Методы испытаний на ползучесть и длительную прочность глинистых грунтов при различных видах нагружения тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.07 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНШЕШО-СТРОИТЕЛЫШЙ ИШТШТ им. В.В.КУЙБЫШЕВА

На правах рукопнои

АДЕЕЛЬ ДШИЛ АКРАМ

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ'НА ПОЛЗУЧЕСТЬ И ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ НАШЕЕНИЯ

Специальность 01.02.07 - Механика оыпучих тел

грунтов н горных пород

АВТОРВ&ЕРАТ

даооертадан на ооионапчэ ученой отепенл кандидата технических наук

Мооква - 1991

Работа выполнена в Мооковоком Ордена Трудового Краоного Знамени инженерно-отроитольном институте им. В.В.Куйбышева.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор О.С.Вядов

.1 ••

Официальные оппоненты - доктор техничеохюь наук,

профеосор А.Я.Будин

- кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Р.В.Мвкоимяк

. Ведущая организация -НИМ. "ГвдропрооктЙ

.Защита состоится 7 мая 1991 г. в " ^ " чао. на заоедения специализированного оовета Д 053.11.05 в (¿ооновском игасеперно-¡{¡троательном институте им. В.В.Куйбшева по адресу: Москва, .

Сленга/Coes/k-f У/t. 2 ауд. . - :■

О диссертацией)можно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять учаотие в защите и направить Ван отзыв По адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26, МИСИ имени В.В .Куйбышева, Ученый оовет.

• Автореферат разослав ' "^jJ* у-' t 7 1991 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Дктуальнооть темы. На значительных чаотях территорий как СССР, тек в Иордании, распространены глинистые грунты, отличительной особенностью которых является проявление ярко выраженных реологических свойств. Повышение экономической эффективности О'.рОИТЬЛЬ-огва на таких грунтах связано о использованием резервов неоущэй опоообнооти оонований сооружений, что может быть в значительной , степени осуществлено sa счет учета реологических овойотв грунтов, служащих оонсванием, оредой и материалом различных сооружений. ! Очеввдно, что достоверность-прогноза поведения глиниотых грун-4 тов оснований будет зввиоить от полноты и отепени учета их физико-механических свойств. Поэтому усовершенствование методов исследования этих овойотв является достаточно актуальной задачей.

За последнее десятилетие теория реологии грунтов доотигла значительных успехов и, в чаотнооти, создан ряд эффективных моделей ' глинистого грунта, описывающих разные отадни ползучести и длительную прочность. Тем не менее широкое внедрение отмеченных достижений в практику прбектировання и строительства одерживается значительными трудностями, связанными о достоверным определением параметров (характеристик) глинистых грунтов, входящих в модел})._ Возникает необходимость в разработке ускоренных методов исоледо'вания реологических свойств глиниотых грунтов. При этом для возможности описания всего процесса ползучеоти, 'а не только какой-либо одной из ее отадий необходимо применять такой метод испытания, который позволяет описать любыо режимы нагружения. Соответственно таким условиям должна удовлетворять я выбранная теория ползучести, на основе которой будет производиться обработка опытных данных. Анализ литературных источников показал, что наиболее подходящей для указателе целей является теория упрочнения, используемая С.С.Вяловым и М.Э. 1 Олепаком, поокольку эта теория описывает вое стадии ползучести от :> збтухапдей до прогрессирующего течейия. Такой подход при его обоснованности и экспериментальном подтверждении открывает возможности в разработке новых методик определения реологических параметров 'грунтов путем их испытаний при различных способах (режимах) нагру-геная.

Целью дассертацлощюй работы являлооь изучение закономерностей деформируемости и прочности глинистых грунтов во времени ара различных режимах нагругешя, обоснование возможности их описания

единым феноменологический уравнением состояния я разработка методики определения параметров, входящих в ето уравнение по ревуль» •.tetan иопнтаний грунтов при любом режиме нагружения* ,' | В соответствии о целью исследований в диссер!ационнойрвбо-•50 ставились следующие задачи« .'. : : , i ; ' •

1. Разработать программу целенаправленных комплеконшс испы-: таний образцов-близнецов глиниотого грунта веданной плотностиV влаююоти при различна опоообах нагружения» усовершенствовать , <;; приборы и аппаратуру для ее реализации. . " .

2. Провести комплекотш испытания на оДвиг Сокашивание) «^ разцов-близнвцов глиниотого ¡грунта нарушенной структуры заданной ; плотности-влажности при шеоти способах (режимах) нагртженкяи при-; нескольких значениях нормальных напряжений, оопоотавив полученные . результаты для разных режимов. .-.' .

3« Обработать результаты комплексных испытаний образцов-блаж-, нецов глинистого грунта на базе выбранного единого уравнений оо-: стояния с целью обоснования возможности ее использовакия дяя опи-' сания закономерностей дефориируеыооти я прочнэотиглиннотих груа-^ totgBo времени, /...-.:;• V--

> ; V 4» Разработать реконоцдацпи япредложенияпо методике опре-, деления реологичеоких параметров глиниотого грунта lipa любом ре-язмф нагруаения. /'•'_■ .i--д-/.".' •.'./," б. На конкретных прииерах показать возможность иопольвоваяи: ;' выбранного уравнения теории ползучеоти в инженерных расчетах я практическое задачах, ¡h

' .. ^аучрая новизна выполненной Работы зшдоодтоя в v■•: i I. Экспериментально ебоонована; целесообразность ^опольвова- { пая реологичеоких моделей глиниотого груете,'йсходящЙх;'нэ teopetfj упрочнешш.достоверноопяонващнх вое йтадин ползучести di« мех ;режимах яагруженяяс' :>;,у' ~;■

2. -?m?jWBlfk)iiiáb яспольэова-

' átí ¿шдоизкененного уравнения i йреджожевио-i {

: Го О .С .Валовым itfik грунтов, ; обладающих постоянным .во временя миЦ' чешем угла внутреннего трения. .. /

. .3, Докавана инвариантность реологических сареыетров, опре- 1 деляемих из испытаний пря ра&личннх режгмах лагружения. V - -;; у А, равработаны предловдния я рекомендация по методике обре-:. бот результатов иопнтаний глинистых грунтов пря любом режиме..' вагруженгя о цель» определения их реологическихпареметров, V

Практическое значение ра^отц соотоит в т<">м, что разработанные предложения и рекомендации по методике обработки результатЬв испытаний глиниотого грунта при любом режиме нагружения позволяют, во-первых, значительно ускорить и уменьшить'трудозатраты для определения реологичеоких параметров и, во-вторых, попользовать для этого минимальное количество образцов. Вое это расширяет возможность . цшрокого использования достижений теории ползучести при решении практических инженерных задач.

. - ДООТ9В9ВН09ТЬ ИОЛГГСНШД МЗУЛЬТЭТРВ подтверждена:

- большим количеством экспериментальных исследований при различных режимах нагргжения;

- достаточно удовлетворительным ооглаоованием результатов экспериментальных исследований при различных режимах нагружения.

ра защиту вводятся следующие ропрору:

1, Результаты комплексных экспериментальных испытаний образцов-близнецов глинистого грунта нарушенной структуры на одвиг (скашиванием) при шести режимах нагружения и при трех значениях нормальных напряжений.1

2. Анализ полученных результатов экспериментальных испытаний, позволяющий разработатт предложения и рекомендации по определению реологических параметров глинистых грунтов по результатам их испытаний при любом режиме нагружения.

:*.'.•• 3. Закономерности, вытекающие из теории упрочнения и используемые при обработке результатов экспериментальных исследований реологических свойств грунтов.

4. Предложения и рекомендации по методике ускоренных методов яопнтаний глиниотых грунтов.

Объем рафдтц. Диссертация ооотоит из введения, пяти глав, выводов. Общий объем работы. /95" атраниц, в том числе /03 отратшц машинописного текста, В2. риоунков, опиока попользованной литературы жа /09 наименований,

СОДЕРЩИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, оформулированы цель ж задачи исследований, научная новизна и практическая значимость Полученных в диооертационной работе результатов.

Первая гдова носит обзорный характер, В ней приводен анализ современных достижений в области теории реологии глинистых грун-

тов и методов экспериментального определения параметров.уравнений ооотояния. . /•''•••.

Отмечается, что большую роль в становлении и развитии реологии грунтов, как самостоятельного раздела механика грунтов, сыграли j«M боты советских ученых Буднно А.Я., Вялова O.G., Гольдштейна Ы.Н., Гречщева С.Е., Зарецкого ЮЖ., Маслова H.H., МеоЧяна СЛЧ, Тер- " ; ■ Отепаняна Г.И., Тер-Мартиросяна З.Г., Цытовича H.A. й др., а тама ; : барубенных ученых Бишоп« A.i Бьерума Л., Скемтоиа А»,,Шукле Л. и др* Реологичеокие основы механики грунтов сформулированы в обобщенном Ь труде С.С .Вялова (1978 г.). .'* !

' В трудах этих и других учЬных подчеркивается определяющая роль . реологических овойотв глинистых грунтов при формировании и трансформации напряженно-деформированного ооотояния ыаосива грунтов во времени. Предложены уравнения, связывающие напряжение, деформацоо,' ее окорооть в время. » ,.'

. В главе рассматриваются различные реологичеокие модели грунта v и отмечаетоя, что наиболее соответствует поставленной в диооерта- ;' ционной работе цели реологичеокзя теория упрочнения, примененная V. грунту С.О.Вяловыи и М.З.Слепаком. Этими авторами предложен новы! вид уравнения указанной теории о включением в него параметра; tf характерисугщего длительное сопротивление грунта . ' • ; '

tw»' if .X 0 - деформация и окорооть деформации сдвига)%ЛУК параметры, причем Jl=f (Т, в*) , = т(бт)\ tj. - время до ( . разрушения. '. . \ • ■

. В чаогаом олучае* при пботояннсм напряжении парвме|рм Л V L / также постояннн, я тогда уравнение 41) интегрируется в ПРИВОДИТСЯ К ВВДГ , £ ' Ъ«С ' J •;'.'.;'-'

Подробное »» уравнения рвосиатриваютоя в главах В в Iii,

Далее в обзоре рассматриваются исполь«уемые в исследовательской практике прибора " аппаратура.! метели определения реологичвем' их параметров глиниотыг1'рунтов. Отмечается, что существует ограбленный масс приборов для проведения длительных вкспервментов на ползучесть. Подчеркивается, что наиболее часто используемый "маосжчесгайлютод" исследования реологических свойств глинистых грунтов, злюшчащийоя в испытаниях образцов грунта споотоянной

нагрузкой, хотя я позволяет в полной маре определить вое требуемые, реологичеокие параметры, очень трудоемок, овязан о наличием большого чиола приборов, значительного количества образцов грунта одно! я той же разновидности я о длительностью времени иопытания. Вое «то затрудняет возможность широкого использования этого метода в практике инженерно-геологических изысканий,- ' i

Во второй главе диссертации приводятся описание приборов и методики экспериментальных исследований реологичеоких овойотв глинке-. того грунта. Для реализации намеченных режимов испытаний иопольео-валяоь приборы я уотановки, разработанные под руководством проф. З.Г.Твр-Мартироояна в лаборатории консолидации и полэучеоти кафедры Механики грунтов, оонований я фундаментов МИСИ. Испытания образ» цов-близнецов грунта проводшшоь на прибора на сдвиг (перекаливание). Специальные приспособления к установке, позволяли проводить . яопытания при различных режимах нагрухения о постоянной во времени вдвигающей нагрузкой const , со ступенчато-возраотапцей нагрузкой AT=const о 8агруаением при постоянной окорооти дефорца-., дня ¿f=ConS"t { о постоянной скоростьв роста нагрузки динамометрическое загружаете'IT* f(t.) , У« f\(t) в релакоационно-ползучем режиме, предложенное С.С.Вяловым (рио. I).

р третьей главе приводятся результаты экспериментальных иоследований ползучести и длительной прочнооти глиниотого грунта различными способеми нагрухения. Обооновываетоя выбор вида испытания (перекашивание), которое наиболее точно соответствует поставленной цедя исследования. Большинство опытов проводилось о 2-х кратной ков-торноотью. Воего было проведено (без учета повторности) 150 испытаний. Испытанный грунт представлял ообой глину твердую о характеристиками: X = 18,0 КН/М3; » 27,45 кН/м3; W ■ 0,25; t « 0,910;" Sf 0,75?. Wt «= 0,61; WP » 0,36; «0,25;

ML< o.

При всех режимах нагружения грунты иопытывалиоь при трех нормальных напряжениях « 0,1; 0,2; 0,3 ЫПа.

Иопытания в режиме о постоянной нагрузкой "IT« const прово-хялиоь при касательннх напряжениях ТГ > 0,04; 0,06; 0,08; 0,10; 0,12; 0,14} 0,16; 0,17; 0,18; 0,19; 0,20; 0,21; 0,22; 0,23 ШО. Продолжительность каждого испытания составляла 24 чаоа. За это время при малых нагрувквх деформация носит затухающий характер, а при больших - доводилась до разрушения. Общее количество иопытаний составило 45, Результаты иопытаний проводятся в виде кривых ползу-

часта (ом.рио. Ia), и-кривых длительной прочноотп, т.е. кривых за-виоемооти меаду нагрузкой и временем до разрушения "t-f . Поскольку эти иопытаная являлись овоаго рода "эталонными" и о шага отапливались результаты иошггашй при других режимах нагрумння, па их оо-нове были-определены все параметры ползучести и длительной прочности, Из анализа уравнения (2) следует, что при "t "fc-p оно право-' дитоя к обычному степенному виду, широко применяемому в теории пол-вучеотя У д .к.

2=А ■ <3>

Это уравнение спиоывает кривые затухающей ползучеоти. Напротив, при-fc-> "tf. . 00 и /д± 00 , то еоть, при приближенна -Ь к -fcf де<*ормашш а их скорости неограниченно возраотают и, следовательно, при -fc^t-f происходит разрушение. Отметим, что при -fc<.t*»(l-oC)'tf вторая производная Т.е. происходит деформирование о уменьшающейся окороотыз (неустановившейся ползучеоти). При "tа t* имеем ("55/3"t) =0 , следовательно, момент времени t 3 -t* соответствует точке перегиба на кривой ползучеоти, а в некоторой окреотнооти етой точки Кривая ползучеоти может рассматриваться как установившееся течение о практически постоянной скороотыо. И, наконец, при "t*"^ t tf подучим {Ъ^Ъ¡d"t.x>) >0 и, следовательно, скорооть деформации непрерывно нарастает, т.е. имеет меото прогрессирующее течение, заканчивающееся разрушением при -fc =• t f . Таким образом, уравнение (2) позволяет прогнозировать деформации грунта во всех трех стадиях ползучеоти, включая и стадию прогрессирующего течения.

Эти указания ьвторов уравнения (I) дополняютоя оледующиыи рао-оуяденияыи.

В рядб случаев нет необходимости изучения отадаи прогрессирующего течения ввиду ее недопустимости при работе грунтов, например, в качеотве основания оооружения. В этом олучае критерием потери прочнооти целесообразно выбрать переход деформации ползучеоти в стадию прогрессирующему течению. В этом олучае целесообразно отоадеотвлять время "£* о временем до разрушения. Тогда, учитывая, что имеет меото соотношение "fcf =» 2"fc */ С1 ~ oL) удобнее уравнение (2) записать в следующем виде:

' 2t* '

Далее рассматривается вопроо о параметрах длительной прочнос-

• : '••• :■ ' -■./.' v.'-:'

' ' Для случая чистого сдвига уравнение длительной прочнооти

О.С.Вялова записывается в виде:

,— Ji .

vvV .■'■•■' Ч t-t+t* ■ ■'.■■''•.■ ).;.•■,

где L.f - разрушающее каоательное напряжение. <

Для оложнбго напряженного соотояния необходимо учитывать взаимное влияние воех компонентов напряжения, устанавливая связь интенсивности каоательных напряжений Чд (-f) ,и воеотороннего давления (оm » т.е./bl (f )e "f CCf ><оin) Нашими опытами по- ; кааапо, что для шюокой задачу эта связь может быть отображена следующей зависимостью: _ .

где - угол внутреннего трения; нормальное напряжение.

/ Это уравнение яйшется как бы комбинацией урМвнения длитель-йой прочнооти и уравнения Мора-Кулона. Первый член уравнения (4) отображает переменное во времени оцепление, а второй - сопротивление трения, которое во времени но меняетоя 'tf а с ("fc) ; "kg ^f , где .Ц »Cprvsfc'/.. .

;Яоно/что уравнение длительной прочнооти (4) может быть опра* ведливо лишь для грунтов, у которых значение угла внутреннего трения Не изменяется во времени. Справедливость втого положения доказана результатами исследований многих авторов. Оно же оказалось ; справедливым и для испытанных грунтов. По результатам обработки грвфаков сопротивление грунта сдвигу для различных моментов временя, оказалось, что угол внутреннего трения «12° « const. . При .'.•« 0 .(т.е. для удельного оцепления) уравнение (4) оовнадает v в ^етениеЛ; длительной прочности для чистого сдвига. 1 -;; sjS. Обработка результатов проведенных иопнтаний, путем 'яшюрюв-ции уревне'ния длительной прочнооти о использованием грв^ячеокого спрямления кривой длительной прочности, позволило определить внй-чьния параметров длительной прочнооти попытанного грунта, которые -. ' полуЧихиоь равными: JV? 1659 кПа; Тс « 1,1 10"4.ч; "tc » 0.5 ч< \ Таким обрааом. кривая длительной прочности испытанного грунта; пожег быть записана в виде . . . . .

в Время до резрушенил определяется Из выражения , -

* ехр[ъу<гц1 = ехр^рЩйго -9.ш]-о,5 <б)

Далее определяются реологические параметры, входящие в уравнение ооотояния (2). Д|я втого также используется графическое спрямление кривых ползучеоти. С этой целью уравнение (2) преобразуется к виду •

П X 1, (?)

и путем логарифгарования получили

Использование соотношения (8) позволило определить значения я Л для резных Т" и разных 6" . Анализ этих значений показал, что параметр аС практически не зависит от одвигающих напряжений 'С , но линейно эавиоит от нормального напряжения ' б , т.е. . ■ - . ; оС — о^о +<¿,-6 \ (9)

При этом получено ■» 0,044} ^¿/ ч 8 Ю~5 кПа. Зависимость же параметра /4 и одвигающих напряжений нооит степенный характер ,/„.

л-(Б ; «°>

Цри этом параметр пх может условно рассматриваться как константа т. « 0,515 в соплЬ . Значение же параметра " ¿2. " увеличивается (линейно) о увеличением 0

'где £<» = 260 кПа; £2, =. 0,56. •

Таким образом, по результатам экспериментов получены значения всех параметров уравнения состояния (2).

, ; - Построенные по соотношению (2) теоретические кривые ползучео-тя достаточно удовлетвохительно совпадают о экспериментальными

КРИВЫМИ» :

Испытания в режиме ступенчато-возрастающей нагрузки йТ*соп& (рве, 16) проводились при возрастающих касательных напряжениях « 0,04; 0,06; 0,08; 0,10; 0,12; 0,14; 0,16; 0,18; 0,20; 0,22 1Ша я при принятых для. всех опытов трех значениях б .В одной серив опытов катая последующая ^ -ея ступень прикладывалось череэ I чао после деформирования образца на предыдущей отупени, 'В другой серии - через 24 часа. Результаты испытаний представле-

ш в диссертации в виде кривых ползучести. Эти результаты обрабатывались по методике, предложенной С.С.Вяловым, ооглаоно которой предел длительной прочности Т«» определялся как наибольшее напряжение на графике X-t , при котором деформация отабилизирова- . лась, Указанная точка особенно четко выявляется как точка перегиба ~-<г".ой У-1 на логарифмическом графике.

Результаты обработки дали: = II0 при 4 t = I чао и У« в 12° при Л t = 24 ч; соответственно получено Сю а 83 кПа и - С** = 76 кПа. Таким образом, длительное сцепление оказывается аавЕосдны и от интервала времени ступени л t , т.е. от продолжительности испытания, уменьшаясь о увеличением последнего. Но как следует аз сделанных подсчетов предельно-длительное оцепление (за t m 60 лет) по результатам "классических" иопытаний было установлено равным С ¿о = 75 кПа, т.е. почти совпадает со значением

76 кПа, полученным из ступенчатого иопытагаш при a t =24 ч. Таким образом, отупенчатые. испытания при достаточной продолжительности ступени нагружения (в данном случае 4 £ в 24 ч) позволяют достаточно точно определить предельно длительную прочность. .

Испытания в режиме постоянной скорости деформирования %=con4t (рио. 1в) проводшшоь при пяти значениях скоростей деформации -4,026} 1,535; 0,474; 0,142; 0,0474 1/час. Всего было проведено 20 испытаний (пять повторных). Результаты иопытаний представлены в диооертации в ваде графиков "t-g " и " Г -1 ». на графиках и Т- t и отмечается закономерное падение "пикового" значения сопротивления сдвигу во времени. Обработка результатов атнх испытаний также позволяет по "пиковым" значениям сдвигающих напряжений опре-. делить пределы длительной прочнооти. Вмеоте о тем, отмечается, что

зависимость "пиковых" значений t от времени t следует рас-■ оыатравать лишь как условную кривую длительной прочности.

Иопытания в режиме деформирования о постоянной скоростью наг. ружения V-const (рио. 2г) проводились при мсти значениях скорости нагруаения - 1640; 896; 476; 60,9; 29,2; 13,4 кПа/чао. Всего,было проведено 18 испытаний. Результаты испытаний представлены в диооертации в виде графиков "T-t », " f'i " К- t м. цо результатам этих иопытаний оделани следующие выводы,

С увеличением скорости нагружения-увеличиваются разрушающие напряжения, но умоньшаютоя предельные деформации, при которых происходит разрушение. Обратное влияние оказывает и увеличение 6 . Истинная предельно длительная прочность может быть определена по

результатам испытаний при очень малых окоростях нагружения. ■ ■ Испытания в режиме динамометрического нагругеття (рао. 1д) проводились тремя сериями. Первая серия заключалось в однократном динамометрическом нагрукении при значениях касательных напрягешй, равных: 0,068; 0,114; d,I64; 0,210 МПа - при б = 0,1 МПз; 0,074; 0,124; 0,176; 0,228 - при б = 0,2 Ща и 0,076; 0,132; 0,188; 0,244 - при б = 0,3 МПа,-

; Вторэя серия пспитанпй заключалась в ступенчато возрастаг<пем дпяамометрачеоком нагружении с выдерживанием длительности кацдой ступеня û t в I чао. В третьей серии длительность каждой отупена составляла dt в 24 часа. Приращение величин касательных напряжений каждой ступени при нормальных напряжениях 6* = 0,1; 0,2; 0,3 ЫПа ооотавляла соответственно 0,048; 0,052; 0,056 МПа. ' Результаты этих испытаний представлены в диссертации в ввдо ' графиков зависимостей "Г-t n Jf-t а также после соответствующей обработки - "СУ-У* где индекс " К " означает конечные (стабилизированные) значения соответствующих величин»

Из анализа этих зависимостей следует: •"•'''■, - независимо от характера динамометрического нагругения и" временя выдерживания каждой ступени, динамометрические испытания при различных нормальных напряжениях позволяют определить угол внутреннего трения;

- чём меньше время выдерживания каждой ступени, тем более высокими получаются прочноотпые параметры;

i , - однократное динамометрическое яагружоние приводит к средним Значениям сопротивления сдвигу по сравнению о испытаниями при сту-аенчато-возрастаюием динамометрическом нагружении с различным временем .ввдеряЕвания ступени.

Анализ сравнения параметров длительной прочности, полученных по испытаниям при различных режимах загрухения свидетельствует,что практичеокй по результатам прп любом режиме можно определять параметры предела длительной прочности грзпггов»

• Четвертая глава посвящена разработке методики определения реологических параметров одиного феноменологического уравнения соотоя-: йия глинистого грунта (I). Прежде всего, на основашш проведенных .'■ испытаний грунта прп различных.регпмпх нагружения дается обоснование правомочности уравнения состолзтя (I), как общего уравнения, опионвающего поведение глитостого грунта при различных режимах па-• гружения и любой стадия ползучести.

- ц -

Естественно, что конечной проверкой оправедливооти оамого уравнения (I) в входящих в него параметров, определяемых при различных : режимах нагружения, явилиоъ бы сопоставление натурных и вычисленных . агоний деформаций грунтов для каких-либо геотехнических задач, Одц^и.о такие иоолодования выходят га рамки дисоертации в мы оценили; точнооть результатов испытаний грунта при различных режимах иопта- , кия путем оравнения кривых при всех режимах нагружения в кооддина- ; тах "окорость деформаций - деформации" С t -t "). Результат такого сопоставления приводится на рис. 2, построенного путей ооответ-отвуодей обработки исходных кривых, получешшх из испытания при различных режимах нагружения, причем на кавдую кривую нанесены все вкс» перименталыше точки, полученные при всех значениях С и б" , ' Ца а тих графиках кривые оплошной линией построены по соотношению . (2), вытекающему из рассматриваемого уравнения состояния (I) при "Г" const . При атом значения параметров Л, А ., £> принимались равными значениям,' определенным по результатам испытаний грун-. та в режиме постоянной нагрузки ,

■ Анализируя графики рио. 2, видим, что для каждого напряжения б"seonbt результаты испытаний, ооответотвующие четырем из пятя ре« жимов загрузения (Т^го/vit , ¿t*ccm>i, i^conit (Ц) )

располагаются вблизи единой кривой, Это свидетельствует о том, что скорость деформации ^ определяется только величинами нормальных б и каоательных Т напряжений и накопленной деформацией ползучести X , т.е'. подтверждается ооновное предположение теории упрочнения (I) а его применимость для различных режимов нагружения.

Отступление от етого вывода получено, однако, для испытаний в .режиме /сГ= const , Но, ка наш взгляд, причиной такого несоответствия может быть и несовершенство установки, осуществляющей загру-> жение о уоловием "V" con It , Во всяком случае этот вопроо подлежит дополнительному изучению.

Коночная проверка воех результатовл испытаний олужит построение обобщенного графика в координатах t=i J Jf ' £ , -g фиктивное 'время, определяемое накопленной деформацией L * Jdiji'it), л Все экспериментальные точки, полученные при всех режимах испытания должны лечь на куоочно-линейную кривую, построенную в указанных координатах, причем точка перегиба этой кривой определит вначение tf .

Резюмируя результаты иопытакий, можно оказать, что вое отадга ; ползучеоти могут быть в общем определены из испытания при любом -

режжшх нагрухонжя на обобщенных графиках

режиме нагружения. Но проще такие определения получать из испытаний в режимах ТГ-const, % »const я (t:) (динамометрический способ), '

С практической точкиврення наибольший интерес представляет отадия затухающей ползучеоти, поокольку в большинстве инженерных ■ . ;. вадач (например, расчет оснований) мы имеем дело о работой грунта ; в втой стадии. Для определения закономерностей аатухапцей; волвучеоти можно применять любой режим нагружения, причем в етом. случае можно принять условие tf X>"t и привести уравнение (I) :

. ж виду *> ос/Г/а) 1/т*- '

У- — : ы

что дает погрешность не более 10*. При const или 8 »const получим соответственно

: Таким образом, народу о "классическим" традиционным испытанием в режиме 'tT"COhst,H *t- const можно применять и указанные испытания в режимах const я ( (динамометрически* опоооб), причем более аффективным очитается последний (динамометрический) как позволяющий проводить ирпытаиие на одном обраацео минимальной затратой времени при получении достаточно доотовер- : них результатов.

В пятой глрве диссертации на двух клаооичеоких примерах (про-< гноз ползучести бесконечного наклонного склона и раочет осадки фундамента во времени) показаны пути аналитического решения втжх: вадач на базе уравнения (I) теории упрочнения. Более оложные »8- .. дачи могут быть решены чиоленными методами, : '" ■

В 1-ом примере наклонный ползучи! пласт грунта - напряженно« ооотояша в любой точке пласта в рамках плоокой задачи можно оа-ределить путем интегрирования уравнения равновэояя, которое для денного случая запишется в следующем виде

"W "э5—sLnJ* Л';':,

r-^^.^ cosjb .-■;■-

Учитывая независимость решения от координаты X справедливо условие ' ^

.Э6* e Эи*. -о its) f

ЭХ зх U5'

, , - 15 -

1*ренжчныв уоловия в соответствия о расчетной схемой запишутоя в виде '.

; Гк/^^р} ПРН, (16)

; Путем некоторых преобразования я интегрирования получим выражение, позволяющее пропяозировать окорости ползучести оклона на диобой его глубине " У " .

Яа повврхнооти глиниотого плаота ( У - 0) окорость перемеце-яяя будет максимальная и определится выраженной

Jx<, схв> .

; Во 2-ом примере прогнозы осадки будем определять, иоходя из допущения, что распределение напряжений по глубине основания можно принять, рассматривая основание, как упругое полупространство (по СНиП 2.02.01-83). Однако овязь напряжений и деформации принимаем являнейной, описываемой уравнением ползучести ( ). Попользуем при атом метод послойного оуширования, рекомендуемый СНиПом. -, ; - Деформацию в каадом -ом слое основания опрвделхм на выра-

tw £a*£i(i) *Т Xi(j) ( - интенсивность каовтель-

вцх напряжений) i ; U Отодаа ооадку ползучести основания определим же ооотвовенмя

'i'--}. 77i;/•";• г?7 -S»S£â(i)h(j)-.; ^ "7; 7'.; (20)

В дяооерташи приведены конкретные примера раоеняя »тих задач.

■ ;'* 7. ; ;. . выводит." ■ v .

, ;7: Болмянотво применяемых уравнений полаучеоти описывают только ёдну яя о*адий деформирования (затухающую или незатухающую), а стан-дартяве метода испытаний грунтов в условиях ползучеотя являются, как правило, весьма трудоемкими я длительными. >.■.:-> На основании проведенных испытаний глинистого грунта яя одяяг при различных режимах ивгружения (о постоянной я ступенчато-возрас-

теацэа нагрузкой, о поотояшюй скоростью нагружения, о достоянной скоростью деформирования, в релакоацяоцно-ползучем репы«), «втор счвгает возможным сделать следующие выводы.

I, Для возможности описания воех отадай ползучеотя хорошо про-' цсгашо уравнение (I) теории упрочнения, предложенное 0,0,Валовым я ; М.Э.Олепекоы.

• 2. Для уменьшения продолжительности испытаний грунт« я уоловк-гх ползучаоти могут быть применены ускоренные методы яопнтанв! пра ; поотояншх скоростях нагружения () вдщ деформирования ( у * сл/ык ) 2 динамометрическое испытание в редаксащонно-падау- ■ чей режиме, ' ■■

у. 3. Реологичаокие параметры грунта при всех режимах кагружонм могу* быть определены исходя из уравнения (I), прячемвсе »тя паре-иетри являются январиантными относительно вика в реяяш нагружения, ИоюшчбНЕвм являетоя иопытаняе при , давшее отклонен*«

от оредного аначения,

4. разработаны рекомендации по выбору режима нагружения пра ■■ . испытаниях образцов глиниотых грунтов на ползучесть в завиоииоотя от иеотных возможностей (количество образцов-близнецов, фактор вр«~ , меня). В хачеогво наиболее вффекткшюго предлагается дивамоиетрв-чеокнй споооб нагружения, V

? 5. Разработаны рекомендации по методи&э испытаний при раалвч-вше режимах нагружения,

' 6. Для определения длительной прочности грунта в супествуюц«« уравнение (4) для чистого одвига включен член, учитывающий влияя«« угла внутреннего трения грунта, что позволяет применять ето уравне-« ' пие для сложного (двухмерного) напряженного ооотоянид.

: 7, Покованы возможность я пути применения уравнения полэучеств ' (I) для раочетов развития во времени осадки оонования оооружаняя В длительного 0ШЩ9НПЯ оклона.

.....* ......И II I II II III. .11 ' |l| I ................

Подписано в печать 19.03.91 Формат 60х&4/1б Печ. офс. И-Л6 Объем I уч.-изд.л. Т.100 Заказ Бесплатно

; Ротапринт ШСИ им.В.В.Куйбышеве