Nykyajan tieteen ja koulutuksen ongelmat. Rakenteen lujuus Luentomuistiinpanot maaperän mekaniikasta

Maaperän rakenteellisen lujuuden suuruus on erittäin tärkeä maaperän ominaisuus. Sen arvo voidaan määrittää häiriöttömän rakenteen puristuskäyrästä testaamalla maaperää (kunnes rakenteellinen lujuus saavutetaan) hyvin pienillä kuormitusaskelilla (noin 0,002-0,010 MPa), jolloin jyrkkä puristuskäyrän murto vastaa rakenteellista lujuutta. maaperän puristumisesta. Käyrän ja paineakselin leikkauspistettä vastaava painearvo on yhtä suuri kuin rakenteellisen puristuslujuuden arvo.

Piirustus a) vedellä kyllästetyn maan suhteellinen puristuminen paineesta p riippuen, b) savimaan suhteellinen puristuminen osittaisella hajoamisella paineesta riippuen.

Maan tiivistymislaki: maaperän huokoisuuden muutos on suoraan verrannollinen paineen muutokseen.

13. Puristusriippuvuus tilavuuspuristuksen aikana

Huokoisuuskerroin muuttuu e puristuspuristuksen alainen maaperä ei yleensä riipu vain pystysuoran suuruudesta normaalit stressit Mutta myös vaaka- ja

Määritetään pääjännitysten summa, kun maakerros puristuu ilman mahdollisuutta sen sivuttaislaajenemiseen, korostaen alkeisparapipediä, joka tämän ongelman olosuhteissa kokee vain normaalimpia (pää)jännitystä

Koska vaakasuuntaiset muodonmuutokset (maaperän laajeneminen sivuille) ovat mahdottomia, vaakasuuntaiset suhteelliset muodonmuutokset ovat nolla, ts. , mistä se seuraa. Lisäksi meillä olevasta tasapainotilasta

Tiedetään, että lausekkeesta löydetään elastisen kappaleen suhteellinen muodonmuutos Hooken lain mukaisesti

Missä on materiaalin kimmomoduuli, on maaperän sivuttaislaajenemiskerroin (Poissonin suhde). Korvaamalla tähän lausekkeeseen , , , saamme

Missä on sivuttaisen maaperän painekerroin levossa, ts. vaakasuuntaisten liikkeiden puuttuessa

Useimmilla savimailla on rakenteellista lujuutta, ja näiden maiden huokosissa oleva vesi sisältää kaasua liuenneessa muodossa. Näitä maaperää voidaan pitää kaksivaiheisena kappaleena, joka koostuu luurangosta ja huokosissa puristuvasta vedestä. Jos ulkoinen paine on pienempi kuin maan rakenteellinen lujuus P sivu . , silloin maaperän tiivistymisprosessia ei tapahdu, mutta siinä on vain pieniä elastisia muodonmuutoksia. Mitä suurempi maaperän rakenteellinen lujuus on, sitä vähemmän kuormitusta siirtyy huokosveteen. Tätä helpottaa myös huokosveden puristuvuus kaasun kanssa.

Alkuhetkellä osa ulkoisesta paineesta siirtyy huokosveteen ottaen huomioon maaperän rungon lujuus ja veden puristuvuus P w o - alkuhuokospaine vedellä kyllästetyssä maaperässä kuormituksen alaisena R. Tässä tapauksessa alkuperäisen huokospaineen kerroin

Tässä tapauksessa alkurasitus maaperässä:

pz 0 = P – P w O. (5,58)

Maaperän rungon suhteellinen hetkellinen muodonmuutos

 0 = m v (P – P w O). (5,59)

Maaperän suhteellinen muodonmuutos veden kokoonpuristuvuuden vuoksi, kun huokoset ovat täysin täynnä vettä

 w = m w P w O n , (5.60)

Missä m w on huokosissa olevan veden tilavuuden kokoonpuristuvuuden kerroin; n- maaperän huokoisuus.

Jos hyväksymme sen alkuvaiheessa stressissä P z kiinteiden hiukkasten tilavuus pysyy muuttumattomana, niin maaperän rungon suhteellinen muodonmuutos on yhtä suuri kuin huokosveden suhteellinen muodonmuutos:

 0 =  w = . (5.61)

Yhtälöimällä (5.59) ja (5.60) oikeat puolet saadaan

. (5.62)

Korvaaminen P w o yhtälöön (5.57), löydämme alkuhuokospaineen kertoimen

. (5.63)

Huokosissa olevan veden tilavuuspuristuvuuskerroin löytyy likimääräisestä kaavasta

, (5.64)

Missä J w– maaperän vesikyllästyskerroin; P a - ilmanpaine 0,1 MPa.

Kuvassa 5.14 on kaavio maakerroksen pystypaineista puristuvan huokosveden kuormituksesta ja maaperän rakenteellisesta lujuudesta.

Edellä esitetyn perusteella kaava (5.49) maakerroksen laskeuman määrittämiseksi ajallisesti jatkuvan tasaisesti jakautuneen kuormituksen alaisena, ottaen huomioon kaasupitoisen nesteen rakenteellisen lujuuden ja kokoonpuristuvuuden, voidaan kirjoittaa seuraavasti:

. (5.65)

Kuva 5.14. Kaaviot maakerroksen pystypaineista jatkuvassa kuormituksessa, ottaen huomioon rakenteellinen lujuus

Merkitys N määritetään kaavalla (5.46). Samaan aikaan konsolidointiaste

.

Samanlaisia ​​muutoksia voidaan tehdä kaavoihin (5.52), (5.53) laskeutuman määrittämiseksi ajan myötä ottaen huomioon kaasupitoisen nesteen rakenteellinen lujuus ja kokoonpuristuvuus tapauksissa 1 ja 2.

5.5. Alkuperäisen pään kaltevuuden vaikutus

Savimaat sisältävät vahvasti ja löyhästi sitoutunutta vettä ja osittain vapaata vettä. Suodatus ja siten maakerroksen tiivistyminen alkaa vasta, kun gradientti on suurempi kuin alkuperäinen i 0 .

Harkitse paksuuden maakerroksen lopullista laskeutumista h(Kuva 5.15), jolla on alkugradientti i 0 ja kuormitettu tasaisesti jakautuneella kuormalla. Veden suodatus on kaksisuuntainen (ylös ja alas).

Alkugradientin läsnä ollessa ulkoisesta kuormasta R kaikissa kohdissa kerroksen syvyydellä huokosvedessä on paine, joka on yhtä suuri kuin P/ w ( w - tietty painovoima vesi). Ylipainekaaviossa alkuperäistä gradienttia edustaa kulman tangentti minä:

R
on.5.15. Maaperän tiivistyskaavio alkuperäisen painegradientin läsnä ollessa: a - tiivistysvyöhyke ei saavuta syvyyttä; b - tiivistysvyöhyke ulottuu koko syvyyteen, mutta tiivistys on epätäydellinen

tg minä = i 0 . (5.66)

Vain niillä alueilla, joilla painegradientti on suurempi kuin alkuperäinen (
), veden suodatus alkaa ja maaperä tiivistyy. Kuva 5.15 esittää kaksi tapausta. Jos klo z < 0,5h gradientti on pienempi kuin alkuperäinen i 0, silloin vesi ei pääse suodattumaan kerroksen keskeltä, koska siellä on "kuollut alue". Kuvan 5.15 mukaan löydämme a

, (5.67)

Tässä z max< 0,5h. Tässä tapauksessa sedimentti on

S 1 = 2m v zP/ 2 tai S 1 = m v zP. (5.68)

Korvaava arvo z max in (5.68), saamme

. (5.69)

Kuvassa 5.15, b esitetyssä tapauksessa syväys määräytyy kaavan mukaan

. (5.70)

Kun sinun on otettava huomioon monet tekijät. Erityistä huomiota tulisi kiinnittää koostumukseen ja jotkut sen tyypit voivat painua, kun kosteus kasvaa jännityksessä omalla painollaan tai ulkoisesta kuormituksesta. Siitä näiden nimi maaperät - "vajoaminen". Harkitse tarkemmin niiden ominaisuuksia.

Erilaisia

Tarkasteltava luokka sisältää:

• Lössimaa (suspes ja lössi).
• Savi ja savi.
• Erilliset peitelietteet ja savet.
• Irtotavaraa teollisuusjätettä. Näitä ovat erityisesti tuhka, arinapöly.
• Pölyinen savimaat korkealla rakenteellisella lujuudella.

Spesifisyys

Päällä alkuvaiheessa rakennusorganisaatio on tarpeen suorittaa tutkimus alueen maaperän koostumuksesta todennäköisen tunnistamiseksi muodonmuutoksia. Niiden esiintyminen johtuen maaperän muodostumisprosessin erityispiirteistä. Kerrokset ovat riittämättömästi tiivistyneessä tilassa. Lössimaassa tällainen tila voi säilyä koko sen olemassaolon ajan.

Kuorman ja kosteuden lisääntyminen aiheuttaa yleensä lisätiivistymistä alemmissa kerroksissa. Koska muodonmuutos kuitenkin riippuu ulkoisen vaikutuksen voimakkuudesta, jää jäljelle kerroksen riittämätön tiivistyminen suhteessa sen omasta massasta aiheutuvan jännityksen ylittävään ulkoiseen paineeseen.

Mahdollisuus kiinnittää heikkoja maaperää määritetään laboratoriotesteissä kostutetun lujuuden heikkenemisen suhteella tehokkaan paineen indikaattoriin.

Ominaisuudet

Alitiivistymisen lisäksi vajoaville maille on ominaista alhainen luonnollinen kosteuspitoisuus, pölyinen koostumus ja korkea rakenteellinen lujuus.

Maaperän kylläisyys vedellä eteläisillä alueilla on pääsääntöisesti 0,04-0,12. Siperian alueilla, keskikaista indikaattori on välillä 0,12-0,20. Kosteusaste ensimmäisessä tapauksessa on 0,1-0,3, toisessa - 0,3-0,6.

Rakenteellinen lujuus

Se johtuu pääasiassa sementointiadheesiosta. Mitä enemmän kosteutta pääsee maahan, sitä pienempi lujuus.

Tutkimustulokset osoittivat, että ohuilla vesikalvoilla on muodostumia kiilaava vaikutus. Ne toimivat voiteluaineena, mikä helpottaa vajoavan maaperän hiukkasten liukumista. Kalvot tarjoavat tiheämmän kerrosten asettamisen ulkoisen vaikutuksen alaisena.

Kosteuden kyllästetty pito painuva maaperä määräytyy molekyylien vetovoiman vaikutuksesta. Tämä arvo riippuu maan tiheydestä ja koostumuksesta.

Prosessin ominaisuus

Veto on monimutkainen fysikaalinen ja kemiallinen prosessi. Se ilmenee maaperän tiivistymisenä liikkeen ja hiukkasten ja kiviainesten tiheämmän (tiiviimmän) pakkauksen vuoksi. Tästä johtuen kerrosten kokonaishuokoisuus pienenee tilaan, joka vastaa vaikuttavan paineen tasoa.

Tiheyden lisääntyminen johtaa joihinkin muutoksiin yksilöllisissä ominaisuuksissa. Myöhemmin tiivistyminen jatkuu paineen vaikutuksesta, vastaavasti lujuus kasvaa edelleen.

ehdot

Nostoa varten tarvitset:

• Perustuksen kuorma tai oma massa, joka märkänä voittaa hiukkasten koheesiovoimat.
• Riittävä kosteustaso. Se auttaa vähentämään voimaa.

Näiden tekijöiden on toimittava yhdessä.

Kosteus määrittää muodonmuutoksen keston vajoavat maaperät. Yleensä se tapahtuu suhteellisen lyhyessä ajassa. Tämä johtuu siitä, että maa on pääasiassa vähäkosteisessa tilassa.

Muodonmuutos vedellä kyllästetyssä tilassa kestää pidempään, koska vesi suodattuu maaperän läpi.

Maaperän tiheyden määritysmenetelmät

Suhteellinen vajoaminen määritetään häiriintymättömän rakenteen näytteistä. Tätä varten käytetään pakkauslaitetta - maan tiheysmittari. Tutkimuksessa käytetään seuraavia menetelmiä:

• Yksi käyrä, jossa yhden näytteen analyysi ja sen liotus vaikuttavan kuorman loppuvaiheessa. Tällä menetelmällä voidaan määrittää maaperän kokoonpuristuvuus tietyssä tai luonnollisessa kosteudessa sekä suhteellinen taipumus muodonmuutos tietyssä paineessa.
• Kaksi käyrää kahden näytteen testillä, joilla on sama tiheysaste. Yhtä tutkitaan luonnollisessa kosteudessa, toista - kyllästetyssä tilassa. Tällä menetelmällä voit määrittää kokoonpuristuvuuden täydessä ja luonnollisessa kosteudessa, suhteellinen taipumus muodonmuutokseen, kun kuorma muuttuu nollasta lopulliseen.
• Yhdistetty. Tämä menetelmä on modifioitu yhdistelmä kahdesta edellisestä. Testi suoritetaan yhdelle näytteelle. Se tutkitaan ensin luonnollisessa tilassaan 0,1 MPa:n paineeseen. Yhdistetyn menetelmän avulla voit analysoida samoja ominaisuuksia kuin 2-käyrämenetelmällä.

Tärkeitä kohtia

Testauksen aikana sisään maan tiheysmittarit käytettäessä mitä tahansa yllä olevista vaihtoehdoista on otettava huomioon, että tutkimustuloksille on ominaista merkittävä vaihtelu. Tältä osin jotkut indikaattorit, jopa testattaessa yhtä näytettä, voivat erota 1,5-3 ja joissakin tapauksissa 5 kertaa.

Tällaiset merkittävät vaihtelut liittyvät pieni koko näytteet, materiaalin heterogeenisuus karbonaatin ja muiden sulkeumien vuoksi tai suurten huokosten läsnäolo. Myös tutkimuksen väistämättömät virheet ovat tärkeitä tulosten kannalta.

Vaikuttavat tekijät

Lukuisten tutkimusten aikana on todettu, että maaperän vajoamistaipteen indikaattori riippuu pääasiassa:

• Paine.
• Maaperän tiheysasteet luonnollisessa kosteudessa.
• Sävellys painuva maaperä.
• Kosteustaso.

Riippuvuus kuormituksesta heijastuu käyrään, jonka mukaan indikaattorin kasvaessa suhteellisen muutosalttiuden arvo saavuttaa ensin maksimiarvon. Myöhemmällä paineen nousulla se alkaa lähestyä nollaa.

Pääsääntöisesti paine on 0,2-0,5 MPa ja lössin kaltaisille saville - 0,4-0,6 MPa.

Riippuvuus johtuu siitä, että vajoavaa maaperää kuormitettaessa luonnollisella kyllästymisellä tietyllä tasolla alkaa rakenteen tuhoutuminen. Tässä tapauksessa havaitaan terävä puristus ilman muutosta veden kyllästymisessä. Muodonmuutos paineen nousun aikana jatkuu, kunnes kerros saavuttaa erittäin tiheän tilan.

Riippuvuus maaperän koostumuksesta

Se ilmenee siinä, että plastisuusluvun kasvaessa taipumus muodonmuutokseen vähenee. Yksinkertaisesti sanottuna suurempi rakenteen vaihtelu on ominaista lietteelle, pienempi - savelle. Luonnollisesti tämän säännön täyttämiseksi muiden ehtojen on oltava samat.

Alkupaine

klo rakennusten ja rakenteiden perustusten suunnittelu lasketaan rakenteiden kuormitus maahan. Tässä tapauksessa määritetään alkuperäinen (minimi) paine, jolla muodonmuutos alkaa täysin kyllästyessä vedellä. Se häiritsee maaperän luonnollista rakenteellista lujuutta. Tämä johtaa siihen, että normaali tiivistysprosessi häiriintyy. Näihin muutoksiin liittyy puolestaan ​​rakennemuutos ja voimakas tiivistyminen.

Edellä esitetyn perusteella näyttää siltä, ​​että suunnitteluvaiheessa rakentamista organisoitaessa alkupaineen arvo tulee ottaa lähelle nollaa. Käytännössä näin ei kuitenkaan ole. Määritettyä parametria tulee käyttää siten, että paksuus lasketaan sen mukaan yleiset säännöt ei nosto.

Indikaattorin tarkoitus

Hankkeiden kehittämisessä käytetään alkupainetta perustukset vajoavalle maaperälle määrittämistä varten:

• Arvioitu kuormitus, jolla ei tapahdu muutoksia.
• Sen vyöhykkeen koko, jossa tiivistyminen tapahtuu perustuksen massasta.
• Vaadittu maaperän muodonmuutossyvyys tai maaperän tyynyn paksuus, joka sulkee täysin pois muodonmuutoksen.
• Syvyys, josta muutokset maaperän massasta alkavat.

Alkukosteus

Sitä kutsutaan indikaattoriksi, jossa jännittyneessä tilassa olevat maaperät alkavat painua. Alkukosteutta määritettäessä normaaliarvoksi otetaan komponentti 0,01.

Parametrin määritysmenetelmä perustuu puristuslaboratoriokokeisiin. Tutkimukseen tarvitaan 4-6 näytettä. Käytetään kahden käyrän menetelmää.

Yksi näyte testataan luonnollisessa kosteudessa kuormituksella maksimipaineeseen asti erillisissä vaiheissa. Sen avulla maaperää liotetaan, kunnes vajoaminen vakiintuu.

Toinen näyte kyllästetään ensin vedellä, ja sitten jatkuvalla liotuksella se ladataan samoissa vaiheissa rajoittavaan paineeseen.

Jäljelle jääneiden näytteiden kostutus suoritetaan indikaattoreille, jotka jakavat kosteusrajan alkuperäisestä vesikyllästymiseen täyteen vesikyllästykseen suhteellisen tasavälein. Sitten niitä tutkitaan kompressiolaitteissa.

Lisäys saadaan aikaan kaatamalla laskettu määrä vettä näytteisiin ja pitämällä sitä edelleen 1-3 päivää, kunnes kyllästystaso stabiloituu.

Muodonmuutosominaisuudet

Ne ovat kokoonpuristuvuuden ja sen vaihtelun kertoimet, muodonmuutoskertoimet, suhteellinen puristus.

Muodonmuutosmoduulin avulla lasketaan perustuksen painumaa ja niiden epätasaisuuksia todennäköisiä tunnuslukuja. Se määritellään yleensä kohdassa kenttäolosuhteet. Tätä varten maanäytteitä testataan staattisilla kuormilla. Muodonmuutosmoduulin arvoon vaikuttavat kosteus, tiheys, rakenteellinen koheesio ja maan lujuus.

Maaperän massan kasvaessa tämä indikaattori kasvaa, kun vesi kyllästyy, se pienenee.

Kokoonpuristuvuuden vaihtelukerroin

Se määritellään kokoonpuristuvuuden suhteeksi tasaisessa tai luonnollisessa kosteudessa maaperän ominaisuuksiin vedellä kyllästetyssä tilassa.

Kenttä- ja laboratoriotutkimuksissa saatujen kertoimien vertailu osoittaa, että ero niiden välillä on merkityksetön. Se on välillä 0,65-2 kertaa. Siksi käytännön soveltamista varten riittää, että indikaattorit määritetään laboratoriossa.

Vaihtelukerroin riippuu pääasiassa paineesta, kosteudesta ja sen nousun tasosta. Paineen kasvaessa indikaattori kasvaa, luonnollisen kosteuden kasvaessa se laskee. Kun se on täysin kyllästetty vedellä, kerroin lähestyy yhtä.

Vahvuusominaisuudet

Ne ovat sisäisen kitkan ja ominaiskoheesion kulma. Ne riippuvat rakenteellisesta lujuudesta, veden kyllästysasteesta ja (vähemmässä määrin) tiheydestä. Kosteuden lisääntyessä tarttuvuus pienenee 2-10 kertaa ja kulma - 1,05-1,2. Kun rakenteellinen lujuus kasvaa, tarttuvuus paranee.

Vajoavien maaperän tyypit

Niitä on yhteensä 2:

1. Laskeutuminen tapahtuu pääasiassa alustan muotoaan muuttavan vyöhykkeen sisällä perustuskuormituksen tai muun ulkoisen tekijän vaikutuksesta. Samanaikaisesti muodonmuutos sen painosta puuttuu melkein tai se on enintään 5 cm.
2. Maaperän vajoaminen sen massasta on mahdollista. Se esiintyy pääasiassa vuonna pohjakerros Paksuus ja ylittää 5 cm Ulkoisen kuormituksen vaikutuksesta vajoaminen voi tapahtua myös yläosassa deformoituvan vyöhykkeen rajojen sisällä.

Vajoamistyyppiä käytetään rakennusolosuhteiden arvioinnissa, vajoamisen vastaisten toimenpiteiden kehittämisessä, perustusten, perustusten ja itse rakennuksen suunnittelussa.

lisäinformaatio

Laskeutuminen voi tapahtua missä tahansa rakenteen rakentamisen tai käytön vaiheessa. Se voi ilmetä alkuperäisen kosteuden lisääntymisen jälkeen.

Hätäliotuksen aikana maa painuu muodonmuutosvyöhykkeen rajoissa melko nopeasti - 1-5 cm/vrk. Kosteuden syötön päätyttyä muutaman päivän kuluttua lasku stabiloituu.

Jos alkuperäinen liotus tapahtui muodonmuutosvyöhykkeen osan rajoissa, tapahtuu jokaisen seuraavan vesikyllästymisen yhteydessä, kunnes koko vyöhyke on täysin kastunut. Näin ollen se kasvaa maaperän kuormituksen lisääntyessä.

Intensiivisessä ja jatkuvassa liotuksessa maan vajoaminen riippuu kostutuskerroksen alaspäin suuntautuvasta liikkeestä ja vedellä kyllästetyn vyöhykkeen muodostumisesta. Tässä tapauksessa vajoaminen alkaa heti, kun kostutusrintama saavuttaa sen syvyyden, jossa maa painuu omasta painostaan.

1

Työ on omistettu hajallaan olevien maiden alkutilan - niiden rakenteellisen lujuuden - karakterisointiin. Sen vaihtelevuuden tunteminen mahdollistaa maaperän tiivistymisasteen ja mahdollisesti sen muodostumishistorian piirteiden määrittämisen tietyllä alueella. Tämän indikaattorin arviointi ja huomioon ottaminen maaperän testauksen aikana on äärimmäisen tärkeää määritettäessä niiden fyysisten ja mekaanisten ominaisuuksien ominaisuuksia, samoin kuin lisälaskelmissa rakenteiden perustusten painumisesta, mikä heijastuu huonosti viranomaisasiakirjoissa ja jota käytetään vähän. teknisten ja geologisten tutkimusten käytännössä. Artikkelissa hahmotellaan lyhyesti yleisimmät graafiset menetelmät indeksin määrittämiseksi puristustestien tulosten perusteella, Tomskin alueen hajallaan olevien maaperän rakenteellisen lujuuden laboratoriotutkimusten tuloksista. Maaperän rakenteellisen lujuuden ja niiden esiintymissyvyyden sekä niiden tiivistymisasteen väliset suhteet paljastuvat. Indikaattorin käytöstä annetaan lyhyet suositukset.

Maaperän rakenteellinen lujuus

esitiivistyspaine

1. Bellendir E.N., Vekshina T.Yu., Ermolaeva A.N., Zasorina O.A. Menetelmä savimaan ylikonsolidoitumisasteen arvioimiseksi luonnossa//Venäjän patentti nro 2405083

2. GOST 12248–2010. Maaperät. Menetelmät lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien laboratoriomääritystä varten.

3. GOST 30416–2012. Maaperät. Laboratoriokokeita. Yleiset määräykset.

4. Kudryashova E.B. Ylikonsolidoituneiden savimaan muodostumismallit: Cand. cand. Geologiset ja mineralogiset tieteet: 25.00.08. - M., 2002. - 149 s.

5. MGSN 2.07–01 Perustukset, perustukset ja maanalaiset rakenteet. - M.: Moskovan hallitus, 2003. - 41 s.

6. SP 47.13330.2012 (päivitetty versio SNiP:stä 11-02-96). Rakennusalan tekniset selvitykset. Perussäännökset. – M.: Venäjän Gosstroy, 2012.

7. Tsytovich N.A.// Koko unionin konferenssin materiaalit rakentamisesta heikolla vedellä kyllästetyllä maaperällä. - Tallinna, 1965. - s. 5-17.

8. Akai, K. eli structurellen Eigenshaften von Schluff. Mitteilungen Heft 22 // Die Technishe Hochchule, Aachen. - 1960.

9. Becker, D.B., Crooks, J.H.A., Been, K. ja Jefferies, M.G. Työskentely kriteerinä savien in situ- ja myötöjännitysten määrittämisessä // Canadian Geotechnical Journal. - 1987. - Voi. 24., nro 4. – s. 549-564.

10. Boone J. "Prekonsolidaatiopaineen" tulkintojen kriittinen uudelleenarviointi edometer-testillä // Can. geotekniikka. J. - 2010. - Voi. 47.-s. 281-296.

11. Boone S.J. & Lutenegger A.J. Karbonaatit ja jäätikköperäisten koheesiomaiden sementointi New Yorkin osavaltiossa ja Etelä-Ontariossa, Can. Geotech. - 1997. - Vol 34. - s. 534–550.

12. Burland, J.B. Thirtyth Rankine -luento: Luonnonsavien kokoonpuristuvuus ja leikkauslujuus // Géotechnique. - 1990. - Osa 40, nro 3. – s. 327-378.

13 Burmister, D.M. Hallittujen testimenetelmien soveltaminen konsolidointitestauksessa. Symfosium on Consolidation Testing of soils // ASTM. STP 126. - 1951. - s. 83–98.

14. Butterfield, R. Luonnollinen puristuslaki maaperälle (ennakko e-log p':ssä) // Geotechnique. - 1979. - Osa 24, nro 4. – s. 469–479.

15. Casagrande, A. Esikonsolidaatiokuorman määritys ja sen käytännön merkitys. // Proceedings of the First International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Harvardin kirjapaino, Cambridge, Mass. - 1936. - Voi. 3.- s. 60–64.

16. Chen, B.S.Y., Mayne, P.W. Pietsokonimittausten ja saven jännityshistorian väliset tilastolliset suhteet // Canadian Geotechnical Journal. - 1996. - Voi. 33-s. 488-498.

17. Chetia M, Bora P K. Tyydyttyneiden sementoimattomien savien yli konsolidoituneen suhteen arviointi yksinkertaisista parametreistä // Indian Geotechnical Journal. - 1998. - Voi. 28, nro 2. – s. 177-194.

18. Christensen S., Janbu N. Oedometritestit – käytännön maamekaniikan ensisijainen vaatimus. // Proceedings Nordisk Geoteknikermode NGM-92. - 1992. - Voi. 2, #9. – s. 449-454.

19. Conte, O., Rust, S., Ge, L. ja Stephenson, R. Evaluation of Pre-Consolidation Stress Determination Methods // Instrumentation, Testing and Modeling of Soil and Rock Behavior. – 2011. – s. 147-154.

20. Dias J. et ai. Eukalyptuksen korjuutoimien aiheuttamat liikennevaikutukset maaperän esikonsolidaatiopaineeseen // Sci. maatalous. - 2005. - Voi. 62, nro 3. – s. 248-255.

21. Dias Junior, M.S.; Pierce, F.J. Yksinkertainen menetelmä esikonsolidaatiopaineen arvioimiseksi maaperän puristuskäyristä. // Maaperätekniikka. - Amsterdam, 1995. - Osa 8, nro 2. – s. 139-151.

22. Einav, I; Carter, JP. Kuperuudesta, normaalisuudesta, pre-konsolidaatiopaineesta ja singulaarisuudesta rakeisten materiaalien mallintamisessa // Granular Matter. - 2007. - Voi. 9, #1-2. – s. 87-96.

23. Gregory, A.S. et ai. Puristusindeksin ja esipuristusjännityksen laskeminen maan puristustestituloksista // Soil and Tillage Research, Amsterdam. - 2006. - Voi. 89, #1. – s. 45–57.

24. Grozic J. L. H., lunne T. & Pande S. Odeometrin testitutkimus glaciomariinisavien esikonsolidaatiorasitusta varten. // Canadian Geotechnical Journal. - 200. - Voi. 40.-s. 857–87.

25. Iori, Piero et ai. Kahviviljelmien kantokyvyn kenttä- ja laboratoriomallien vertailu // Ciênc. agrotec. - 2013. Voi. 2, #2. – s. 130-137.

26. Jacobsen, H.M. Bestemmelse af forbelastningstryk i laboratoriet // Proceedings of Nordiske Geotechnikermonde NGM–92, toukokuu 1992. Aalborg, Tanska. Tanskan Geoteknisen Seuran tiedote. - 1992. Voi. 2, nro 9. - s. 455–460.

27. Janbu, N. Maaperän deformaatioon sovellettu vastustuskonsepti // Proceedings of the 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico City, 25.–29.8.1969. A.A. Balkema, Rotterdam, Alankomaat. - 1969. - Voi. 1.-s. 191-196.

28. Jolanda L. Seebodenlehmin stressi-venymä karakterisointi // 250 Seiten, broschier. - 2005. - 234 s.

29. Jose Babu T.; Sridharan Asur; Abraham Benny Mathews: Log-log-menetelmä esikonsolidointipaineen määrittämiseen // ASTM Geotechnical Testing Journal. - 1989. - Osa 12, nro 3. – s. 230-237.

30. Kaufmann K. L., Nielsen B. N., Augustesen A. H. Tertiaarisen saven lujuus ja muodonmuutosominaisuudet Moesgaardin museossa // Aalborgin yliopiston rakennustekniikan laitos Sohngaardsholmsvej 57 DK-9000 Aalborg, Tanska. – 2010. – s. 1–13.

31. Kontopoulos, Nikolaos S. Näytteen häiriön vaikutukset esikonsolidaatiopaineeseen normaalisti tiivistyneissä ja ylikonsolidoituneissa savissa Massachusetts Institute of Technology. // Dept. rakennus- ja ympäristötekniikka. - 2012. - 285s.

32. Ladd, C. C. Settlement Analysis of Cohesive Soils // Soil Publication 272, MIT, Department of Civil Engineering, Cambridge, Mass. - 1971. - 92s.

33. Mayne, P.W., Coop, M.R., Springman, S., Huang, A-B. ja Zornberg, J. // GeoMaterial Behavior and Testing // Proc. 17th Intl. Conf. Maaperän mekaniikka ja geotekninen suunnittelu. - 2009. - Voi. 4.-s. 2777-2872.

34. Mesri, G. ja A. Castro. Cα/Cc-käsite ja Ko toissijaisen puristuksen aikana // ASCE J. Geotechnical Engineering. - 1987. Voi. 113, nro 3. – s. 230-247.

35. Nagaraj T. S., Shrinivasa Murthy B. R., Vatsala A. Maaperän käyttäytymisen ennustaminen – osa ii – kyllästetty sementoimaton maa // Canadian Geotechnical Journal. - 1991. - Voi. 21, nro 1. – s. 137-163.

36. Oikawa, H. Pehmeän maaperän puristuskäyrä // Journal of the Japanese Geotechnical Society, Soils and Foundations. - 1987. - Voi. 27, nro 3. – s. 99-104.

37. Onitsuka, K., Hong, Z., Hara, Y., Shigeki, Y. Luonnonsavien edometritestitietojen tulkinta // Journal of the Japanese Geotechnical Society, Soils and Foundations. - 1995. - Voi. 35, nro 3.

38. Pacheco Silva, F. Uusi graafinen rakenne maanäytteen esikonsolidaatiojännityksen määrittämiseen // Proceedings of the 4th Brazilian Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Rio de Janeiro, elokuu 1970. - Voi. 2, #1. – s. 225–232.

39. Paul W. Mayne, Barry R. Christopher ja Jason De Jong. Käsikirja maanalaisista tutkimuksista // National Highway Institute, Federal Highway Administration Washington, DC. - 2001. - 305s.

40. Sallfors, G. Pehmeiden, korkeaplastisten saveen esitiivistyspaine. - Göteborg. Chalmersin teknillisen yliopiston geotekninen laitos. - 231 p.

41. Schmertmann, J. H., Undistured Consolidation Behavior of Clay, Transaction, ASCE. - 1953. - Voi. 120.- s. 1201.

42. Schmertmann, J., H. Kartion läpäisytestejä, suorituskykyä ja suunnittelua koskevat ohjeet. // US Federal Highway Administration, Washington, DC, raportti, FHWATS-78-209. – 1978. – s. 145.

43. Semet C., Ozcan T. Esikonsolidaatiopaineen määritys keinotekoisella hermoverkolla // Civil Engineering and Environmental Systems. - 2005. - Voi. 22, nro 4. - s. 217-231.

44. Senol A., Saglamer A. Esikonsolidointipaineen määritys uudella jännitysenergia-lokijännitysmenetelmällä // Electronic Journal of Geotechnical Engineering. - 2000. - Voi. 5.

45. Senol, A. Zeminlerde On. Esikonsolidaatiopaineen määritys: PhD-väitöskirja, Tiede- ja teknologiainstituutti. - Istanbul, Turkki. – 1997. – s. 123.

46. ​​Solanki C.H., Desai M.D. Preconsolidation Pressure from Soil Index and Plasticity Properties // The 12th International Conference of International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics. – Goa, Intia. – 2008.

47. Sully, J.P., Campenella, R.G. ja Robertson, P.K. Läpäisyhuokospaineen tulkinta saven jännityshistorian arvioimiseksi // Proceedings of the first International symposium on Penetration Testing. – Orlando. - 1988. - Vol.2 - s. 993-999.

48. Tavenas F., Des Rosier J.P., Leroueil S. et ai. Jännitysenergian käyttö sato- ja virumiskriteerinä lievästi ylikonsolidoituneille saville // Géotechnique. - 1979. - Voi. 29.-s. 285-303.

49. Thøgersen, L. Kokeellisten tekniikoiden ja osmoottisen paineen vaikutukset tertiaarisen ekspansiivisen saven mitattuun käyttäytymiseen: Ph. D. väitöskirja, Soil Mechanics Laboratory, Aalborgin yliopisto. - 2001. - Voi. 1.

50. Wang, L. B., Frost, J. D. Dissipated Strain Energy Method for Determining Preconsolidation Pressure // Canadian Geotechnical Journal. - 2004. - Voi. 41, nro 4. – s. 760-768.

rakenteellinen lujuus pstr jota kutsutaan lujuudeksi rakenteellisten sidosten läsnäolon vuoksi ja jolle on ominaista jännitys, johon maanäyte, kun sitä kuormitetaan pystysuoralla kuormalla, ei käytännössä muutu. Koska tiivistyminen alkaa maaperän rakenteellisen lujuuden ylittävistä jännityksistä ja maaperää testattaessa, tämän indikaattorin aliarvioiminen johtaa virheisiin muiden mekaanisten ominaisuuksien arvojen määrittämisessä. Indikaattorin määrittelyn merkitys pstr on juhlittu pitkään, koska N.A. Tsytovich - "... heikkojen savimaan muodonmuutos- ja lujuusominaisuuksien tavanomaisten indikaattoreiden lisäksi, jotta voidaan arvioida näiden maaperän käyttäytymistä kuormituksen alaisena ja määrittää oikea ennuste niille pystytettyjen rakenteiden painumisen suuruudesta , on tarpeen määrittää rakenteellinen lujuus tutkimusten aikana pstr". Ilmiö maaperän tiivistymisasteen kartoituksessa on tärkeä suunnitellun rakenteen painumisen ennustamisen kannalta, sillä ylitiivistyneillä mailla painuma voi olla neljä kertaa tai enemmänkin pienempi kuin normaalisti tiivistyneillä mailla. Ylikonsolidaatiokertoimen OCR arvoille > 6, sivuttainen maaperän painekerroin levossa K noin voi ylittää 2, mikä on otettava huomioon laskettaessa maanalaisia ​​rakenteita.

Kuten julkaisussa todetaan: "Aluksi normaalit tiivistymisolosuhteet vallitsevat hiekan, lieteen ja saven sedimentaatio- ja muodostumisprosessin ja myöhemmän tiivistymisen aikana meri-, järven-, tulva-, delta-, eolian ja fluviaalien kerrostuman aikana. Useimmat maapallon maaperät ovat kuitenkin ylikonsolidoituneet hieman/kohtalaisesti/vakavasti useiden fysikaalisten, ympäristöllisten, ilmastollisten ja lämpöprosessien seurauksena useiden tuhansien ja miljoonien vuosien aikana. Näitä ylikonsolidoitumisen ja/tai näkyvän esijännityksen mekanismeja ovat: pintaeroosio, sää, merenpinnan nousu, merenpinnan nousu pohjavesi, jäätyminen, jäätymis-sulamisjaksot, toistuva kostutus/haihtuminen, kuivuminen, massahäviö, seismiset kuormat, vuorovesijaksot ja geokemialliset pakotteet. Aihe maaperän tiivistymistilan määrittämisestä on edelleen erittäin ajankohtainen ja sitä löytyy julkaisuista lähes kaikilta mantereilta. Työssä tarkastellaan tekijöitä ja indikaattoreita, jotka määräävät savimaan yli- tai alitiivistymisen, syitä ja vaikutuksia tällaisen vahvan sementoinnin fysikaalisiin ja mekaanisiin parametreihin. Tunnusluvun määritystuloksilla on myös laajat sovellukset käytännössä, alkaen rakenteiden perustusten painumalaskelmista; laboratoriotestaukseen tarkoitettujen näytteiden luonnollisen rakenteen säilyttäminen; hyvin erityisiin aiheisiin, ennustaen maan tiivistymistä eukalyptus- ja kahviviljelmillä vertaamalla niiden rakenteellista lujuutta koneiden aiheuttamaan kuormitukseen.

Indikaattoriarvojen tuntemus pstr ja niiden vaihtelevuus syvyyden kanssa kuvaavat maaperän koostumuksen, sidosten ja rakenteen ominaisuuksia, niiden muodostumisolosuhteita, mukaan lukien kuormitushistoriaa. Tässä suhteessa tutkimukset ovat erityisen kiinnostavia tieteellisesti ja käytännönläheisesti pstr V Eri alueilla nämä tutkimukset ovat erityisen tärkeitä Länsi-Siperian alueella, jossa on paksu sedimenttiesiintymä. Tomskin alueella tehtiin yksityiskohtaisia ​​tutkimuksia maaperän koostumuksesta ja ominaisuuksista, joiden tuloksena sekä Tomskin kaupungin aluetta että ympäröivät alueet tutkittiin riittävän yksityiskohtaisesti teknis-geologisista kohdista. Samalla on huomattava, että maaperät tutkittiin erityisesti tiettyjen tilojen rakentamista varten voimassa olevien säädösasiakirjojen mukaisesti, jotka eivät sisällä suosituksia jatkokäyttöön. pstr ja sen vuoksi älä sisällytä sitä määritettävien maaperän ominaisuuksien luetteloon. Siksi tämän työn tarkoituksena on määrittää hajallaan olevien maaperän rakenteellinen lujuus ja sen muutokset osuudella Tomskin alueen aktiivisimmin kehittyneillä ja kehittyneillä alueilla.

Tutkimuksen tavoitteina oli hankintamenetelmien katsaus ja systematisointi pstr, maaperän koostumuksen ja tärkeimpien fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien laboratoriomääritykset, vaihtelevuuden tutkimus pstr syvyyden kanssa, rakenteellisen lujuuden vertailu kotipaineeseen.

Työ tehtiin teknisten ja geologisten tutkimusten yhteydessä useille suurille kohteille, jotka sijaitsevat Tomskin alueen keski- ja luoteisalueilla, joissa osan yläosaa edustavat erilaiset kvaternaarisen, paleogeenin stratigrafiset ja geneettiset kompleksit. ja liitukauden kiviä. Niiden esiintymisolosuhteet, levinneisyys, koostumus, tila riippuvat iästä ja synnystä ja luovat melko heterogeenisen kuvan; koostumuksen suhteen tutkittiin vain hajallaan olevia maaperää, joissa vallitsevat puolikiinteät, kovat ja jäykkämuoviset savilajikkeet. Asetettujen tehtävien ratkaisemiseksi testattiin kaivoja ja kaivoja 40 pisteessä, hajanaisista maa-aineista valittiin yli 200 näytettä jopa 230 m:n syvyydestä. Maaperätestit suoritettiin voimassa olevien säädösdokumenttien menetelmien mukaisesti. Määritettiin: hiukkaskokojakauma, tiheys (ρ) , kiinteiden hiukkasten tiheys ( ρs) , kuivan maaperän tiheys ( p d) , kosteus ( w), savimaan kosteuspitoisuus, vierimisen ja juoksevuuden rajalla ( w L Ja wp), muodonmuutos- ja lujuusominaisuuksien indikaattorit; lasketut tilaparametrit, kuten huokoisuustekijä (e) huokoisuus, kokonaiskosteuskapasiteetti, savimaille - plastisuusluku ja virtausindeksi, maan tiivistymiskerroin OCR(esipuristuspaineen suhteena ( p") kotipaineeseen näytteenottopaikassa) ja muita ominaisuuksia.

Kun valitset graafisia menetelmiä indikaattorin määrittämiseen pstr, paitsi menetelmäCasagrande ulkomailla käytettyjä esitiivistyspaineen määrittämismenetelmiä tarkasteltiin σ p ". On huomattava, että geologisen insinöörin terminologiassa "esitiivistyspaine" ( Esikonsolidointi Stressi) , alkaa syrjäyttää tutun käsitteen "maaperän rakenteellinen vahvuus", vaikka menetelmät niiden määrittämiseksi ovat samat. Maaperän rakenteellinen lujuus on määritelmän mukaan pystysuuntainen jännitys maanäytteessä, joka vastaa siirtymisen alkua elastisista puristusmuodonmuutoksista plastisiin, mikä vastaa termiä Tuotto Stressi. Tässä mielessä puristustesteissä määritettyä ominaisuutta ei pitäisi pitää maksimipaineena näytteen "historiallisen muistin" sisällä. Burland uskoo, että termi tuotto stressi on tarkempi, ja termi esivakauttaminen stressi tulisi käyttää tilanteissa, joissa tällaisen paineen suuruus voidaan määrittää geologisilla menetelmillä. Samoin termi Yli Konsolidointi Suhde (OCR) tulee käyttää kuvaamaan tunnettua jännityshistoriaa, muuten termiä Tuotto Stressi Suhde (YSR) . Monessa tapauksessa Tuotto Stressi on otettu tehokkaaksi esitiivistymisjännitykseksi, vaikka jälkimmäinen liittyy teknisesti mekaaniseen jännityksenpoistoon, kun taas edellinen sisältää lisävaikutuksia, jotka johtuvat diageneesistä, orgaanisen aineksen aiheuttamasta koheesiosta, maaperän komponenttien suhteesta ja sen rakenteesta, ts. on maaperän rakenteellinen vahvuus.

Näin ollen ensimmäinen askel kohti maaperän muodostumisen piirteiden tunnistamista tulisi olla profiilin kvantitatiivinen määritys Tuotto Stressi, joka on avainparametri normaalisti tiivistyneiden (pääasiassa plastisen vasteen) maaperän erottamisessa ylitiivistyneistä maa-aineista (liittyy pseudoelastiseen vasteeseen). ja rakenteellinen lujuus pstr, ja esitiivistyspaine p" määritetään samalla tavalla, kuten todettiin, pääasiassa laboratoriomenetelmillä, jotka perustuvat puristustestien tuloksiin (GOST 12248, ASTM D 2435 ja ASTM D 4186). Maaperän tilaa, esitiivistymispainetta on tutkittu monia mielenkiintoisia töitä p" ja menetelmät sen määrittämiseksi kentällä. Myös puristustestien tulosten graafinen käsittely on hyvin monipuolista, alla on esitetty Lyhyt kuvaus yleisimmin käytetyt ulkomailla määritysmenetelmät p ", joita pitäisi käyttää hankkimiseen pstr.

MenetelmäCasagrande(1936) - eniten vanha menetelmä laskea rakenteellista lujuutta ja esitiivistyspainetta. Se perustuu oletukseen, että maaperän lujuus muuttuu elastisesta kuormitusvasteesta sitkeäksi pisteessä, joka on lähellä esitiivistymispainetta. Tämä menetelmä toimii hyvin, kun puristuskäyrän kaaviossa on hyvin määritelty käännepiste. muotoa e - log σ"(Kuva 1a), jonka läpi huokoisuuskertoimesta vedetään tangentti ja vaakasuora viiva, sitten niiden väliin puolittaja. Puristuskäyrän lopun suora osa ekstrapoloidaan puolittajan leikkauspisteeseen ja saadaan piste , merkitys projisoitaessa akselille log σ", vastaa ylikonsolidaatiopainetta p"(tai rakenteellinen lujuus). Menetelmä on edelleen yleisimmin käytetty muihin verrattuna.

Burmister menetelmä(1951) - esittää muodon riippuvuuden ε-Log σ", Missä ε - suhteellinen muodonmuutos. Merkitys p" määritetään akselilta tulevan kohtisuoran leikkauspisteessä Hirsi σ" hystereesisilmukan pisteen läpi, kun näytettä kuormitetaan toistuvasti, puristuskäyrän loppuosan tangentin kanssa (kuvio 1b).

Schemertmannin menetelmä(1953), tässä käytetään myös lomakkeen puristuskäyrää e - log σ"(Kuva 1c). Puristuskokeet suoritetaan, kunnes käyrältä saadaan selkeä suora osuus, jonka jälkeen ne puretaan kotipaineeseen ja ladataan uudelleen. Piirrä kaavioon viiva, joka on yhdensuuntainen dekompressio-uudelleenkompressiokäyrän keskiviivan kanssa kotipainepisteen läpi. Merkitys p" määritetään piirtämällä kohtisuora akselilta log σ" purkupisteen kautta yhdensuuntaisen linjan leikkauskohtaan. kohdasta p" piirrä viiva, kunnes se leikkaa puristuskäyrän suoralla osalla olevan pisteen, jolla on huokoisuuskerroin e\u003d 0,42. Saatua todellista puristuskäyrää käytetään puristussuhteen tai tiivistyssuhteen laskemiseen. Tämä menetelmä soveltuu pehmeille maaperille.

MenetelmäAkai(1960), esittää virumiskertoimen riippuvuuden εs alkaen σ" (Kuva 1d), käytetään vastaavasti virumisalttiille maa-aineille. Konsolidaatiokäyrä edustaa suhteellisen muodonmuutoksen riippuvuutta ajan logaritmista ja on jaettu tihkumiskonsolidaatioon ja virumiskonsolidaatioon. Akai totesi, että virumiskerroin kasvaa suhteessa σ" arvoon asti p ", ja jälkeen p" suhteellisesti log σ".

Janbu menetelmä(1969) perustuu olettamukseen, että esipuristuspaine voidaan määrittää kaaviosta, kuten ε - σ" . Janbu-menetelmässä saville, joilla on korkea herkkyys ja matala OCR esitiivistyspaine voidaan määrittää piirtämällä kuormitus-venymäkäyrä lineaarisen asteikon avulla. Toinen tapa Janbu on muodonmuutosmoduulin sekanttimoduuli E tai E 50 tehokkailta rasituksilta σ" (Kuva 1 e). Ja vielä yksi vaihtoehto Christensen-Janbu menetelmä(1969), esittää muodon riippuvuuden r - σ", saatu konsolidointikäyristä , Missä t- aika , r = dR/dt, R= dt/dε.

Sellforce menetelmä(1975) on muodon riippuvuus ε - σ" (Kuva 1f), käytetään pääasiassa CRS-menetelmässä. Jännitys-venymäakseli valitaan kiinteällä suhteella lineaarisella asteikolla, tyypillisesti 10/1 jännityksen (kPa) ja venymän (%) suhteelle. Tämä johtopäätös tehtiin sarjan kenttäkokeiden jälkeen, joissa huokosten ja sedimentin huokospaine mitattiin. Tämä tarkoittaa, että Sallforsin menetelmä ylikonsolidaatiopaineen arviointiin antaa realistisempia arvoja kuin kenttäkokeissa tehdyt arviot.

Pacheco Silva menetelmä(1970), näyttää olevan hyvin yksinkertainen piirtämisen, myös muodon, suhteen e - loki σ"(Kuva 1 g) , antaa tarkkoja tuloksia testattaessa pehmeää maaperää. Tämä menetelmä ei vaadi tulosten subjektiivista tulkintaa ja on myös mittakaavasta riippumaton. Käytetään laajasti Brasiliassa.

MenetelmäButterfield(1979) perustuu analyysiin näytteen tilavuuden riippuvuudesta muodon tehollisesta jännityksestä log(1+e) - log σ" tai ln (1+e) - ln σ"(Kuva 1h). Menetelmä sisältää useita eri versioita, joissa esitiivistyspaine määritellään kahden viivan leikkauspisteeksi.

Tavenas menetelmä(1979), ehdottaa lineaarista suhdetta jännitysenergian ja tehokkaan jännityksen välillä testin uudelleenkompressio-osuudelle kaaviossa, kuten σ"ε - σ" (Kuva 1n, kaavion yläosassa). Sitä käytetään suoraan puristuskäyrän perusteella ottamatta huomioon testin nollausosaa. Konsolidoidummilla näytteillä jännitys/venymäkäyrä koostuu kahdesta osasta: käyrän ensimmäinen osa nousee jyrkemmin kuin toinen. Näiden kahden viivan leikkauspiste määritellään esitiivistyspaineeksi.

Oikawa menetelmä(1987), edustaa riippuvuusgraafin viivojen leikkauskohtaa log(1+e) alkaen σ" -

Jose menetelmä(1989), esittää muodon riippuvuuden log e - log σ" hyvin yksinkertainen menetelmä esitiivistyspaineen arvioimiseksi, menetelmä käyttää kahden suoran leikkauskohtaa. Se on suora menetelmä, eikä maksimikaarevuuden pisteen sijainnin määrittämisessä ole virheitä. MenetelmäSridharanetal. (1989) on myös riippuvuuskaavio log(1+e) - log σ" määrittämään tiheän maaperän rakenteellinen lujuus, joten tangentti ylittää alkuhuokoisuuskerrointa vastaavan vaakaviivan, mikä antaa hyviä tuloksia.

MenetelmäBurland(1990) on riippuvuuskaavio huokoisuusindeksiIv stressistä σ" (Kuva 1 ja). Huokoisuusindeksi määritetään kaavalla Iv= (e-e* 100)/(e* 100 -e* 1000), tai dl i heikompi maaperä: Iv= (e-e* 10)/(e* 10 -e* 100), Missä e* 10, e* 100 ja e* 1000 huokoisuuskertoimet 10, 100 ja 1000 kPa:n kuormilla (kuva b) .

MenetelmäJacobsen(1992), rakenteellisen lujuuden oletetaan olevan 2,5 σ to, Missä σ to c on Casagranden käyrän maksimikaarevuuspiste, myös muodon riippuvuus e-loki σ" (Kuva 1 l).

Onitsuka-menetelmä(1995), edustaa viivojen leikkauskohtaa riippuvuusgraafissa log(1+e) alkaen σ" - teholliset jännitykset, jotka on piirretty asteikolla logaritmisella asteikolla (desimaalilogaritmit).

Van Zelstin menetelmä(1997), lajiriippuvuuskaaviossa ε - log σ", linjan (ab) kaltevuus on samansuuntainen poistolinjan kaltevuuden ( CD). Piste abskissa ( b) on maaperän rakenteellinen lujuus (kuva 1m).

MenetelmäBecker(1987), kuten Tavenas-menetelmä, määrittää jännitysenergian jokaiselle puristustestikuormitukselle käyttämällä suhdetta W- σ", missä. Venymäenergia (tai toisaalta voiman työ) on numeerisesti yhtä suuri kuin puolet voimatekijän suuruuden ja tätä voimaa vastaavan siirtymäarvon tulosta. Kokonaistyötä vastaava jännityksen määrä määritetään jokaisen jännitteen lisäyksen lopussa. Riippuvuus kuvaajasta sisältää kaksi suoraa osaa, ylikonsolidaatiopaine on näiden suorien leikkauspiste.

MenetelmäStrein Energy-Log Stressi(1997),Senol ja Saglamer(2000 (kuva 1n)), muunnettu Becker- ja/tai Tavenas-menetelmillä, on muodon riippuvuus σ" ε - log σ", 1 ja 3 osat ovat suoria viivoja, joiden leikkauspiste on pidennettynä maaperän rakenteellinen lujuus.

MenetelmäNagaraj ja Shrinivasa Murthy(1991, 1994), kirjoittajat ehdottavat muodon yleistä suhdetta log σ"ε - log σ"- ennustaa tiivistymistä edeltävän paineen suuruus ylitiivistyneille kylläisille ei-tiivistyneille maaperälle. Menetelmä perustuu Tavenas-menetelmään ja sitä verrataan Senol menetelmä et al. (2000), tämä menetelmä antaa korkeamman korrelaatiokertoimen erityistapauksissa.

Chetia ja Bora -menetelmä(1998), tarkastelee ensisijaisesti maaperän kuormituksen historiaa, niiden ominaisuuksia ja arviointia ylikonsolidaatiosuhteen (OCR) kannalta, tutkimuksen päätavoitteena on luoda empiirinen suhde OCR:n ja suhteen välillä. e/e L.

MenetelmäThogersen(2001), on konsolidointisuhteen riippuvuus tehollisista jännityksistä (kuva 1o).

MenetelmäwangjaFrost, HajaantuiSiivilöiEnergiaamenetelmä DSEM (2004) viittaa myös jännityksen laskemiseen tarkoitettuihin energiamenetelmiin. Verrattuna Siivilöi Energia-menetelmässä DSEM käyttää hajonnutta jännitysenergiaa ja puristus-uudelleenlatauksen puristussyklin kaltevuutta minimoimaan rikkoutuneen näyterakenteen vaikutusta ja eliminoimaan elastisen muodonmuutoksen vaikutuksen. Hajoanut jännitysenergia liittyy mikromekaniikan näkökulmasta suoraan konsolidaatioprosessin peruuttamattomuuteen. Puristuskäyrän kaltevuuden käyttäminen purkaus-uudelleenlatausosassa simuloi elastista uudelleenkuormitusta uudelleenpakkausvaiheen aikana ja voi minimoida näytteen häiriön vaikutuksen. Menetelmä on vähemmän operaattoririippuvainen kuin useimmat olemassa olevat.

Menetelmä Einavjacarter(2007), on myös lomakkeen kaavio e-logσ", A p" ilmaistaan ​​monimutkaisemmalla eksponentiaalisella riippuvuudella .

Tapaus maaperän siirtymisestä lujittumisvaiheeseen hiipiminen voittamisen jälkeen p" töissä kuvattu, jos seuraavan kuormitusaskeleen toiminnan loppu osuu yhteen ensisijaisen konsolidoinnin ja huokoisuuskertoimen kanssa riippuvuusgraafissa e - log σ" putoaa jyrkästi pystysuunnassa, käyrä siirtyy toissijaisen konsolidoinnin vaiheeseen. Purkamisen yhteydessä käyrä palaa ensisijaisen konsolidoinnin loppupisteeseen, mikä luo. On olemassa lukuisia teoksia, jotka tarjoavat laskentamenetelmiä indikaattorin määrittämiseen p".

a) b) V)

G) e) e)

g) h) Ja)

Vastaanottaja) l) m)

m) O)

Menetelmät:

A)Casagrande, b)Burmister, c) Schemertmann,G)Akai, e)Janbu, f) Sellfors, g) Pacheco Silva, h)Butterfield ja)Burland, Vastaanottaja)Jacobsen, l)Van Zelst, m)Becker, n)Senol ja Saglamer, O)Thø gersen

Riisi. Kuva 1. Kaaviot maaperän rakenteellisen lujuuden määrittämisessä käytettyjen puristuskokeiden tulosten graafisesta käsittelystä eri menetelmillä

Yleisesti ottaen puristuskokeiden tulosten perusteella graafiset menetelmät uudelleenkonsolidaatiopaineen määrittämiseksi voidaan jakaa neljään pääryhmään. Ensimmäinen ryhmä ratkaisut sisältävät huokoisuuskertoimen riippuvuuksia ( e)/tiheys (ρ) / suhteellinen rasitus ( ε )/äänenvoimakkuuden muutos ( 1+e) tehokkailta rasituksilta (σ" ). Kaaviot korjataan ottamalla yhden tai kahden luetellun ominaisuuden logaritmi, joka johtaa puristuskäyrän osien suoristukseen ja haluttuun tulokseen ( p") saadaan ylittämällä ekstrapoloidut suoristetut osat. Ryhmään kuuluvat menetelmät Casagrande, Burmister, Schemertmann, Janbu, Butterfield, Oikawa, Jose, Sridharan et al., Onitsuka ja muut. Toinen ryhmä yhdistää konsolidointiasteet tehokkaisiin jännityksiin, nämä ovat menetelmät: Akai, Christensen-Janbu ja Thøgersen. Yksinkertaisimmat ja tarkimmat ovat kolmannen ryhmän menetelmät - energiamenetelmiä venymäanalyysi: Tavenas, Becker, Strain Energy-Log Stress, Nagaraj & Shrinivasa Murthy, Senol ja Saglamer, Frost ja Wang jne. Becker ja muut arvioivat lineaarista suhdetta kokonaisvenymäenergian välillä W ja tehollinen jännite ilman purkamista ja uudelleenlatausta. Itse asiassa kaikki energiamenetelmät näytetään avaruudessa. W- σ" , samoin kuin Butterfield-menetelmää toistetaan kentällä Hirsi(1+e)-Hirsi σ". Jos Casagrande-menetelmä fokusoi uudelleenkonsolidointipaineen pääasiassa kaavion kaarevimpaan osaan, niin energiamenetelmät sovitetaan puristuskäyrän kaltevuuden keskelle aina p". Osa näiden menetelmien paremmuuden tunnustamisesta johtuu niiden suhteellisesta uutuudesta ja tämän aktiivisesti kehittyvän ryhmän mainitsemisesta uuden menetelmän kehittämisessä ja parantamisessa. Neljäs ryhmä yhdistää menetelmiä erilaisiin epästandardeihin lähestymistapoihin käyrien graafiseen käsittelyyn, mukaan lukien Jacobsenin, Sellforsin, Pacheco Silvan, Einavin ja Carterin menetelmät jne. Lähteissä 10, 19, 22-24 esitetyn analyysin perusteella 30, 31, 43-46] toteamme, että yleisimmät ovat Casagranden, Butterfieldin, Beckerin, Strain Energy-Log Stressin, Sellforsin ja Pacheco Silvan graafiset menetelmät, Venäjällä käytetään pääasiassa Casagrande-menetelmää.

On huomattava, että jos, jotta voidaan määrittää YSR ( tai OCR) yksi arvo riittää pstr tai p" , sitten kun valitset puristuskäyrän suoria osia ennen ja jälkeen pstr muodonmuutosominaisuuksia hankittaessa on toivottavaa saada kaksi avainpistettä: minimi pstr/min ja maksimi pstr / mkirves rakenteellinen lujuus (kuva 1a). Tässä on mahdollista käyttää alku- ja loppuosien tangentteja keskeytyspisteitä tai Casagranden, Sellforsin ja Pacheco Silvan menetelmiä. Puristusparametrien tutkimuksen suuntaviivoina on myös suositeltavaa määrittää vastaavat vähimmäis- ja mfyysiset ominaisuudet maaperä: ensisijaisesti huokoisuus- ja kosteuskertoimet.

Tässä työssä indikaattori pstroli saatu standardin GOST 12248 mukaisella menetelmällä ASIS NPO Geotek -kompleksissa. Määrittämistä varten pstr ensimmäinen ja sitä seuraavat painevaiheet otettiin 0,0025 MPa:ksi maa-ainenäytteen puristuksen alkamiseen asti, mikä on maanäytteen suhteellinen pystysuuntainen muodonmuutos. e >0,005. Rakenteellinen lujuus määritettiin puristuskäyrän alkuosan perusteella ei = f(lg σ" ), Missä ei - huokoisuuskerroin kuormituksen alaisena i. Käyrän selvä murtuman kohta alkusuoran osan jälkeen vastaa maan rakenteellista puristuslujuutta. Myös tulosten graafinen käsittely suoritettiin Casagranden ja Beckerin klassisilla menetelmillä. . Indikaattorien määritystulokset GOST 12248:n ja Casagranden ja Beckerin menetelmien mukaan korreloivat hyvin keskenään (korrelaatiokertoimet r=0,97). Epäilemättä, kun tiedät arvot etukäteen, voit saada tarkimmat tulokset molemmilla menetelmillä. Itse asiassa menetelmä Becker vaikutti hieman vaikeammalta valittaessa tangenttia kaavion alussa (kuva 1m).

Laboratoriotietojen mukaan arvot muuttuvat pstr 0 - 188 kPa savelle, savelle 170 asti, hiekkasaville enintään 177. Maksimiarvot todetaan tietysti suurista syvyyksistä otetuissa näytteissä. Myös indikaattorin muutoksen riippuvuus syvyydestä paljastui. h(r = 0,79):

pstr = 19,6 + 0,62· h.

Vaihtuvuusanalyysi OKANSSAR(Kuva 2) osoitti, että alle 20 m:n maaperä on normaalisti tiivistynyt, ts. rakenteellinen lujuus ei ylitä tai ylitä hieman sisäistä painetta ( OCR ≤1 ). Joen vasemmalla rannalla Ob 150-250 m välein puolikivi- ja kivimaata, joka on tiukasti sideriitillä, goetiittilla, kloriitilla, leptokloriitilla ja sementillä sementoitu, sekä hajallaan olevia maaperää, jonka rakenteellinen lujuus on korkea, yli 0,3 MPa, alle- ja välikerroksista vähemmän. sementoinnin vaikutus maaperän rakenteelliseen lujuuteen, minkä vahvistaa vastaavien todellisten materiaalien systematisointi työssä. Kestävämpien maaperän esiintyminen aiheutti suuren arvojen leviämisen tällä aikavälillä, joten niiden indikaattoreita ei sisällytetty riippuvuuskaavioon OKANSSAR syvyydestä, mikä ei ole tyypillistä koko alueelle. Leikkauksen yläosan osalta on huomattava, että indeksiarvojen hajonta on paljon leveämpi - erittäin tiivistyneeseen asti (kuva 2), koska ilmastusvyöhykkeen maaperät ovat usein puolikiinteissä oloissa. ja kiinteä kolmivaiheinen tila, ja niiden kosteuspitoisuus kasvaa ( r\u003d -0,47), täysi kosteuskapasiteetti ( r= -0,43) ja veden kyllästymisaste ( r= -0,32) rakennelujuus laskee. On myös, kuten edellä mainittiin, mahdollisuus siirtyä ryömintäkonsolidointiin (eikä vain osion yläosassa). Tässä on huomioitava, että rakenteelliset maaperät ovat hyvin erilaisia: jotkut voivat olla tyydyttymättömässä kaksifaasitilassa, toisilla voi olla erittäin korkea herkkyyskerroin mekaaniselle rasitukselle ja taipumus virua, toisilla on merkittävä koheesio johtuen sementti, neljännet ovat yksinkertaisesti melko vahvoja. , täysin vedellä kyllästetty savimaa, jota esiintyy matalissa syvyyksissä.

Tutkimustulokset mahdollistivat ensimmäistä kertaa yhden Tomskin alueen maaperän alkutilan tärkeimmistä indikaattoreista - sen rakenteellisen lujuuden, joka vaihtelee hyvin laajalla ilmastusvyöhykkeen yläpuolella, joten sen täytyy arvioida. määritetään jokaisessa työpaikassa ennen testausta maaperän fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien määrittämiseksi. Saatujen tietojen analyysi osoitti, että indikaattori muuttuu OCR alle 20-30 metrin syvyydessä ovat vähemmän merkittäviä, maaperät normaalisti tiivistyvät, mutta myös niiden rakenteellinen lujuus tulee ottaa huomioon maaperän mekaanisia ominaisuuksia määritettäessä. Tutkimustuloksia suositellaan käytettäväksi puristus- ja leikkauskokeissa sekä luonnollisen rakenteen omaavien näytteiden häiriötilan määrittämisessä.

Arvostelijat:

Savichev O.G., geologisten tieteiden tohtori, Tomskin ammattikorkeakoulun luonnonvarainstituutin hydrogeologian, teknisen geologian ja hydrogeoekologian osaston professori.

Popov V.K., geologian ja matematiikan tohtori, Tomskin ammattikorkeakoulun luonnonvarainstituutin hydrogeologian, teknisen geologian ja hydrogeoekologian osaston professori.

Bibliografinen linkki

Kramarenko V.V., Nikitenkov A.N., Molokov V.Yu. SAVIMAAJAN RAKENNELUJUSTA TOMSKIN ALUEEN ALUEELLA // Ajankohtaisiin kysymyksiin tiede ja koulutus. - 2014. - Nro 5;
URL-osoite: http://science-education.ru/ru/article/view?id=14703 (käyttöpäivä: 01.02.2020). Tuomme huomionne "Academy of Natural History" -kustantamon julkaisemat lehdet

Yllä tarkasteltiin sellaisen maaperän muodonmuutosta, jolla ei ole rakenteellista lujuutta, eli tiivistynyt jopa pienen paineen vaikutuksesta. Tämä ilmiö on yleensä tyypillinen erittäin heikoille maaperille.

Useimmissa tapauksissa luonnollinen maaperä tiivistyy päällä olevien kerrosten paineen vaikutuksesta. Tiivistyksen seurauksena maapartikkelit lähestyivät ja niiden välille muodostui vesi-kolloidisia sidoksia. Maaperän pitkäaikaisessa olemassaolossa tietyissä olosuhteissa niihin voi lisäksi syntyä hauraita kiteytyssidoksia. Kaiken kaikkiaan nämä sidokset antavat maaperälle jonkin verran lujuutta, jota kutsutaan rakenteellinen lujuus maaperää pstr.

Rakenteellista lujuutta pienemmällä paineella ( s

), kun se havaitaan vesi-kolloidisilla ja kiteytyssidoksilla, tiivistyminen ei käytännössä kehity. Vasta kun p>p str tapahtuu maaperän tiivistymistä. Rakennelujuuden tarkkaa arvoa on vaikea määrittää, koska maaperän rakenteen osittainen rikkoutuminen tapahtuu jo näytteenoton aikana, lisäksi kun näytettä puristetaan, rakenteen tuhoutuminen tapahtuu ensin yksittäisissä eniten kuormitetuissa hiukkasten kohdissa. kosketus jopa alhaisissa paineissa. Paineen kasvaessa tuhoutuminen kosketuspisteissä kasvaa nopeasti ja prosessi siirtyy maan tiivistymisvaiheeseen koko näytteen tilavuudessa (kuva 3.4.a.).

Riisi. 3.4. Rakenteellisen lujuuden omaavan maaperän puristuskäyrät yksinkertaisissa (a) ja puolilogaritmisissa (b) koordinaattijärjestelmissä.

Maaperän primääripuristumisen alku tulee selvemmin esille, kun käytetään puolilogaritmiin koordinaatteihin rakennettua puristuskäyrää (kuva 3.4.b). Tässä tapauksessa ensisijainen puristuskäyrä on suora SD. Tämän suoran linjan jatketaan vaakasuuntaisen (katkoviivan) leikkauskohtaan EU" joka vastaa alkuperäisen huokoisuuskertoimen arvoa e o, voit löytää arvon p o, jota voidaan pitää rakenteellisen lujuuden arvona.

Maan rakenteellinen lujuus voidaan määrittää myös maaperän sivupaineen muutosten tuloksista testattaessa sitä kolmiakselisella puristuslaitteella (E.I. Medkovin mukaan) tai paineen syntyhetkellä huokosveteen.

Puristuskäyräyhtälö tietyllä approksimaatiolla voidaan esittää, kuten K. Terzaghi on osoittanut, logaritmisen riippuvuuden muodossa:

, (3.11)