическом законе . (15) "•

_. / Л-ЫН г & к'+ТГ] /)>--?,} (18)

. I : Ли

Во втором случае .(параллельное?..сувгстфсвггйкё) пойучиМ прй степенном законе- (1'ф

; и

.......ъ-^'Ъ+т *

или при логарифмическом законе (15}

(19)

'//Л /г-*"/*. -

-..Л + Щ + '¿¿лЬЛ

(20)

Более конкретно наиболее слогно было бы рассматривать-продолжительность П-й не от 0 до точки im , а от точки -§*•'№' точки1 -¿и (рис. Зс). " >':

•Соответственно, формулы (19), (20); огагсЕвающге тапоГг процесс, отличаются от формул (19), (20) только значение?? интервала. времени -Ь -продолжительности П-Л стадии.

, . Сопоставление подсчетов по Формулам, • (17-20-)» с экспериментальными данными дает .вполне приемлемые результаты: "Форяулй (17), (18), конечно, лучше отображают естественный сроцэсс незатухающей ползучести, причем формула (18) з наших оишет дала лзгенее, почти

полное совпадение с от№шш кривыми.''Коэффициенткорреляции р -0.99. ;.' 'Н •■•.;'■•. ' ' :"г .■;■■■■

; С расчетом по формулам (20) и (20) дает расхождение с расчета I формулы (18). ' : '. •

Уравнения (17) н (18) рассматриваются как эталон,, однако с течением времени это расхождение уменьшается и при прогнозирова- , (ши деформации на срок рдужбы сооружения (50 лет) разница, меда определением ' ; ставится равным всего ,1,5 процента. Таким Рб-

Рис.з. Суммирование деформаций различных стадий ползучести:

а) посдедорадкельцое суммирование;

б) параллельное суммирование;

в) ограниченное параллельное санирование

разом, полученные уравнения описывают'деформации сдвиговой ползучести для допредельного: (при Тг< Т»« ) состояния формулы (14. 15) и для запредельного состояния (при с,- > Т«» ) Формулы (16, 20). При этом формула 16 описывает только одну стадию незатухающей ползучести пластично-вязкого течения, что отображает деформацию грунтов текучей консистенции. Формулы же (17-20") отображают обе стадии незатухающей ползучести и являются общими для всех видов грунтов. .

Из -двух рассмотренных вариантов закономерностей деформирования степенной и логарифмической, в наших опытах лучшее совпадение с экспериментом оказалось у логарифмической зависимости, отображенной формулами (15, 18, 20, 20").

Далее в главе рассмотрены исследования объемной деформации. . Эти деформации 3 С »ч согласно современным представлениям механики грунтов складываится из деформации всесТорорннего сжатий £*; вызваны гидростатическим давлением ?= & и деформации дилатансии , вызваны сдвиговым напряжением ЦГ,ч (см.рис.2). Таким образом

' £У' ± С* <21)

здесь р р

£»• = ЛЛ1 (22)

где А - коэффициент дилатансии. р

Этот коэффициент А характеризует изменение объема

грунта под действием сдвигового напряжения, что проявляется в виде до уплотнения (+) и разрыхления (-).

При исследовании коэффициента дилатансии оказалось,, что он не зависит от времени -Ь для всего процесса, но он' различен для допредельного состояния (рис.4).

»»г!

.19

ХКТ-

у >Го4

. . 86

/г • »о*

4-

/г»

КПа

1г /Ь

V—Т) Г.

Ж

. _^__- €т

'/А**

-!-

з?-

X' Н

Га' гу &

л.

Л'(Та.

/о»

Иг

Рис. 4. Коэффициенты дилатансии

В первом состоянии оказалось, что коэффициент дилатансии за- . висит от сдвигового напряжения ^, а во, втором состоянии не заг..;ит от этого напряжения .однако в общем случае коэффициент Л зависит от всестороннего давления б*, по линейному закону Иезиса-Боткина. ,

. Отметим, что подобные результаты совпадают с данным;I исследованиями Ю.К.Зарецкого к С.Э.Городецкого. Однако, если в опытах указанных авторов;" проведенных с мерзлыми грунтами, дилатансии в допредельном состоянии положительна, а в запредапыюм. состоянии, отрицательна,1 то в наших опытах ди'латансия оказалась полонытель-кой з обоих состояниях., Это. обстоятельство объясняется различием-плотности исследуемых немерзлых и мерзлых грунтов.

В заключительной части главы рассмотрены результаты исследований длительной прочности при слоеном напряженном состоянии.

Как известно, длительная прочность ЧГ*^ снижается в процессе ползучести'от условно-мгновенного до предельно-длительного значения. Нами принято уравнение "длительной прочности профессора С.С.-Вялоаа. которсе дало хорошее совпадение в наших опытах

'0(= , (23)

\ ¿п(('/б;)

Отметим, что кроме предела длительной прочности 'С// рассмотрены пределы текучести , при котором деформация ' переходит из одной стадии в другую и предел текучести Т^ ло Бенгаму, при котором возникает течение с постоянной скоростью.

В результате сопоставления этих значений показано,- что все три критических показателя прочности в пределе при £—>•«> и имеют практически одно значение. ...

В соответствии с изменением длительной прочности Щ изменяется, как показано'С.С.Вяловым и С.Э.Городецким, предельное состояние грунта. Уравнение этого состояния, таким образом, отображается комбинацией уравнения предельного состояния Мейзеса-Ботки-на или Мора-Кулона и уравнения длительной прочности (23). Такое уравнение хорошо совпадает "с данными наших экспериментов и имеет вид гН_ у

АИ* н] (24)

здесь ^ = .

Это уравнение можно переписать в форме

■ где

И __г стН .

•¿а А

здесь С»Д?>и- сцеплешго и угол внутреннего трения на октаэд-' раческой площадке, а 'Си'- условно-мгновенная прочность при чистом сдвиге.

Шил'л слозага. уравнение продольного пзвряжжного состояния, с учете:-: длительней крайности. Сгметпм, что вместо условия прочности КсЙзисл-Боткина з ряде задач гюгет быть использовано условие Мора-Кулона. ' '

13 .пл.то:"'_г£У1й показан с п.; со'; 1Юйе;г»гсв8Ш1Я полученных гако-

ксморпсстсй для расчета осадок основании, слсгегешл „глшшетши грунггкн. . ,

В.отлично от метода расчета, рекомендуемого , СНиПом. было , принято:

' т. пе.'пгаейагя сслсь кгхду напржнпем л деформациями;

- определение осадок не только от вертикальной нагрузки . по и от всех компонентов напряжения, действующа в массиве грун- • та; ' ' ' •

- уматывалось явление днлзтаисни, т.е. -объемные деформации, вызванные сдвиговым напряжением. . :

При учета иелшеЗяоста принимадссь допузише о том, ; что распределение напряжения в массиве грунта определяется по закону линейного деформирования. . '

■ Но связь эти;: напряжений и деформации под'шшшсь, нелинейным ,. законам, приведенным в .настоящей диссертации, Влияние комлонентов -

(25)

(26) (27)

всех деформаций учитывалось, как это предложено С.Б-Ухрвым и сотрудниками по уравнению Генки, которое для линейного закона имеет

ви -. ..V" .. ■■;

= + (28) ■ ■ * хв, * К

где $4= ! =-ъ-Щ+Ч*6* > ПРИ учете нелинейности и

ползучести Модуля сдвига £ и объемной деформации ц-'. рассматривается как функции напряжения и времени $ с £ ( 5*. и. К» •

При этом объемная деформация ^ включает в себя как шаровую, так и девиаторную (делатацию) составляющую уравнения (21).

Такое решение 'получено для затухающей ползучести и установившегося течения и суммарной незатухающей ползучести?' Отметим, что расчет предельной нагрузки Ц выполнен с учетом закона длительной прочности.'

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Экспериментальные исследования глинистого грунта на ползучесть при трехосном сжатии позволило выявить реологическое поведение исследуемого грунта при слотом напряженном состоянии и нелинейную связь между напряжением, деформацией, ее скоростью и временем. ■ результаты исследования'сводятся"к следующему,

1. Показано, что процесс деформирования при трехосном сжатии протекает в зависимости от величины напряжения как в виде затухающей ползучести (допредельное состояние). так и. в виде; незатухающей ползучести (запредельное состояние). При этом незатухающий процесс включает в себя неустановившуюся, установившуюся и прогрессирующую стадии. : , '.'

Предложен прием подразделения процесса ползучести на указанные стадии. ,■'"'.•'; ■„ '':■.•.•. _ ■" ;

•" 2. Для описания процесса деформирования грунтов применена теория ползучести с деформационным упрочнением, связующая напряжение. деформацию и её скорость. Выявлены виды функций, входящих в уравнение этой теории. Функция напряжения принята в виде степенного закона и функция времени в. виде логарифмического закона.

Показано, что сдвиговая деформаций как в' допредельном так и в запредельном состояниях зависит от всестороннего давления.

3. Сформулированы определяющие }равнения, описывающие процессы затухающей и незатухающей ползучести. При этом уравнение незатухающей ползучести получено путем последовательного.или параллельного суммирования деформаций затухающей ползучести и установившегося течения (бенгамовского вида). '

4. Сформулированы закономерности объемного деформирования глинистого грунта, включающие в себя зависимость объемных деформаций от всестороннего скатия и от сдвигового напряжения (дила-тачсии). Показано, что для исследуемого грунта (при его плотности

13,0 кН/м3) дилатанционная деформация протекает в виде до-уплотнения как з допредельном, так и в запредельном состояниях.

5. Сформулировано уравнение предельного состояния глинистых грунтов с учетом его изменения во времени. Это уравнение получено как комбинация условия прочности Кейзиса-Боткина или Мора-Кулона и уравнения длительной прочности С.С.Вялова. Соответственно в полученном уравнении параметры С (сцепление) и 5 (угол внутреннего трения) изменяв гея со времени от начальних до предельно-длительных значении.•

5. Разработана методика определения деформационных и прочностных параметров, входящих в рассматриваемые уравнения.

7. Показан способ расчета оснований по 1-му и П-му предельным состояниям с использованием полученных закономерностей. При расчете осадок учитывается их нелинейная езяоь с и&ирлзсиис», явлен не дилатаисии и развитие во времени. Так ке учитывается зависимость осадки от всех компанентов напряжения. При определении несущей способности расчет выполняется, исходя из учета предельно-длительных значений параметров прочности.

: Подписано и печати 03.04.96 Формат 60х841/1б Печать офсетаая И-254 Объем I уч.-иэд.л. Т.80 Заказ /СУ

Тапогре^шг 15ГСУ. Москва, ул.Веяашх вод д.?.б