Краевые задачи консолидации неоднородных грунтов тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

^ о//

АКЛДЕЛ1НЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ

МЕХАНИКИ И СЕЙСМОСТОЙКОСТИ СООРУЖЕНИЙ имени М. Т. УРАЗБАЕВА

На правах рукописи

АЛТЫН БЕКОВ Шахмаксут

КРАЕВЫЕ ЗАДАЧИ КОНСОЛИДАЦИИ НЕОДНОРОДНЫХ ГРУНТОВ

Специальность 01. 02. 04 — механика деформируемого

твердого тела

А В Т О Р Е Ф Е Р-А Т

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

ТАШКЕНТ — 1992

Работа выполнена на кафедре теоретической механики Казахского химико-технологического института.

чл.корр. АН республики Узбекистан, доктор технических наук, профессор Т.Ш.ПШШШОВ;.'

кандидат физико-математических наук, доцент А.ДАСКБЕКОВ.

доктор физико-математических наук, профессор Б.М.НАРДШСВ;

кандидат физико-математических наук, доцент М.АСЕ.'.ОВ

Институт механики и машиноведения АН республики Казахстан

Защита состоится " С ",¿/0$ 1992 г. в /Г час. на заседании специализированного совета по механике деформируемого твердого тела К 015.18.01 в Институте механики и сейсмостойкости сооружений имени М.Т.Уразбаева АН республики Узбекистан по адресу: 700143, г.Ташкент, Академгородок, институт механики а сейсмостойкости-сооружений АН республики Узбекистан.

•С диссертацией можно ознакомиться в.фундаментальной библиотеке АН республики Узбекистан (г.Ташкент, Академгородок, ул.Муминова, 13).

Автореферат разослан « 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, . /

кандидат технических наук У.Ш.ШАМСИЕВ

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущя организация -

з

1 | 2/! 1

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тема. В условиях интенсивного строительства промыпленно-гравданских я гидротехнических сооружений возрастает проблема обеспечения их прочности и долговечности. Решение этой проблемы во многом зависят от правильной оценки осадки, обусловленной консолидацией грунтов.

Различают два вида консолидации - первичную, когда скорость уплотнения X" -тстврязуегся фильтрационными явлениями воды из пор грунта, и вторичную, когда скорость уплотнения определяется в основном ползучестью скелета грунта, а фильтрационные явления не играют существенной роли.

Решению различных задач теории консолидации посвящены многочисленные исследования как отечественных, так и зарубежных ученых. Однако, следует отметить, что в настоящее время практически отсутствуют метода расчета осадок, в которых одновременно учитывались бы результаты экспериментальных исследований и закономерности изменения физико-механических показателей груктоэ. Необходимость разработки метода количественной и качественной оценки деформации оснований сооружений, сложенных водонасшценннмя неоднородными глинистыми грунта!,1и конечной мощности с учетом отмеченных факторов, определила актуальность настоящей диссертационной работы.

Цель и задачи диссертации. Основной целью исследовании яви-, лись: обобщение результатов В.А.Флорина на случай неоднородных наследственно-старещих грунтов; использования предлагаемой обобщенной модели консолидации неоднородных сред для решения конкретных инженерных задач; разработка методики прогноза осадок водонасыщенных упруго- и упругоползучих неоднородных глинистых грунтов и выявление основных факторов, влияющих на характер их деформации во времени; совершенствования методов решения "сально" нелинейных краевых задач консолидации грунтов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- провести теоретические исследования по определению зависимости между суммой главных напряжений и коэффициентом пористости.. и установить эту зависимость для неоднородных грунтов о наибольшей полнотой, учитывающей их реальные свойства;

- сформулировать краевые условия и постановки краевых задач;

- исследовать вопросы существования, единственности и корректности для них;

- разработать и обосновать метода их рыдания;

- разработать пакет программ для ЭВМ ЕС-ЮЗ5 п методику их реализации для решения практических задач;

- решить краевые задачи консолидации упруго и упругоползучих однородных и неоднородных водонаоищешшх грунтов;

- провести механико-математические анализы на их решения и выявить основные факторы, влияющие на характер их деформация;

- разработать методику решения "сильно" нелинейных краевых задач и с помощью ее решить задачи теории консолидация неоднородных грунтов с учетом их нелинейной наследственной ползучести, переменности коэффициентов фильтрации, бокового давления, объемного сжатия и мгновенного уплотнения.

Научная новизна работы:

1. Установлена новая нелинейная зависимость между суммой главных напряжений и коэффициентом пористости, отражавшая одновременно влияние двух видой неоднородности уцругополэучего тела на его напряженно-деформированное состояние.

Первый из них - "возрастная неоднородность", црисущ только стареющим материалам. Второй вид неоднородности отражен в коэффициенте мгновенного уплотнения и мере ползучести в виде экспоненциальной функции от глубины.

2. Выведено интегродифференциальное уравнение процесса консолидации я сформулированы математические постановки кр&овых задач механики уплотняемых неоднородных грунтов. Исследованы вопросы существования, единственности и корректности для них. Даны априорные оценки на их решения.

3. Обоснован метод итерации для решения "сильно" нелинейных краевих задач консолидации неоднородных грунтов.

4. Предложена методика решения краевых задач консолидации грунтов, коэффициенты боковых давлений которых меняются по экспоненциальному закону от глубины.

5. Получены решения одномерной, плоской и пространственной задач теории консолидации упруго и упругоползучих" неоднородных грунтов для конечной области уплотнения. При этом показано, что учет фильтрационной анизотропии и неоднородности грунтов вносит существенные изменения в расчетные формулы. Найденные расчетные формулы позволяет определить распространение напора, давления в

поровой жидкости, напряжения в скелете грунта и изменение осадок слоя грунта в зависимости от пространственной координаты и времени.

Численная реализация полученных расчетных формул для пространственной задачи осуществлена на программном комплексе АРМАН на языке ФОРТРАН ЭК.1 ЕС-1035.

6. Решены одномерные, плоские и пространственные краевые задачи консолидации неоднородных грунтов, с учетом их нелинейной наследственной ползучести, переменности коэффициентов фильтрации, бокового давления, объемного сжатия и мгновенного уплотнения.

7. Выявлены основные факторы, влияющие на характер деформации-неоднородных глинистых грунтов во времени.

Практическая ценность работы заключается в возможности использования обоснованных методов, алгоритмов и разработанных программ для расчетов избыточного напора, суммы главных напряжений и длительных осадок оснований промышленно-гражданских я гидротехнических сооружений.

Реализация результатов работы. Разработанный программный комплекс АРМАН применялся отделил АГПП института "Союзгипроряс" при проведении расчетов осадки грунтовых оснований. По предварительным расчетам экономический эффект от внедрения работы составит по Казахстану около 100 тыс.рублей в год.'

Апробация работы. Результаты исследований доложены я обсуждены на: научно-технических конференциях Казахского химико-тех- . нологического института (КазХТИ) (Чимкент, 1982-1989 гг.); совместном заседании кафедр теоретической механики и высшей математики КазХТИ (1991 г.); межвузовских научных конференциях по математике и механике (Алма-Ата, 1984 г., 1989 г.); республиканской конференции, посвященной памяти академика АН УзССР Х.А.Рахматулина /'Ташкент, 1989 г.); научном семинара отдела сей-смодинамики института механики и сейсмостойкости сооружений им.академика М.Т.Уразбаева АН РУз (1992г.); Всесоюзной конференции по современным проблемам нелинейной механики грунтов, Челя-' бинск, 1985 г.; Всесоюзной конференции по механике неоднородных структур, Львов, 1987 г.; Всесоюзных симпозиумах по реологии грунтов (Самарканд, 1982 г., Волгоград, 1985 г.).

На защиту выносятся;

I. Реологическое уравнение состояния и математические постановки краевых задач консолидации неоднородных грунтов, а также

результаты исследования вопросов существования, единственности и корректности для них.

2. Метод итерации для решения "сильно" нелинейных краевых задач консолидации грунтов.

3. Методика решения краевых задач консолидации грунтов, коэффициент боковых давлений которых меняются ио экспоненциальному закону от глубины.

4. Аналитические решения линейных и нелинейных краевых задач консолидации грунтов с учетом их реологических'свойств, а также результаты машинного расчета и механико-ь»тематические анализы на них.

5. Программа АР!ЛАН, предназначенная для решения пространственных краевых задач консолидации упруго и упругоползучих однородных и неоднородных грунтов о учетом их переменности коэффициентов фильтрации, бокового давления и мгновенного уплотнения.

Публикации. Результаты выполненных исследований отражены в II научных статьях и сообщениях, опубликованных в открытой печати.

Объем работы. Диссертация состоит из 'введения, трех глав, общего вывода. В ней 157 страниц машинописного текста, список литературы из 131 наименования, 18 рисунков, 24 таблицы и приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения.

Во введении дан обзор работ, относящихся к теме исследования и краткое содержание работы по главам, включая актуальность, научной новизны, практической значимости и апробации результатов исследования.

Успех решения проблемы консолидации грунтов невозможен, без разработки физической и матоштической модели (определение и описание физико-механических свойств исследуемого обьекта и его основных законов, построение уравнений и других соотношений,обеспечиваниях по возможности единственное решение задачи, выражен-пое чероз интересуодие инженеров величины, определение параметров и исходных данных задачи, в том числе степени их достоверности п т.д.), без выбора к разработки методов решения задачи и их обоснования с той пли иной степенью полноты, без получения

стандартных программ для электронных вычислительных майте (ЭЕМ).

Развитие разработки физической и математической модели фильтрационной теории консолидации грунтов в основном шло по двум направлениям.

Первое направленна связано с принципом эффективных напряжений. Применяя ее, К.Терцагя впервые сформулировал и реши одномерную задачу механики уплотняемых сред в виде слоя коночной толщины, положив тем самым начато разработке одного из основных направлений теории уплотнения - линейной фильтрационной теории консолидации грунтов.

В дальнейшем она была развита в работах Н.М.Герсеванова, В.А.Флорина, Н.А.Цытовича, В.Г.Короткита, М.Н.Гольдитейна, Г.К.Клейна, Н.Н.Веригина, Б.Н.Баршевского, Н.Н.Маслова, А.Л.Голь-дина, Л.В.Горелика, Б.М.Нуллера, Т.Ш.Ширинкулова, А.Дасибекова, З.Г.Тер-Маригросяна, А.Мирзаева, А.Г.Соколова, Н.П.Бородавкина,

A.Ф.Клементьева, М.Ю.Абелова, И.А.Лучко, А.В.Школа, Д.Тейлора и ДР.

Здесь, в работах В.А.Флорина, Н.А.Цытовича, Л.В.^орелика, З.Г.Тер-Маргиросяна, Т.Ш.Ширинкулова, А.Дасибекова, для описания зависимости напряжений от деформаций используется наследственная теория ползучести Г.Н.Маслова-Н.Х.Арутюняна в интерпретации

B.А.Флорина.

Второе направление связало с принципом объемных сил. Оно заключается в том, что давления, существующие в поровой жидкости, вызывают в "скелете" дополнительную деформацию расширения, со-прововдащувся раздвижной частиц грунта. При этом поровое давление жидкости воздействует на "скелет" грунта как обьрмн.ая сила, стремясь изнутри увеличить обьем его пор. Зга модель для линейно-деформируемого скелета среды впервые была предложена В.А.Фло-риным. Позднее аналогичную теорию консолидации для случая трехмерной задачи предложил М.Био.

Теория Флорина-Био явилась основой работ Н.М.Герсеванова-Д.Е.Польшина, Тан-Тьонг-Ки я др.

Большое развитие теория консолидации многокомпонентных грунтов, основанная на принципа объемных сил, подучила в работе Ю.К.Зарецкого, который разработал эффективные метода решения задач с учетом линейной ползучести скелета грунта.

.Дальнейшее применение теория консолидации Флорина-Био получила в работе В.И.Керчмана.

Отметим, что принцип объемных сил справедлив только для не-водонасыценных грунтов. Для полных водонасыщешшх грунтов он теряет свой физический смысл, т.к. в этом случав разуплотняющая способность несжимаемой (нерасширяемой) воды исчезает. Если деформация объемного расширения скелета от действий поровой воды равна деформации объемного уплотнения рт эквивалентного эффективного среднего напряжения, то вышеуказанные модели по сути равноценны.

В иаотолщее время теория фильтрационной консолидации многокомпонентных грунтов, основанная на принципе эффективных напряжений, может быть признана достаточно разработанной. Однако, несмотря на это, по-видимому, не имеется обобщающих работ, в которых учитывались бы закономерности уплотнения водонасыщешшх неоднородных грунтов. Имеющиеся публикации, рассматриванию вопросы уплотнения этих грунтов с общетеоретических позиций, а также с точки арекия конкретных вопросов их использования как оснований сооружений, объясняя физическую сторону этого процесса, в недостаточной степени оценивают количественную и качественную стороны деформирования во времени. Это требует дополнительных исследований по совершенствование методики расчета осадок иа основе комплексного учета закономерностей деформирования этих грунтов.

В первой главе диссертации приведен краткий о<5зор современных представлений о реологических уравнениях состояния неоднородных 1рунтов. ' '

5 настоящее время имеется несколько классов реологических моделей, представлящих собою: упругое тело ГУка; тело Максвелла; тело Кельвина-Фойгта; вязкопластическое тело Бингама-Шведова; тела Лесерсича и Дкеффриса; тело Бюргерса; тело А.Ю.Ишшнского и А.Р.Ржаницина и т.д. Математическое описание реологических свойств этих тел приводит нас к линейному дифференциальному уравнению, которое может быть заменено интегральным уравнением Вольтера второго рода.

Интегральный метод Л.Больцмана-В.Вольтерра применительно к у прут оползу чиы телам, были предложены Г.Н.Масловым, Н.Х.Арутвня-нсм и др., а к грунтам впервые был предложен В.А.Опариным, дальнейшие экспериментальные и теоретические работы о применении этого метода в описании явления ползучести грунтов были выполнена С.Р.Ыесчянсы, С.С.Еяловым, А.Г.Соколовым, В.П.Сипидиным,

З.К.Зарепким, А.Л.Гольдиным, Н.А.Цытовичем и З.Г.Тер-Мартирося-гом, Т.Ш.Кяриякуловым, А.А.Бортоломеам, Н.П.Бородавкинш, \.Ф.Клементьевым. В последнее время интегральный метод использован так же для описания процесса виброползучести скелета грунта П.Л.Ивановым, А.Л.Гольдшшм, С.Р.Месчяном и Г.&.Рустамяном.

Результаты экспериментальных исследований закономерностей ползучести скелета глинистых грунтов, полученные С.Р.Месчяном показали, что теория уцругоползучего тела Г.Н.Маслова-й.Х.Арутю-няна вполне применима и к глинистым грунтам.

В работе Т.Ш.Ширинкулова обобщены результаты В.А.Флорпна на случай неоднородно наследственно-сгарэвдпх сред. При этом получена новая линейная зависимость между суммой главных напряжений и коэффициентом пористости. •

■ Поведения неоднородных грунтов в области нелинейной ползучести весьма сложны и изучены недостаточно полно, поэтому в настоящее время крайне необходшы всесторонние я углубленные экспериментальные и теоретические исследования'ползучести неоднородных грунтов при больших напряжениях.

Обобщая существующие реологические уравнения, описывакцио состояния неоднородных грунтов и следуя Т.И.Ширшщулову, зависимость между суммой главных напряжений и коэффициентом пористости, в области нелинейной ползучести представал так:

1

■ X

'{(АЛт:] , ш

еет) дт а (2)

Здесь предполагалось:

1. Зависимость между напряжением и деформацией подчинена нелинейной теории наследственной ползучести р.Н.Маслова-Н.Х.Ару-тюаяна.

2. Функции, характеризующие удругомгновенну^ деформацию и

деформации ползучести скелета грунта являются функциями не только времени, но и пространственных координат, причем, эти функции в области нелинейной ползучести не зависят от напряженно-деформированного состояния сред, т.е.

к,(3)

гдаД^-О.^+^+О( ^ = " параметры неоднород-

ности, характеризующие деформационные свойства среды.

3. Коэффициент бокового давления грунта является функцией пространственных координат

(4)

где - начальный коэффициент бокового давления.

Функции <2<,(*) ) в (I) и (2) аппроксимирова-

ны одним из выражений, предлокеншлс Н.Х.Арутюняном, В.А.Флориным, С.Р.Месчяным и А.Л.ГольдшШм.

В дальнейшем в качестве функций ^ (X) и ^ (-Х) соответственно берем следующие зависимости: = ехр[~<£3Хп )•;

: Здесь «¿з и <¿4 - опытные данные.

В 1.2 на основе вышеизложенного и теории В.А.Флорина, выведены разрешающие уравнения консолидации грунтов при стационарном и нестационарном режимах:

I (Н) = 0 ' 05)

4. £

^= с„,сздщн) - с1пс*,м)1 И(т,л к, а,т) ¿1

где

В частности имеем

+

(6)

п (7)

+ Л? ) ^ (Н ""; Н "} Н*; .

Здесь

с1Пи,М), Сгп1сс,*,н), к^езс^.н),Л1псх,-Ь,н), ЛгДЯ.М), ДзСХДМдД*),

Лг(*л))£1>1«,н,п"!н,л)>у!»й(я,^,б*нх) - функция от

пространственных координат, времени и напора.•

В 1.3 и 1.4 на основе уравнений (5), (6) и (7) сформулированы математические постановки краевых задач первого, второго я третьего родов и исследованы вопросы существование, единственности и корректности для них. Изучены основные свойства их решения.

В 1.4 разработан итерационный метод для решения интегродиф-ференциальных уравнений вида (6), удовлетворяющих краевым условиям третьего рода. Доказана -сходимость этого метода.

В 1.5 рассмотрены вопросы о возможности применения теории подобия к решении краевых задач консолидации неоднородных грунтов.

В 2.1 второй главы изучены начальные распределения напора в грунтовой среде. Анализы полученных численных результатов показывают, что избыточный напор прямо пропорционален нагрузка,т.о. возрастания нагрузки непосредственно влияют на повышенна напора в любой точке массива земляной среда.

В 2.2. рассмотрено уравнение ' ■

= С Лги Ъ,

1 г }

с начальным условием д* *

и граничными условиями "6

Н - / =0 ¿ = 12

и("и / - л

ъх3 + = ! =

Шри этом полагали, что коэффициент бокового давления в ' процессе консолидации изменяется по экспоненциальному закону от гдубшш.

Разыскивая частные решения уравнения (8) в виде Н ,

Л ) , для I (Х3) имеем

- + ,

1 а Ып-тбет- (\>г + ; ¿^д-р. о>

^ 03

Уравнение (9) монет быть решено методом неопределенных коэффициентов и методом аппроксимации. В данной работе предпочтения дали второму методу, методу аппроксимации. Согласно этому методу, функцию

приближенно заменяем йункцдей

(С-П Iх3 (10)

1+(п-1Н0е ¡)$с)е . ии;

Нетрудно заметить, что при П =1, с^ =0,Х3 =0 иХ^ =1 аппроксимация вдца (10) абсолютно точная. Внутри точек интервала (0,1) сравним исходные значения для ^(.Л^) с соответствующими значениями ), - подученными из приближенной формулы (10).

Соответствующие результаты, вычисленные на ЭВМ ЕС-1035 при П. =3 к различных значениях параметров и <¿4 показывают, что функция (Х3) с высокой точностью (ПП^.Ю""3) аппроксимировала функцией Следовательно, аппроксимация вида (10) для малых значений ¿ц вполно приемлема в практических расчетах.

Имея в виду (10), перепишем (9):

(И)

Коз

Последовательный введением новых переменных ¿■г > 1 о м г — Р^

У^уЪ+тЬ-к^з*- и '

(II) Л0РЕО прэдаадатся к урарн^

Бесседя

При этом

В 2.2, 2.3 п 2.4 реяенвг линейно одномерный, шоскга и пространственные краевые задача консолидации упругих и упруго ползучих однородных и неоднородных двухкомпояентннх грунтов, при различных 1фаевых условиях и угсгатагшдих нагрузках. Определена напор' поровой жидкости, напрянезия в скелета грунта г осадок основания. Приведены результата малинного расчета дот пространственной краевой задачи я маханико-матекатическнэ, графические анализа на них.

Эти анализа потазывапт:

1. При о-» > н } 0, т.о. со временем напор стремится к нули. Это означает, что нагрузка приложенная на. вертит поверхность слоя массива земляной среда, со временем передается: к его скелету.

2. При малых значениях параметров Л и и мгновенного уплотнения О о , уплотнение происходит без ощутимого пошшэншг давления в вода, а при больппх значениях ихг напор но зависит от времени.

3. Возрастания нагрузки непосредственно влияет на есвшебшм' напора и напряжения в либо! точке массива земляной среда.

4. При достаточно медленном нарастании нагрузки» фильтрацнея— ное уплотнение незначительно.

5. Большому коэффициенту мгновенного уплотнения соответствует большой осадок.

6. Большем значениям коэффициентов пористости, бокового давления и параметра неоднородности соответствует меньший осадок грунтовых оснований. При этом осадок слоя неоднородных грунтовых оснований с возрастанием параметра неоднородности с^ увеличивается, а затем постепенно уменьшается.

7. Осадки во времени рассматриваемого уплотняемого слоя неоднородного грунта гораздо меньше (1,1-5 раза), чем у однородного, з зависимости от их физико-механических свойств.

8. Процесс консолидация неоднородных грунтов сильно зависит от типа краевых условий,в зависимости от краевых условий мокет происходить обратный процесс уплотнения - набухания грунта.

9. Осадок доя упругоползучих неоднородных грунтов идет интенсивнее, чел для упруго неоднородных грунтов.

10. При увеличении коэффициента бокового давления по глубине земляной массы от ■ * до ¥0, . уплотнение грунта больше - уплотнения грунта, где коэффициент бокового давления уменьшается по глубине земляной массы от^е0^ до 5?0 . Такое явление характерно для сильно водонасвденных глинистых грунтов в летнее

и зимнее время. При замерзании, водонасыщенные глинистые грунты мало оседают.

В 2.5 приведены общие сведения о программе АРМАН, разработанной автором данной работы. Она состоит из двух частей - основной и четырех подпрограмм функций. Основная программа описывает размеры оперативной памяти для массивов, вводит исходные данные, переводит размерные константы на безразмерные, считывает основные константы и обеспечивает обращение к подпрограммам, выполняющим отдельные этапы вычислений. Такхе находит корни трансцендентных уравнений, составленных из комбинаций тритон метрических и Бес-сел овых функций и собственные значения, характеризующие уровни пьезометрических напоров поровой жидкости, вычисляет значения собственных функций, являщихся волновыми функциями дифференциального оператора второго порядка. Определяет начальные условия и решения пространственных краевых задач консолидации упруго и упругоползучих однородных и неоднородных грунтов при различных краевых условиях, а также определяет главное тотальное напряжение и осадки грунтовой массы. Выдает в печать основные резулыа-__ ты расчета и исходных данг'гх.

Подпрограммы функцииfи№ ПОН f 1 (!/,I,У я Г1/^СТ1вУ«(*,У,г, I), .ЛШМУГОДг,/.) соответственно вычисляют значения Бессолевых и вырожденных гипергеометрических функций первого и второго родов.

Программа составлена на языке ФОРТРАН и отлажена на ЭН.1 ЕС-1035. Объем оперативной памяти в ней три мегобайт (ЗМ).

Лрограша АК.1АН внедрена в производство в институте "Союз-гипрорис" акт 13 I от 29 марта 1991 г. '

Проведенный анализ счета по программным комплексам хорошо согласуется со СНиПом 2.02.01-83 "Основания зданий я соорукенлй".

В третьей главе решены одномерные, плоские и пространственные краевые задачи консолидации грунтов. Здесь фильтрации жидкости рассмотрены при линейно-упругом и нелинейно-упругом режимах. При этом скелет грунта считается нелинейно-ползучим, неоднородным. Дня линеаризации краевых задач применен метод малого параметра, а такие метод, итерации.

Сопоставление двух методов, примененных здесь, показывает практичность и эффективность метода итерации. Действительно,решить интегродифференциальное уравнение (6) методом малого параметра очень трудно, а аналитическими методами вообще невозможно, из-за "сильно" нелинейности этой задачи. Применение итерационного метода к этой задаче резко снимает эти трудности.

ОСНОВНЫЕ. ВЫВОДЫ

1. Установлена новая нелинейная зависимость между суммой главных напряжений и коэффициентом пористости, из которых как частные случаи, можно получить различные вида уравнения состояния среды, часто применяемых в практике.

2. Выведены разрешающие уравнения консолидации неоднородных грунтов. На основе этой модели сформулированы математические постановки краевых задач механики уплотняемых грунтов с учетом их нелинейной наследственной ползучести, переменности коэффициентов фильтрации, бокового давления, объемного сжатия и мгновенного уплотнения. Исследованы вопросы существования, единственности и корректности для них. Обоснован метод итерации для решения "сильно" нелинейных краевых задач. Данный метод является новым значительным вкладом в прикладную механику неоднородйых грунтов, способствующий развитию методов теории консолидации. Применение . этого метода позволяет получить решения задач механики уп- ,

лотняемых грунтов дане тогда, когда функция упругомгновенной депортации и деформации ползучести в области нелинейной ползучести зависят от нацрякенно-деформированного состояния среды.

3. Обоснован метод аппроксимации для решенга краевых задач консолидации двухкомнонентных грунтов, коэффициенты боковых дав-леклй которых меняются по экспоненциальному закону от глубины.

С помецьз его подучено решение пространственной задачи. Результаты численных расчетов показызают, что при увелкчешш коэффициента бокового давления по глубине земляной массы от?ое""** ко уплотнение грунта больше, уплотнения грунта, где коэффициент бокового давления у?.;е;:ьп:ается по глубине земляной массы от

. Такое явление характерно для сильно водонасыщенных глинистых грунтов в летнее и зимнее время. При замерзания, водонасыдэн-кке глинистые грунты мало оседают.

4. Выявлены основные факторы, влияющие на характер деформации неоднородных грунтов.

С сад о:; слоя упруго неоднородных грунтов зависит от коэффициентов пористости, бокового давления и параметров неоднородности <¿3 с . Бодьаим значениям первых трех параметров соответствует менкхй осадок грунтовых основана!, а большому значению параметра характеризующего деформационные свойства грунта, соответствует большой осадок. При этом осадок слоя неоднородных хрунтовых оснований с возрастанием параметра неоднородности о-'з увеличивается, а затем постепенно уменьшается. Осадок слоя уп-рутояедзучих неоднородных грунтов зависит ве только от выше указанных параметров, но и параметров ползучести. В зависимости от шх осадок для уяругоползучих неоднородных грунтов идет интенсивнее, чем для упруго неоднородных.

Лвёщрмцпя неоднородных грунтов, обусловленных их консолидацией, сильно зависят от тала краевых условий. При граничных условиях, зшгда на границах массива земляной среда происходит свободам водообмен с окрузащей средой, т.к. растекание напора в однородной среде двухстороянего характера и незначительно, чем в неоднородна!, осадок неоднородных грунтовых оснований в начальные момзитя времена больше, чеы у однородного, а чо временем он становится гораздо меяьзе (1,1-5 раза) в зависимости от их физи-шчлеханотесгих свойств, б случае граяичннх условий, когда грунтовая вода свободно удаляется с боковых поверхностей массива ешлянсй среды, а ва впп и верхних границах его происходит

Г7

свободный водообмен с окрукапцеЗ средой, т.е. давление в верхних слоях неоднородной грунтоваЗ массы пиЕе атмосферного, а в нижних слоях достаточно больше, в начальные кшентн времени происходит обратный процесс уплотнения - набухал ¡го грунта, а со временем оно затухает и шжет возникнуть осадок незначительного характера. При граничных условиях с водоутароа на глубина и водонепроницаемыми стенкамз. т.к. давление в нижних слгаях неоднородной грунтовой массы ццц атмосферного, то за счет растекания давления осадок основания в начальные техвт ввекети больше осадка, соответствующего пределу времени, что вазЕшаат после некоторого времени явлепле набухания.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Алтынбеков Ш., Ширянкулов ТТЛ. Задача механики нашгедягивнно-старопцих двухксмяонентных узлотвянягх сред, шгзхь дефарка— ции имзра ползучести гатсрэх изменяется по эгспояенциахБяагг закону глубшш //Тезисы дсяз. УП РесцубшхБгнскаЗ иеявуз.етн— ференции по математике и Етзтгпихе. Ч.П. Теоретическая и при:— кладная механика,-Алма-Ата. ISS4.-C.55.

2. Алтынбеков Ш. Некоторые палзпвЗнна гадает теории кжеолидэ-ции наследствепно-старещиг грунтов, рсгаагнх в ЕзротэдгнЕпх пшергесмегрлческгх й тригаЕсиетргтесЕзх ¿вуквдзд // УзССР. С1Н. 1285.—й5,—С.47-52.

3. Алтынбеков Ш. Вопросы суцеетЕСванст, еяинигЕепзтастз! и: гззррзст-нссгя дяя нелгасН-лоЯ 1фапзаЯ задачаг кехгпзггх утсгсгтнгЕкзг сред. Редкол.я7рн."Кзв.АН ГгОГ" СШ.Двп.НВ2Е1. ЕЗЗ-ЭТ-ЗЗ. 16с.

4. Алтынбеков П. Распределении пгнсзэеезх взпправ к дтгнлтзнаД в уплотняемой среде, вызваяЕтг ыгнонзнзсЗ Ешгдтззсй// ТЬзгса докл. пятого Всессгтзного сгкпаздука по реахагсз трунхсзгй.; Стройиздат, IS85.-C.36.

5. Алтынбеков И., £асибеков АЛ,. Куталпев ЕЛ. ПЫпугаста иг консолидация неоднородных сред //Тезисы дшяиП ВЬееошнсй конференции "Механист исодпгродстс стрзтидр1". Т.ЦЕнвав,, 1987.-С.6.

6. Алтыпбеков П. Об одной катоде пссзгадсшагшшЕЗх пдяяй-и«!»«»» два решения нелинейной 1цк«угряч!-"'и^ттгд задали Епнсдтдаиул грантов // Изв. АН УзССР, СГШ.12Е8. Е2.-С.2Э-25.

7. Алтынбеков Ш. Применение катода ыагаго парЕЕгатрэ. к дшсгндд граничных задач консолидация Еааднородаыг грунтаз. Ветки.

Зурн."Изи.АН УзССР" СТН. Деп.ВШИТИ, iS7087-I388.-58 с.

8. Алтннбеков К. Об одном итерационном методе// Тезисы докл. IX Республиканской меквуз. научной конферен. по математике и механике. Т.П. Вычислительная математика, информатика.-Алма-Ага, 1989. С.5.

. 9. Алтннбеков Ш., Дасибеков А. Нелинейные краевые задачи консолидации неоднородных грунтов // Сборник докладов У1 Всесоюзного симпозиума по реологии грунтов. Ч.1.-Рига, 1989.-С.4-9.

10.. Алткнбеков Œ. Пространственные краевые задачи механики двух-хомпозентных уплотняемых сред с коэффициентами боковых давле-. ний, зависящими от координаты // Изв. АН УзССР, CTH.I990, J35. С.38-42.

II. Ширинкулов Т.Ш., Дасибекоз А., Алтннбеков Ш. Некоторые задачи нелинейной теории консолидации неоднородных наследственно-стареющих грунтов // Изв. АН УзССР, CÎÏÏ. 1985. W2.-С. 34-38.