Współczesne problemy nauki i edukacji. Notatki z wykładu o wytrzymałości strukturalnej dotyczące mechaniki gleby

Wielkość wytrzymałości strukturalnej gruntów jest bardzo ważną cechą gruntów. Jego wartość można wyznaczyć z krzywej ściskania konstrukcji niezaburzonej, badając grunty (do osiągnięcia wytrzymałości konstrukcyjnej) przy bardzo małych skokach obciążenia (około 0,002-0,010 MPa), wówczas ostre załamanie krzywej ściskania będzie odpowiadać wytrzymałości konstrukcyjnej zagęszczania gruntu. Wartość ciśnienia odpowiadająca punktowi przecięcia krzywej z osią ciśnienia jest równa wartości wytrzymałości konstrukcji na ściskanie.

Rysunek a) zagęszczenie względne gruntu nasyconego wodą w zależności od ciśnienia p, b) zagęszczenie względne gruntu gliniastego z częściowym rozdrobnieniem w zależności od ciśnienia.

Prawo zagęszczenia gleby: zmiana porowatości gleby jest wprost proporcjonalna do zmiany ciśnienia.

13. Zależność kompresji podczas kompresji objętościowej

Zmiany współczynnika porowatości mi grunt pod kompresją ściskającą w ogólnym przypadku będzie zależał nie tylko od wielkości pionu normalne naprężenia Ale także z poziomu i

Wyznaczmy sumę naprężeń głównych w przypadku ściskania warstwy gruntu bez możliwości jej bocznego rozprężania, zwracając uwagę na elementarną paralepipę, która w warunkach tego problemu będzie doświadczać jedynie naprężeń normalnych (głównych)

Ponieważ deformacje poziome (rozszerzanie gruntu na boki) są niemożliwe, poziome deformacje względne będą równe zeru, tj. , skąd wynika, że ​​. Ponadto z warunku równowagi mamy

Wiadomo, że z wyrażenia wynika względne odkształcenie ciała sprężystego zgodnie z prawem Hooke'a

Gdzie to moduł sprężystości materiału, to współczynnik rozszerzalności poprzecznej gruntu (współczynnik Poissona). Podstawiając do tego wyrażenia , , , otrzymujemy

Gdzie jest współczynnik bocznego parcia gruntu w stanie spoczynku, tj. przy braku ruchów poziomych

Większość gleb gliniastych ma wytrzymałość strukturalną, a woda w porach tych gleb zawiera gaz w postaci rozpuszczonej. Grunty te można uznać za dwufazowe, składające się ze szkieletu i ściskającej wody w porach. Jeżeli ciśnienie zewnętrzne jest mniejsze niż wytrzymałość strukturalna gruntu P strona . , to proces zagęszczania gruntu nie zachodzi, ale wystąpią jedynie niewielkie odkształcenia sprężyste. Im większa wytrzymałość strukturalna gruntu, tym mniejsze obciążenie zostanie przeniesione na wodę porową. Ułatwia to również ściśliwość wody porowej z gazem.

W początkowej chwili część ciśnienia zewnętrznego zostanie przeniesiona do wody porowej, biorąc pod uwagę wytrzymałość szkieletu gruntu i ściśliwość wody P w o - początkowe ciśnienie porowe w glebie nasyconej wodą pod obciążeniem R. W tym przypadku współczynnik początkowego ciśnienia porowego

W tym przypadku naprężenia początkowe w szkielecie gruntowym:

pz 0 = P – P w O. (5,58)

Względne chwilowe odkształcenie szkieletu glebowego

 0 = M w (P – P w O). (5,59)

Względne odkształcenie gleby spowodowane ściśliwością wody, gdy pory są całkowicie wypełnione wodą

 w = M w P w O N , (5.60)

Gdzie M w jest współczynnikiem ściśliwości objętościowej wody w porach; N- porowatość gleby.

Jeśli przyjmiemy, że w początkowym okresie naprężeń P z objętość cząstek stałych pozostaje niezmieniona, wówczas względne odkształcenie szkieletu gleby będzie równe względnemu odkształceniu wody porowej:

 0 =  w = . (5.61)

Zrównując prawe strony (5.59) i (5.60) otrzymujemy

. (5.62)

Zastępowanie P w o do równania (5.57), znajdujemy współczynnik początkowego ciśnienia porowego

. (5.63)

Współczynnik ściśliwości objętościowej wody w porach można znaleźć za pomocą przybliżonego wzoru

, (5.64)

Gdzie J w– współczynnik nasycenia wodą gleby; P a - ciśnienie atmosferyczne 0,1 MPa.

Wykres naporów pionowych w warstwie gruntu od obciążenia ściśliwą wodą porową oraz wytrzymałości strukturalnej gruntu przedstawiono na rys.5.14.

Wobec powyższego wzór (5.49) na określenie osiadania w czasie warstwy gruntu pod ciągłym, równomiernie rozłożonym obciążeniem, uwzględniający wytrzymałość strukturalną i ściśliwość cieczy zawierającej gaz, można zapisać następująco:

. (5.65)

Ryc.5.14. Wykresy naporów pionowych w warstwie gruntu pod obciążeniem ciągłym z uwzględnieniem wytrzymałości konstrukcyjnej

Oznaczający N określone wzorem (5.46). Jednocześnie współczynnik konsolidacji

.

Podobne zmiany można wprowadzić we wzorach (5.52), (5.53) w celu określenia osiadania w czasie, biorąc pod uwagę wytrzymałość strukturalną i ściśliwość cieczy zawierającej gaz dla przypadków 1 i 2.

5.5. Wpływ początkowego nachylenia głowy

Gleby gliniaste zawierają wodę silnie i luźno związaną oraz częściowo wolną. Filtracja, a co za tym idzie zagęszczenie warstwy gleby, rozpoczyna się dopiero wtedy, gdy spadek jest większy od początkowego I 0 .

Rozważ ostateczne osiadanie warstwy gleby o grubości H(Rys.5.15), który ma początkowy gradient I 0 i obciążone równomiernie rozłożonym obciążeniem. Filtracja wody jest dwukierunkowa (góra i dół).

W obecności początkowego nachylenia od obciążenia zewnętrznego R we wszystkich punktach na głębokości warstwy w wodzie porowej panuje ciśnienie równe P/ w ( w - środek ciężkości woda). Na wykresie nadciśnienia początkowe nachylenie będzie reprezentowane przez tangens kąta I:

R
jest 5.15. Schemat zagęszczenia gruntu przy początkowym gradiencie ciśnienia: a - strefa zagęszczenia nie sięga głębokości; b - strefa zagęszczenia rozciąga się na całej głębokości, ale zagęszczenie jest niecałkowite

tg I = I 0 . (5.66)

Tylko w tych obszarach, w których gradient ciśnienia będzie większy niż początkowy (
), rozpocznie się filtracja wody i nastąpi zagęszczenie gleby. Rysunek 5.15 przedstawia dwa przypadki. Jestem gruby z < 0,5H gradient jest mniejszy niż początkowy I 0 , to woda nie będzie mogła przefiltrować ze środka warstwy, bo istnieje „martwa strefa”. Zgodnie z ryc. 5.15, a znajdujemy

, (5.67)

Tutaj z maks< 0,5H. W tym przypadku osad jest

S 1 = 2M w z p/ 2 lub S 1 = M w z p. (5.68)

Wartość zastępcza z maks w (5.68) otrzymujemy

. (5.69)

W przypadku pokazanym na ryc. 5.15, b, zanurzenie określa wzór

. (5.70)

Kiedy trzeba wziąć pod uwagę wiele czynników. Szczególną uwagę należy zwrócić na kompozycję, a niektóre jej rodzaje są zdolne do opadania, gdy wilgotność wzrasta w napięciu pod własnym ciężarem lub pod wpływem obciążenia zewnętrznego. Stąd nazwa tych gleby - „osiadanie„. Rozważ dalej ich cechy.

Rodzaje

Rozważana kategoria obejmuje:

• Gleby lessowe (zawiesiny i lessy).
• Gliny i gliny.
• Oddzielne rodzaje zaczynów i iłów okrywowych.
• Masowe odpady przemysłowe. Należą do nich w szczególności popiół, pył rusztowy.
• Zakurzony gleby gliniaste o wysokiej wytrzymałości konstrukcyjnej.

Specyficzność

NA etap początkowy organizacja budowy konieczne jest przeprowadzenie badania składu gleby w miejscu, aby zidentyfikować prawdopodobne deformacje. Ich występowanie ze względu na specyfikę procesu formowania gleby. Warstwy są w stanie niewystarczająco zagęszczonym. W glebie lessowej stan taki może utrzymywać się przez cały czas jej istnienia.

Wzrost obciążenia i wilgotności zwykle powoduje dodatkowe zagęszczenie w niższych warstwach. Ponieważ jednak deformacja będzie zależała od siły oddziaływania zewnętrznego, pozostanie niedostateczne zagęszczenie warstwy w stosunku do ciśnienia zewnętrznego przekraczającego naprężenie od własnej masy.

Możliwość mocowania słabych gruntów określa się w badaniach laboratoryjnych stosunkiem spadku wytrzymałości po zwilżeniu do wskaźnika efektywnego nacisku.

Nieruchomości

Oprócz niedostatecznego zagęszczenia grunty osiadające charakteryzują się niską naturalną wilgotnością, składem pylącym i wysoką wytrzymałością strukturalną.

Nasycenie gleby wodą w regionach południowych z reguły wynosi 0,04-0,12. W rejonach Syberii środkowy pas wskaźnik mieści się w przedziale 0,12-0,20. Stopień wilgotności w pierwszym przypadku wynosi 0,1-0,3, w drugim - 0,3-0,6.

Wytrzymałość strukturalna

Wynika to głównie z przyczepności cementu. Im więcej wilgoci dostaje się do gruntu, tym mniejsza jest wytrzymałość.

Wyniki badań wykazały, że cienkie warstwy wody mają klinujący wpływ na formacje. Działają jak smar, ułatwiając ślizganie się cząstek osiadającej gleby. Folie zapewniają gęstsze układanie warstw pod wpływem czynników zewnętrznych.

Chwyt nasycony wilgocią gleba osiadająca determinowana przez wpływ siły przyciągania molekularnego. Wartość ta zależy od stopnia zagęszczenia i składu ziemi.

Charakterystyka procesu

Wyciąganie jest złożonym procesem fizycznym i chemicznym. Przejawia się to w postaci zagęszczenia gruntu na skutek ruchu i zagęszczenia (zwartości) upakowania cząstek i agregatów. Dzięki temu całkowita porowatość warstw zostaje zredukowana do stanu odpowiadającego poziomowi działającego ciśnienia.

Wzrost gęstości prowadzi do pewnych zmian w indywidualnych cechach. Następnie, pod wpływem nacisku, zagęszczanie trwa odpowiednio, wytrzymałość nadal rośnie.

Warunki

Aby nastąpiła wypłata, potrzebujesz:

• Obciążenie z fundamentu lub z własnej masy, które w stanie mokrym pokona siły spójności cząstek.
• Wystarczający poziom wilgotności. Przyczynia się do redukcji siły.

Czynniki te muszą ze sobą współgrać.

Wilgotność określa czas trwania deformacji osiadające gleby. Z reguły następuje to w stosunkowo krótkim czasie. Wynika to z faktu, że ziemia jest przeważnie w stanie niskiej wilgotności.

Deformacja w stanie nasyconym wodą trwa dłużej, ponieważ woda jest filtrowana przez glebę.

Metody określania gęstości gleby

Osiadanie względne określa się z próbek o niezakłóconej strukturze. W tym celu stosuje się urządzenie kompresyjne - miernik gęstości gleby. W badaniu stosowane są następujące metody:

• Jedna krzywa z analizą jednej próbki i jej nasiąkaniem w końcowej fazie działania obciążenia. Za pomocą tej metody można określić ściśliwość gruntu przy danej lub naturalnej wilgotności, a także względną tendencję do odkształcania się pod określonym ciśnieniem.
• Dwie krzywe z testem 2 próbek o tym samym stopniu zagęszczenia. Jeden jest badany przy naturalnej wilgotności, drugi - w stanie nasyconym. Metoda ta pozwala na określenie ściśliwości przy pełnej i naturalnej wilgoci, względnej tendencji do odkształceń przy zmianie obciążenia od zera do ostatecznego.
• Łączny. Ta metoda jest zmodyfikowaną kombinacją dwóch poprzednich. Badanie przeprowadza się na jednej próbce. Najpierw bada się go w stanie naturalnym pod ciśnieniem 0,1 MPa. Zastosowanie metody łączonej umożliwia analizę tych samych właściwości, co metoda 2-krzywych.

Ważne punkty

Podczas testów w mierniki gęstości gleby przy korzystaniu z którejkolwiek z powyższych opcji należy wziąć pod uwagę, że wyniki badań charakteryzują się znaczną zmiennością. W związku z tym niektóre wskaźniki, nawet podczas testowania jednej próbki, mogą różnić się o 1,5-3, aw niektórych przypadkach o 5 razy.

Z tak znacznymi wahaniami wiążą się m.in mały rozmiar próbki, niejednorodność materiału spowodowana węglanami i innymi wtrąceniami lub obecność dużych porów. Nieuniknione błędy w badaniu są również ważne dla wyników.

Czynniki wpływające

W toku licznych badań ustalono, że wskaźnik tendencji gruntu do osiadania zależy głównie od:

• Ciśnienie.
• Stopnie zagęszczenia gleby przy naturalnej wilgotności.
• Kompozycja gleba osiadająca.
• Poziom wilgotności.

Zależność od obciążenia odzwierciedla krzywa, zgodnie z którą wraz ze wzrostem wskaźnika wartość względnej skłonności do zmian jako pierwsza również osiąga swoją wartość maksymalną. Wraz z późniejszym wzrostem ciśnienia zaczyna zbliżać się do zera.

Z reguły ciśnienie wynosi 0,2-0,5 MPa, a dla iłów lessopodobnych - 0,4-0,6 MPa.

Zależność ta spowodowana jest tym, że w procesie obciążania osiadającego gruntu naturalnym nasyceniem na pewnym poziomie rozpoczyna się destrukcja konstrukcji. W tym przypadku obserwuje się ostrą kompresję bez zmiany nasycenia wodą. Deformacja w trakcie wzrastającego ciśnienia będzie trwała aż do osiągnięcia przez warstwę stanu skrajnie gęstego.

Zależność od składu gleby

Wyraża się to tym, że wraz ze wzrostem liczby plastyczności maleje tendencja do odkształceń. Upraszczając, większy stopień zmienności struktury charakteryzuje gnojowicę, mniejszy – glinę. Oczywiście, aby ta zasada była spełniona, inne warunki muszą być równe.

Ciśnienie początkowe

Na projektowanie fundamentów budynków i budowli obliczane jest obciążenie konstrukcji na gruncie. W tym przypadku określa się ciśnienie początkowe (minimalne), przy którym odkształcenie rozpoczyna się przy pełnym nasyceniu wodą. Zaburza naturalną wytrzymałość strukturalną gleby. Prowadzi to do zakłócenia normalnego procesu zagęszczania. Zmianom tym z kolei towarzyszy restrukturyzacja i intensywne zagęszczanie.

Biorąc powyższe pod uwagę wydaje się, że na etapie projektowania przy organizowaniu budowy należy przyjąć wartość ciśnienia wstępnego bliską zeru. Jednak w praktyce tak nie jest. Podany parametr powinien być zastosowany w taki sposób, aby grubość została obliczona wg Główne zasady brak możliwości wypłaty.

Cel wskaźnika

Presja wstępna jest wykorzystywana przy opracowywaniu projektów fundamenty na gruntach osiadających do ustalenia:

• Szacowane obciążenie, przy którym nie nastąpi zmiana.
• Wielkość strefy, w której nastąpi zagęszczenie od masy fundamentu.
• Wymagana głębokość deformacji gruntu lub grubość poduszki gruntowej, która całkowicie wyklucza deformację.
• Głębokość, od której zaczynają się zmiany masy gleby.

Wilgotność początkowa

Nazywa się to wskaźnikiem, przy którym grunty w stanie naprężonym zaczynają opadać. Składnik równy 0,01 przyjmuje się jako wartość normalną przy określaniu wilgotności początkowej.

Metoda wyznaczania parametru opiera się na laboratoryjnych badaniach kompresji. Do badania potrzeba 4-6 próbek. Stosowana jest metoda dwóch krzywych.

Jedna próbka jest badana przy naturalnej wilgotności z obciążeniem do maksymalnego ciśnienia w oddzielnych etapach. Dzięki niemu gleba jest moczona, aż osiadanie się ustabilizuje.

Druga próbka jest najpierw nasycana wodą, a następnie, przy ciągłym moczeniu, jest ładowana do ciśnienia granicznego w tych samych krokach.

Nawilżanie pozostałych próbek przeprowadza się do wskaźników, które dzielą granicę wilgotności od początkowego do pełnego nasycenia wodą na stosunkowo równe przedziały. Następnie są badane w urządzeniach kompresyjnych.

Wzrost uzyskuje się przez wlanie obliczonej objętości wody do próbek z dalszym przetrzymywaniem przez 1-3 dni do ustabilizowania się poziomu nasycenia.

Charakterystyka deformacji

Są to współczynniki ściśliwości i jej zmienność, moduł odkształcenia, ściskanie względne.

Moduł odkształcenia służy do obliczenia prawdopodobnych wskaźników osiadania fundamentów i ich nierówności. Zwykle jest zdefiniowany w warunki terenowe. W tym celu próbki gleby są badane przy obciążeniach statycznych. Na wartość modułu odkształcenia mają wpływ wilgotność, stopień zagęszczenia, spójność strukturalna oraz wytrzymałość gruntu.

Wraz ze wzrostem masy gleby wskaźnik ten wzrasta, przy większym nasyceniu wodą maleje.

Współczynnik zmienności ściśliwości

Definiuje się ją jako stosunek ściśliwości w warunkach stałej lub naturalnej wilgotności do właściwości gruntu w stanie nasyconym wodą.

Porównanie współczynników uzyskanych w badaniach terenowych i laboratoryjnych pokazuje, że różnica między nimi jest niewielka. Mieści się w przedziale 0,65-2 razy. Dlatego do praktycznego zastosowania wystarczy wyznaczenie wskaźników w laboratorium.

Współczynnik zmienności zależy głównie od ciśnienia, wilgotności i stopnia jego wzrostu. Wraz ze wzrostem ciśnienia wskaźnik wzrasta, a wraz ze wzrostem naturalnej wilgotności maleje. Po całkowitym nasyceniu wodą współczynnik zbliża się do 1.

Charakterystyka wytrzymałościowa

Są to kąt tarcia wewnętrznego i spójność właściwa. Zależą one od wytrzymałości konstrukcji, stopnia nasycenia wodą oraz (w mniejszym stopniu) gęstości. Wraz ze wzrostem wilgotności przyczepność zmniejsza się 2-10 razy, a kąt - o 1,05-1,2. Wraz ze wzrostem wytrzymałości strukturalnej zwiększa się przyczepność.

Rodzaje gruntów osiadających

W sumie są 2:

1. Osiadanie występuje głównie w strefie odkształcalnej podłoża pod wpływem obciążenia fundamentu lub innego czynnika zewnętrznego. Jednocześnie odkształcenie od jego ciężaru jest prawie nieobecne lub wynosi nie więcej niż 5 cm.
2. Możliwe jest osiadanie gleby z jej masy. Występuje głównie w dolna warstwa grubości i przekracza 5 cm Pod działaniem obciążenia zewnętrznego może dojść do osiadania również w górnej części w granicach strefy odkształcalnej.

Rodzaj osiadania jest wykorzystywany przy ocenie warunków budowlanych, opracowywaniu środków przeciwosiadaniowych, projektowaniu fundamentów, fundamentów i samego budynku.

Dodatkowe informacje

Osiadanie może wystąpić na każdym etapie budowy lub eksploatacji obiektu. Może się to objawiać po wzroście wilgotności początkowej osiadania.

Podczas podmoknięć awaryjnych gleba w granicach strefy odkształcalnej dość szybko zapada się - w granicach 1-5 cm/dobę. Po ustaniu dopływu wilgoci, po kilku dniach, spadek stabilizuje się.

Jeżeli wstępne nasiąkanie miało miejsce w granicach części strefy deformacji, to przy każdym kolejnym nasyceniu wodą będzie następować osiadanie, aż do całkowitego zwilżenia całej strefy. W związku z tym wzrośnie wraz ze wzrostem obciążenia gleby.

Przy intensywnym i ciągłym nasiąkaniu osiadanie gleby zależy od ruchu warstwy nawilżającej w dół i powstania strefy nasyconej wodą. W takim przypadku osiadanie rozpocznie się, gdy tylko front nawilżający osiągnie głębokość, na której gleba zapada się pod własnym ciężarem.

1

Praca poświęcona jest charakterystyce stanu początkowego gruntów rozproszonych – ich wytrzymałości strukturalnej. Znajomość jego zmienności pozwala określić stopień zagęszczenia gleby i ewentualnie cechy historii jej powstawania na danym terenie. Ocena i uwzględnienie tego wskaźnika podczas badania gruntów ma ogromne znaczenie przy określaniu charakterystyki ich właściwości fizycznych i mechanicznych, a także w dalszych obliczeniach osiadania fundamentów konstrukcji, co jest słabo odzwierciedlone w dokumentach regulacyjnych i jest mało wykorzystywane w praktyce pomiarów inżynierskich i geologicznych. W artykule przedstawiono pokrótce najczęściej stosowane graficzne metody wyznaczania wskaźnika na podstawie wyników prób ściskania, wyników laboratoryjnych badań wytrzymałości strukturalnej gruntów rozproszonych na terenie obwodu tomskiego. Ujawniono zależności między wytrzymałością strukturalną gruntów a głębokością ich występowania, stopniem ich zagęszczenia. Podano krótkie zalecenia dotyczące stosowania wskaźnika.

Wytrzymałość strukturalna gruntów

ciśnienie wstępne

1. Bellendir EN, Vekshina T.Yu., Ermolaeva A.N., Zasorina O.A. Metoda oceny stopnia przekonsolidacji gleb gliniastych w stanie naturalnym//Patent Rosji nr 2405083

2. GOST 12248–2010. Gleby. Metody laboratoryjnego wyznaczania charakterystyk wytrzymałościowych i odkształcalności.

3. GOST 30416–2012. Gleby. Testy laboratoryjne. Postanowienia ogólne.

4. Kudryaszowa E.B. Wzorce powstawania przekonsolidowanych gleb gliniastych: Cand. cand. Nauki geologiczne i mineralogiczne: 25.00.08. - M., 2002. - 149 s.

5. MGSN 2.07–01 Fundamenty, fundamenty i konstrukcje podziemne. - M .: Rząd Moskwy, 2003. - 41 s.

6. SP 47.13330.2012 (zaktualizowana wersja SNiP 11-02-96). Badania inżynieryjne dla budownictwa. Podstawowe przepisy. – M.: Gostroj z Rosji, 2012.

7. Tsytovich N.A.// Materiały Ogólnounijnej Konferencji na temat budownictwa na glebach słabo nasyconych wodą. - Tallinn, 1965. - s. 5-17.

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

9. Becker DB, Crooks JHA, Been K. i Jefferies MG. Praca jako kryterium wyznaczania naprężeń plastycznych in situ i uplastyczniających w glinach // Canadian Geotechnical Journal. - 1987. - Cz. 24., nr 4. - P. 549-564.

10. Boone J. Krytyczna ponowna ocena interpretacji „ciśnienia przed konsolidacją” za pomocą testu edometru // Can. geotechnika. J. - 2010. - Cz. 47.-str. 281–296.

11. Boone SJ & Lutenegger AJ Węglany i cementacja gruntów spoistych pochodzenia lodowcowego w stanie Nowy Jork i południowym Ontario, Can. Geotechnika - 1997. - Tom 34. - s. 534–550.

12. Burland, J.B. Trzydziesty wykład Rankine'a: ​​O ściśliwości i wytrzymałości na ścinanie glin naturalnych // Géotechnique. - 1990. - Tom 40, nr 3. - P. 327–378.

13 Burmister, DM Zastosowanie kontrolowanych metod badawczych w testach konsolidacyjnych. Symfozjum na temat badań konsolidacji gruntów // ASTM. STP 126. - 1951. - s. 83–98.

14. Butterfield, R. Naturalne prawo kompresji gleb (zaliczka na e-log p ') // Geotechnique. - 1979. - Tom 24, nr 4. - P. 469–479.

15. Casagrande, A. Wyznaczanie obciążenia prekonsolidacyjnego i jego praktyczne znaczenie. // W materiałach z Pierwszej Międzynarodowej Konferencji Mechaniki Gruntów i Inżynierii Fundamentów. Drukarnia Harvarda, Cambridge, Massachusetts. - 1936. - Cz. 3.- str. 60–64.

16. Chen, BSY, Mayne, PW Zależności statystyczne między pomiarami piezostożków a historią naprężeń gliny // Canadian Geotechnical Journal. - 1996. - Cz. 33-s. 488-498.

17. Chetia M, Bora P K. Oszacowanie stosunku przeskonsolidowanych nasyconych iłów bezscementowanych na podstawie prostych parametrów // Indian Geotechnical Journal. - 1998. - Cz. 28, nr 2. - P. 177-194.

18. Christensen S., Janbu N. Badania edometryczne – podstawowy wymóg praktycznej mechaniki gruntów. // Postępowanie Nordisk Geoteknikermode NGM-92. - 1992. - Cz. 2, #9. - P. 449-454.

19. Conte, O., Rust, S., Ge, L. i Stephenson, R. Ocena metod określania naprężeń przed konsolidacją // Oprzyrządowanie, testowanie i modelowanie zachowania gleby i skał. – 2011. – str. 147–154.

20. Dias J. et al. Wpływ ruchu na presję prekonsolidacji gleby w wyniku operacji zbioru eukaliptusa // Sci. rolnictwo. - 2005. - Cz. 62, nr 3. - P. 248-255.

21. Dias Junior, MS; Pierce, FJ Prosta procedura szacowania ciśnienia prekonsolidacji na podstawie krzywych ściskania gruntu. // Technologia gleby. - Amsterdam, 1995. - Tom 8, nr 2. - P. 139–151.

22. Einav, I; Carter, JP. O wypukłości, normalności, ciśnieniu przedkonsolidacyjnym i osobliwościach w modelowaniu materiałów ziarnistych // Granular Matter. - 2007. - Cz. 9, #1-2. - P. 87-96.

23. Gregory, A.S. i in. Obliczanie wskaźnika ściskania i naprężenia wstępnego ściskania na podstawie danych z testu ściskania gleby // Soil and Tillage Research, Amsterdam. - 2006. - Cz. 89, nr 1. - P. 45–57.

24. Grozic JLH, lunne T. & Pande S. Badanie testowe odeometru dotyczące naprężeń prekonsolidacyjnych glinek glaciomarine. // Kanadyjski Dziennik Geotechniczny. - 200. - Cz. 40.-str. 857–87.

25. Iori, Piero i in. Porównanie terenowych i laboratoryjnych modeli nośności plantacji kawy // Ciênc. agrotec. - 2013. Cz. 2, #2. - P. 130-137.

26. Jacobsen, H.M. Bestemmelse af forbelastningstryk i laboratoriet // In Proceedings of Nordiske Geotechnikermonde NGM–92, maj 1992. Aalborg, Dania. Biuletyn Duńskiego Towarzystwa Geotechnicznego. - 1992. Cz. 2, nr 9. - s. 455–460.

27. Janbu, N. Koncepcja odporności zastosowana do deformacji gruntów // W Proceedings of the 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico City, 25–29 sierpnia 1969. A.A. Balkema, Rotterdam, Holandia. - 1969. - Cz. 1.-str. 191–196.

28. Jolanda L. Charakterystyka naprężeń-odkształceń Seebodenlehm // 250 Seiten, broschier. - 2005 r. - 234 s.

29. Jose Babu T.; Sridharan Asur; Abraham Benny Mathews: Metoda log-log do określania ciśnienia przed konsolidacją // ASTM Geotechnical Testing Journal. - 1989. - Tom 12, nr 3. - P. 230–237.

30. Kaufmann KL, Nielsen BN, Augustesen AH Wytrzymałość i właściwości odkształcenia trzeciorzędowej gliny w Muzeum Moesgaard // Wydział Inżynierii Lądowej Uniwersytetu w Aalborg Sohngaardsholmsvej 57 DK-9000 Aalborg, Dania. – 2010. – str. 1–13.

31. Kontopoulos, Nikolaos S. Wpływ zaburzenia próbki na ciśnienie prekonsolidacji dla normalnie skonsolidowanych i przekonsolidowanych iłów Massachusetts Institute of Technology. // Dział Inżynierii Lądowej i Środowiska. - 2012r. - 285p.

32. Ladd, CC Analiza osadnictwa spoistych gleb // Publikacja gleby 272, MIT, Wydział Inżynierii Lądowej, Cambridge, Massachusetts. - 1971. - 92p.

33. Mayne, PW, Coop, MR, Springman, S., Huang, AB i Zornberg, J. // GeoMaterial Behaviour and Testing // Proc. 17. międzynarodowy konf. Mechanika gruntów i inżynieria geotechniczna. - 2009. - Cz. 4.-str. 2777-2872.

34. Mesri, G. i A. Castro. Koncepcja Cα/Cc i Ko podczas kompresji wtórnej // ASCE J. Inżynieria geotechniczna. - 1987. Cz. 113, nr 3. - P. 230-247.

35. Nagaraj T. S., Shrinivasa Murthy B. R., Vatsala A. Przewidywanie zachowań gleby – część ii – nasycona gleba bezcementowa // Canadian Geotechnical Journal. - 1991. - Cz. 21, nr 1. - P. 137-163.

36. Oikawa, H. Krzywa kompresji miękkich gleb // Journal of the Japanese Geotechnical Society, Soils and Foundations. - 1987. - Cz. 27, nr 3. - P. 99-104.

37. Onitsuka, K., Hong, Z., Hara, Y., Shigeki, Y. Interpretacja danych z badań edometru dla glin naturalnych // Journal of the Japanese Geotechnical Society, Soils and Foundations. - 1995. - Cz. 35, nr 3.

38. Pacheco Silva, F. Nowa konstrukcja graficzna do określania naprężeń prekonsolidacyjnych próbki gruntu // W materiałach z 4. brazylijskiej konferencji na temat mechaniki gruntów i inżynierii fundamentów, Rio de Janeiro, sierpień 1970. - tom. 2, nr 1. - P. 225–232.

39. Paul W. Mayne, Barry R. Christopher i Jason De Jong. Podręcznik badań podpowierzchniowych // National Highway Institute, Federal Highway Administration Washington, DC. - 2001r. - 305p.

40. Salfors, G. Ciśnienie prekonsolidacji miękkich, wysokoplastycznych iłów. - Goteborgu. Wydział Geotechniki Chalmers University of Technology. - 231p.

41. Schmertmann, JH, Undisturbed Consolidation Behavior of Clay, Transaction, ASCE. - 1953. - Cz. 120.- s. 1201.

42. Schmertmann, J., H. Wytyczne dotyczące testów penetracji stożka, wydajności i projektowania. // Federalna Administracja Autostrad USA, Waszyngton, DC, raport, FHWATS-78-209. – 1978. – s. 145.

43. Semet C., Ozcan T. Wyznaczanie ciśnienia prekonsolidacji za pomocą sztucznej sieci neuronowej // Inżynieria lądowa i systemy środowiskowe. - 2005. - Cz. 22, nr 4. - s. 217–231.

44. Senol A., Saglamer A. Określenie ciśnienia prekonsolidacji za pomocą nowej metody odkształcenia Energy-Log Stress // Electronic Journal of Geotechnical Engineering. - 2000. - Cz. 5.

45. Senol, A. Zeminlerde On. Wyznaczanie prekonsolidacji: rozprawa doktorska, Instytut Nauki i Techniki. - Stambuł, Turcja. – 1997. – str. 123.

46. ​​Solanki CH, Desai MD Ciśnienie prekonsolidacji od indeksu gleby i właściwości plastyczności // 12. Międzynarodowa Konferencja Międzynarodowego Stowarzyszenia Metod Komputerowych i Postępów w Geomechanice. – Goa, Indie. – 2008.

47. Sully, JP, Campenella, RG i Robertson, P.K. Interpretacja ciśnienia porowego penetracji w celu oceny historii naprężeń gliny // Materiały z pierwszego międzynarodowego sympozjum poświęconego testom penetracyjnym. — Orlando. - 1988. - Tom 2 - s. 993-999.

48. Tavenas F., Des Rosier J.P., Leroueil S. et al. Wykorzystanie energii odkształcenia jako kryterium plastyczności i pełzania dla lekko przekonsolidowanych iłów // Géotechnique. - 1979. - Cz. 29.-str. 285-303.

49. Thøgersen, L. Wpływ technik eksperymentalnych i ciśnienia osmotycznego na zmierzone zachowanie trzeciorzędowej ekspansywnej gliny: Ph. Doktorat, Laboratorium Mechaniki Gleby, Uniwersytet w Aalborgu. - 2001. - Cz. 1.

50. Wang, LB, Frost, JD. Metoda rozproszonej energii odkształcenia do określania ciśnienia prekonsolidacji // Canadian Geotechnical Journal. - 2004. - Cz. 41, nr 4. - P. 760-768.

wytrzymałość konstrukcyjna pstr zwany wytrzymałością, ze względu na obecność wiązań strukturalnych i charakteryzujący się naprężeniami, do których próbka gruntu obciążona pionowo praktycznie się nie odkształca. Ponieważ zagęszczanie rozpoczyna się przy naprężeniach w gruncie przekraczających jego wytrzymałość konstrukcyjną i podczas badania gruntów niedoszacowanie tego wskaźnika prowadzi do błędów w określaniu wartości innych cech właściwości mechanicznych. Znaczenie zdefiniowania wskaźnika pstr obchodzony jest od dawna, jak N.A. Tsytovich - „... oprócz zwykłych wskaźników odkształcenia i właściwości wytrzymałościowych słabych gleb gliniastych, w celu oceny zachowania tych gleb pod obciążeniem i ustalenia prawidłowej prognozy wielkości osiadania wzniesionych na nich konstrukcji , konieczne jest określenie wytrzymałości konstrukcji podczas pomiarów pstr". Zjawisko w pomiarach stopnia zagęszczenia gruntów jest istotne dla przewidywania osiadań projektowanej konstrukcji, gdyż osiadanie na gruntach przegęszczonych może być czterokrotnie i więcej razy mniejsze niż na gruntach normalnie zagęszczonych. Dla wartości współczynnika przekonsolidacji OCR > 6 współczynnik parcia bocznego gruntu w spoczynku K o może przekroczyć 2, co należy uwzględnić przy obliczaniu konstrukcji podziemnych.

Jak zauważono w artykule: „Początkowo warunki normalnego zagęszczenia panują podczas procesu sedymentacji i formowania się, a następnie zagęszczania osadów morskich, jeziornych, aluwialnych, deltowych, eolicznych i rzecznych piasków, mułów i iłów. Jednak większość gleb na Ziemi uległa lekkiej/umiarkowanej/poważnej konsolidacji w wyniku różnych procesów fizycznych, środowiskowych, klimatycznych i termicznych trwających od wielu tysięcy do milionów lat. Te mechanizmy nadmiernej konsolidacji i/lub widocznego sprężenia obejmują: erozję powierzchniową, wietrzenie, podnoszenie się poziomu mórz, podnoszenie się poziomu mórz wody gruntowe, zlodowacenie, cykle zamrażania i rozmrażania, powtarzające się zwilżanie/odparowywanie, wysychanie, utrata masy, obciążenia sejsmiczne, cykle pływów i wymuszenia geochemiczne”. Tematyka wyznaczania stanu zagęszczenia gruntów jest nadal bardzo aktualna i pojawia się w publikacjach z niemal wszystkich kontynentów. W pracach rozważono czynniki i wskaźniki określające stan przezagęszczenia lub niedozagęszczenia gruntów gliniastych, przyczyny i wpływ na parametry fizyczne i mechaniczne tak silnego scementowania. Wyniki wyznaczania wskaźnika mają również szerokie zastosowanie w praktyce, począwszy od obliczeń osiadań fundamentów budowli; zachowanie naturalnej struktury próbek przeznaczonych do badań laboratoryjnych; do bardzo konkretnych tematów, przewidując zagęszczenie gleby na plantacjach eukaliptusa i kawy, porównując ich wytrzymałość strukturalną z obciążeniem pochodzącym od maszyn.

Znajomość wartości wskaźników pstr i ich zmienność wraz z głębokością charakteryzują cechy składu, wiązań i struktury gleb, warunki ich powstawania, w tym historię obciążeń. W tym względzie szczególne znaczenie naukowe i praktyczne mają badania pstr V różnych regionach, badania te są szczególnie ważne na terytorium zachodniej Syberii z grubą pokrywą osadów osadowych. W obwodzie tomskim przeprowadzono szczegółowe badania składu i właściwości gleb, w wyniku których wystarczająco szczegółowo zbadano zarówno terytorium miasta Tomsk, jak i okolice z pozycji inżyniersko-geologicznych. Jednocześnie należy zauważyć, że gleby zostały zbadane specjalnie pod kątem budowy niektórych obiektów zgodnie z obowiązującymi dokumentami regulacyjnymi, które nie zawierają zaleceń dotyczących dalszego użytkowania. pstr i w związku z tym nie włączać go do wykazu wymaganych właściwości gleby, które należy określić. Dlatego celem niniejszej pracy jest określenie wytrzymałości strukturalnej gruntów rozproszonych i jej zmian na odcinku w najaktywniej rozwijających się i zagospodarowanych obszarach obwodu tomskiego.

Celem pracy był przegląd i usystematyzowanie metod uzyskiwania pstr, laboratoryjne oznaczanie składu gleby i charakterystyki głównych właściwości fizycznych i mechanicznych, badanie zmienności pstr z głębokością, porównanie wytrzymałości strukturalnej z ciśnieniem wewnętrznym.

Prace prowadzono w ramach badań inżynieryjno-geologicznych dla szeregu dużych obiektów zlokalizowanych w centralnych i północno-zachodnich rejonach obwodu tomskiego, gdzie górna część przekroju jest reprezentowana przez różne kompleksy stratygraficzne i genetyczne czwartorzędu, paleogenu i skały kredowe. Warunki ich występowania, rozmieszczenie, skład, stan zależą od wieku i genezy i tworzą obraz dość niejednorodny, pod względem składu badano jedynie gleby rozproszone, w których dominują odmiany ilaste o konsystencji półstałej, twardej i sztywnoplastycznej. Do rozwiązania postawionych zadań przebadano studzienki i doły w 40 punktach, pobrano ponad 200 próbek gruntów rozproszonych z głębokości do 230 m. Badania gruntów przeprowadzono zgodnie z metodami podanymi w aktualnych dokumentach regulacyjnych. Określono: rozkład wielkości cząstek, gęstość (ρ) , gęstość cząstek stałych ( ρs) , gęstość suchej gleby ( p d) , wilgotność ( w), wilgotności gleb gliniastych, na granicy walcowatości i płynności ( w l I wp), wskaźniki odkształceń i właściwości wytrzymałościowych; obliczone parametry stanu, takie jak współczynnik porowatości (mi) porowatość, wilgotność całkowita, dla gleb gliniastych – liczba plastyczności i wskaźnik płynięcia, współczynnik zagęszczenia gleby OCR(jako stosunek ciśnienia wstępnego sprężania ( P ") do ciśnienia wewnętrznego w punkcie pobierania próbek) i innych cech.

Przy wyborze graficznych metod wyznaczania wskaźnika pstr, z wyjątkiem metodaCasagrande uwzględniono stosowane za granicą metody wyznaczania ciśnienia wstępnego zagęszczania σ p ". Należy zauważyć, że w terminologii inżyniera geologa „ciśnienie wstępnego zagęszczania” ( Konsolidacja wstępna Stres) , zaczyna wypierać znane pojęcie „wytrzymałości strukturalnej gruntu”, chociaż metody ich określania są takie same. Z definicji wytrzymałość strukturalna gruntu to naprężenie pionowe w próbce gruntu, odpowiadające początkowi przejścia od odkształceń sprężysto-ściskających do odkształceń plastycznych, co odpowiada terminowi Dawać Stres. W tym sensie charakterystyka wyznaczona w próbach ściskania nie powinna być traktowana jako maksymalne ciśnienie w „pamięci historycznej” próbki. Burland uważa, że ​​termin dawać stres jest dokładniejszy, a termin prekonsolidacja stres należy stosować w sytuacjach, w których wielkość takiego ciśnienia można określić metodami geologicznymi. Podobnie termin Nad Konsolidacja Stosunek (OCR) powinien być używany do opisania znanej historii naprężeń, w przeciwnym razie termin Dawać Stres Stosunek (YSR) . W wielu przypadkach Dawać Stres przyjmuje się jako efektywne naprężenie przed zagęszczeniem, chociaż to drugie jest technicznie związane z odprężeniem mechanicznym, podczas gdy to pierwsze obejmuje dodatkowe efekty wynikające z diagenezy, spójności spowodowanej materią organiczną, stosunkiem składników gleby i jej strukturą, tj. jest wytrzymałością strukturalną gruntu.

Zatem pierwszym krokiem w kierunku identyfikacji cech glebotwórczych powinno być ilościowe określenie profilu Dawać Stres, który jest kluczowym parametrem oddzielania gruntów normalnie zagęszczonych (z przewagą odpowiedzi plastycznej) od gruntów przekonsolidowanych (związanych z odpowiedzią pseudosprężystą). i wytrzymałość konstrukcyjna pstr i ciśnienie wstępnego zagęszczania P" są określane w ten sam sposób, jak zauważono, głównie metodami laboratoryjnymi opartymi na wynikach prób ściskania (GOST 12248, ASTM D 2435 i ASTM D 4186). Istnieje wiele ciekawych prac badających stan gruntu, naciski przed zagęszczeniem P" i metody jej wyznaczania w terenie. Graficzna obróbka wyników testów kompresji jest również bardzo zróżnicowana, co przedstawiono poniżej krótki opis najczęściej stosowanych za granicą metod określania P ", którego należy użyć, aby uzyskać pstr.

metodaCasagrande(1936) - najbardziej stara metoda do obliczenia wytrzymałości konstrukcyjnej i ciśnienia wstępnego zagęszczania. Opiera się ona na założeniu, że w punkcie zbliżonym do ciśnienia wstępnego zagęszczania grunt przechodzi zmianę wytrzymałości z odpowiedzi sprężystej na obciążenie do odpowiedzi ciągliwej. Ta metoda działa dobrze, gdy na wykresie krzywej kompresji jest dobrze zdefiniowany punkt przegięcia. postaci e - log σ"(ryc. 1a), przez którą od współczynnika porowatości poprowadzona jest styczna i pozioma linia, a następnie dwusieczna między nimi. Prosty odcinek końca krzywej ściskania ekstrapoluje się do przecięcia z dwusieczną i uzyskuje się punkt , oznaczający przy rzutowaniu na oś log σ", odpowiada ciśnieniu przekonsolidacji P"(lub wytrzymałość konstrukcyjna). Metoda pozostaje najczęściej stosowana w porównaniu z innymi.

Metoda Burmistera(1951) – przedstawia zależność formy ε-Log σ", Gdzie ε - względne odkształcenie. Oznaczający P" wyznacza się na przecięciu prostopadłej wychodzącej z osi Dziennik σ" przez punkt pętli histerezy po wielokrotnym obciążeniu próbki, ze styczną do końcowego odcinka krzywej ściskania (rys. 1b).

Metoda Schemertmanna(1953), zastosowano tutaj również krzywą kompresji formy e - log σ"(Rys. 1c). Testy ściskania przeprowadza się do momentu uzyskania wyraźnego odcinka prostego na krzywej, następnie odciąża się do ciśnienia krajowego i ponownie ładuje. Narysuj na wykresie linię równoległą do linii środkowej krzywej dekompresji-rekompresji przechodzącej przez punkt ciśnienia krajowego. Oznaczający P" wyznaczona przez narysowanie prostopadłej od osi log σ" przez punkt rozładunku do przecięcia z linią równoległą. Z punktu P" narysuj linię, aż przetnie się ona z punktem na prostym odcinku krzywej ściskania mającej współczynnik porowatości mi\u003d 0,42 Otrzymana rzeczywista krzywa kompresji służy do obliczenia stopnia kompresji lub stopnia zagęszczenia. Ta metoda ma zastosowanie do miękkich gleb.

metodaAkai(1960), przedstawia zależność współczynnika pełzania εs z σ" (ryc. 1d), stosuje się odpowiednio dla gleb podatnych na pełzanie. Krzywa konsolidacji przedstawia zależność odkształcenia względnego od logarytmu czasu i jest podzielona na odcinek konsolidacji przesiąkowej i konsolidacji pełzania. Akai zauważył, że współczynnik pełzania wzrasta proporcjonalnie σ" do wartości P ", i po P" proporcjonalnie log σ".

Metoda Janbu(1969) opiera się na założeniu, że ciśnienie wstępnego zagęszczania można określić na podstawie wykresu typu ε - σ" . W metodzie Janbu dla glinek o wysokiej czułości i niskiej OCR ciśnienie wstępnego zagęszczania można określić, wykreślając krzywą obciążenie-odkształcenie za pomocą skali liniowej. Drugi sposób Janbu jest wykresem siecznego modułu odkształcenia mi Lub E 50 od efektywnych naprężeń σ" (Rys. 1e). I jeszcze jedna opcja Metoda Christensena-Janbu(1969), przedstawia zależność formy R - σ", uzyskane z krzywych konsolidacji , Gdzie T- czas , r= dR/dt, R= dt/dε.

Metoda Sellforce'a(1975) jest zależnością formy ε - σ" (ryc. 1f), jest używany głównie w metodzie CRS. Oś naprężenie-odkształcenie jest wybierana w ustalonym stosunku na skali liniowej, zwykle 10/1 dla stosunku naprężenia (kPa) do odkształcenia (%). Taki wniosek wyciągnięto po serii badań terenowych, w których mierzono ciśnienie porowe i osad. Oznacza to, że metoda Sallforsa do szacowania naporu przekonsolidacji daje bardziej realistyczne wartości niż szacunki dokonane w próbach terenowych.

Metoda Pacheco Silvy(1970), wydaje się być bardzo prosty pod względem kreślenia, także formy e - log σ"(Rys. 1 g) , daje dokładne wyniki podczas badania miękkich gleb. Metoda ta nie wymaga subiektywnej interpretacji wyników i jest niezależna od skali. Szeroko stosowany w Brazylii.

metodaButterfielda(1979) opiera się na analizie zależności objętości próbki od efektywnego naprężenia formy log(1+e) - log σ" Lub ln (1+e) - ln σ"(Rys. 1h). Metoda obejmuje kilka różnych wersji, w których ciśnienie wstępnego zagęszczania definiuje się jako punkt przecięcia dwóch linii.

Metoda Tavenasa(1979) sugeruje liniową zależność między energią odkształcenia a efektywnym naprężeniem dla części rekompresji testu na wykresie takim jak σ"ε - σ" (Rys. 1n, u góry wykresu). Stosowany jest bezpośrednio na podstawie krzywej kompresji, bez uwzględnienia resetowanej części testu. W przypadku bardziej skonsolidowanych próbek wykres naprężenie/odkształcenie składa się z dwóch części: pierwsza część krzywej wznosi się ostrzej niż druga. Punkt przecięcia tych dwóch linii określa się jako ciśnienie zagęszczania wstępnego.

Metoda Oikawy(1987), przedstawia przecięcie linii na wykresie zależności log(1+e) z σ" -

Metoda José(1989), przedstawia zależność formy log e - log σ" bardzo prosta metoda szacowania ciśnienia wstępnego zagęszczania, metoda wykorzystuje przecięcie dwóch prostych. Jest to metoda bezpośrednia i nie ma błędów w określeniu położenia punktu maksymalnej krzywizny. metodaSridharanetglin. (1989) jest również grafem zależności log(1+e) - log σ" do ustalenia wytrzymałości strukturalnej gruntów zwartych, więc styczna przecina linię poziomą odpowiadającą początkowemu współczynnikowi porowatości, co daje dobre wyniki.

metodaBurland(1990) jest grafem zależności wskaźnik porowatościIv od stresu σ" (Ryc. 1 i). Wskaźnik porowatości określa wzór Iv= (mi-e* 100)/(e* 100 -e* 1000) lub dl i słabsze gleby: Iv= (mi-e* 10)/(e* 10 -e* 100), Gdzie e* 10, e* 100 i e* 1000 współczynniki porowatości przy obciążeniach 10, 100 i 1000 kPa (rys. b) .

metodaJacobsena(1992), przyjmuje się, że wytrzymałość konstrukcyjna wynosi 2,5 σ do, Gdzie σ do c jest odpowiednio punktem maksymalnej krzywizny na wykresie Casagrande, również zależnością formy e-log σ" (Rys. 1l).

Metoda Onitsuki(1995), reprezentuje przecięcie linii na wykresie zależności log(1+e) z σ" - naprężenia efektywne wykreślone na skali w skali logarytmicznej (logarytmy dziesiętne).

Metoda Van Zelsta(1997), na wykresie zależności gatunkowej ε - log σ", nachylenie linii (ab) jest równoległe do nachylenia linii tłocznej ( płyta CD). Punkt odciętych ( B) to strukturalna wytrzymałość gruntu (ryc. 1m).

metodaBeckera(1987), podobnie jak metoda Tavenasa, określa energię odkształcenia dla każdego obciążenia próbnego ściskania, korzystając z zależności W- σ", gdzie. Energia odkształcenia (lub, z drugiej strony, praca siły) jest liczbowo równa połowie iloczynu wielkości współczynnika siły i odpowiadającej tej sile wartości przemieszczenia. Wielkość naprężenia odpowiadającego całkowitej pracy jest określana na końcu każdego przyrostu napięcia. Zależność na wykresie ma dwa odcinki proste, punktem przecięcia tych prostych będzie ciśnienie przekonsolidowania.

metodaOdkształcenie Energy-Log Stress(1997),Senol i Saglamer(2000 (ryc. 1n)), przekształcony metodami Beckera i/lub Tavenasa, jest zależnością postaci σ" ε - log σ", odcinki 1 i 3 są liniami prostymi, których punkt przecięcia, po przedłużeniu, będzie wytrzymałością strukturalną gruntu.

metodaNagaraj i Shrinivasa Murthy(1991, 1994) autorzy proponują uogólnioną zależność formy log σ"ε - log σ"- przewidywanie wielkości ciśnienia prekonsolidacyjnego dla gruntów nadmiernie zagęszczonych, nasyconych, nieskonsolidowanych. Metoda opiera się na metodzie Tavenasa i jest porównywana z metoda senolowa i wsp. (2000), ta metoda daje wyższy współczynnik korelacji w szczególnych przypadkach.

Metoda Chetii i Bory(1998), bierze pod uwagę przede wszystkim historię obciążeń gruntu, ich charakterystykę oraz ocenę w zakresie współczynnika przekonsolidacji (OCR), głównym celem badań jest ustalenie empirycznego związku między OCR a współczynnikiem e/e L .

metodaThogersena(2001), jest zależność współczynnika konsolidacji od naprężeń efektywnych (rys. 1o).

metodawangIMróz, HulaszczyNapięcieEnergiametoda DSEM (2004) odnosi się również do metod energetycznych do obliczania odkształcenia. W porównaniu z Energia odkształcenia Metoda DSEM wykorzystuje rozproszoną energię odkształcenia i nachylenie cyklu ściskania odciążenie-ponowne obciążenie, aby zminimalizować efekt pęknięcia struktury próbki i wyeliminować efekt odkształcenia sprężystego. Dyssypowana energia odkształcenia, z punktu widzenia mikromechaniki, jest bezpośrednio związana z nieodwracalnością procesu konsolidacji. Wykorzystanie nachylenia krzywej kompresji w sekcji rozładowanie-ponowne obciążenie symuluje elastyczne ponowne obciążenie podczas etapu ponownej kompresji i może zminimalizować wpływ rozerwania próbki. Metoda jest mniej zależna od operatora niż większość istniejących.

metoda EinavIfurman(2007), jest również wykresem postaci mi-logσ", A P" wyrażona przez bardziej złożoną zależność wykładniczą .

Przypadek przejścia gleby do fazy pełzania konsolidacji po przezwyciężeniu P" opisane w pracach, jeżeli koniec działania kolejnego kroku obciążenia pokrywa się z końcem konsolidacji pierwotnej i współczynnik porowatości na wykresie zależności e - log σ" spada gwałtownie w pionie, krzywa wchodzi w fazę wtórnej konsolidacji. Podczas rozładunku krzywa powraca do punktu końcowego konsolidacji pierwotnej, tworząc efekt nacisku nadmiernej konsolidacji. Istnieje szereg prac oferujących metody obliczeniowe wyznaczania wskaźnika P".

a) b) V)

G) mi) mi)

g) h) I)

Do) l) m)

M) O)

Metody:

A)Casagrande, B)Burmister, c) Schemertmann,G)Akai, e)Janbu, f) Sellfors, g) Pacheco Silva, h)Butterfielda i)Burland, Do)Jacobsena, ja)Van Zelst, m)Beckera, N)Senol I Saglamer, O)Czø Gersen

Ryż. Rys. 1. Schematy graficznego przetwarzania wyników prób ściskania, stosowanych do określania wytrzymałości strukturalnej gruntu, różnymi metodami

Ogólnie rzecz biorąc, graficzne metody wyznaczania ciśnienia rekonsolidacji na podstawie wyników prób ściskania można podzielić na cztery główne grupy. Pierwsza grupa rozwiązania zawierają zależności współczynnika porowatości ( mi)/gęstość (ρ) / odkształcenie względne ( ε )/zmiana głośności ( 1+e) od naprężeń efektywnych (σ" ). Wykresy koryguje się, biorąc logarytm jednej lub dwóch z wymienionych charakterystyk, co prowadzi do wyprostowania odcinków krzywej kompresji i pożądanego wyniku ( P ") uzyskuje się przez przecięcie ekstrapolowanych wyprostowanych odcinków. Grupa obejmuje metody Casagrande'a, Burmistera, Schemertmanna, Janbu, Butterfielda, Oikawy, Jose, Sridharana i innych, Onitsuki i innych. Druga grupałączy współczynniki konsolidacji z efektywnymi naprężeniami, są to metody: Akai, Christensen-Janbu i Thøgersen. Najprostsze i najdokładniejsze są metody trzeciej grupy - metody energetyczne analiza odkształcenia: Tavenas, Becker, Strain Energy-Log Stress, Nagaraj & Shrinivasa Murthy, Senol i Saglamer, Frost i Wang i inni Becker i inni szacują liniową zależność pomiędzy całkowitą energią odkształcenia W i skutecznego napięcia bez rozładowywania i ponownego ładowania. W rzeczywistości wszystkie metody energetyczne są wyświetlane w przestrzeni. W- σ" , jak również metoda Butterfielda jest odtwarzana w terenie dziennik(1+e)-dziennik σ". Jeżeli metoda Casagrande skupia ciśnienie rekonsolidacji głównie na najbardziej zakrzywionej części wykresu, to metody energetyczne są dostosowywane do środka nachylenia krzywej kompresji do P". Część uznania wyższości tych metod wynika z ich względnej nowości i wzmianki w rozwoju i doskonaleniu nowej metody tej aktywnie rozwijającej się grupy. Czwarta grupałączy metody z różnymi niestandardowymi podejściami do graficznego przetwarzania krzywych, są to metody Jacobsena, Sellforsa, Pacheco Silvy, Einava i Cartera itp. Na podstawie analizy podanej w źródłach 10, 19, 22-24, 30, 31, 43-46] zauważamy, że najpowszechniejsze są graficzne metody Casagrande, Butterfield, Becker, Strain Energy-Log Stress, Sellfors i Pacheco Silva, w Rosji stosowana jest głównie metoda Casagrande.

Należy zauważyć, że jeśli, w celu ustalenia YSR ( Lub OCR) wystarczy jedna wartość pstr Lub P" , następnie podczas wybierania prostych odcinków krzywej kompresji przed i po pstr przy uzyskiwaniu charakterystyki odkształcenia pożądane jest uzyskanie dwóch kluczowych punktów: minimum pstr/ min i maksimum pstr / Mtopór wytrzymałość konstrukcyjna (rys. 1a). Można tu zastosować punkty przerwania styczne do sekcji początkowej i końcowej lub skorzystać z metod Casagrande, Sellfors i Pacheco Silva. Jako wytyczne do badania parametrów ściskania zaleca się również określenie odpowiednich minimalnych i maksymalnych wskaźników wytrzymałości konstrukcyjnej właściwości fizyczne gleby: przede wszystkim współczynniki porowatości i wilgotności.

W tej pracy wskaźnik pstrbył uzyskane zgodnie ze standardową metodą określoną w GOST 12248 w kompleksie ASIS NPO Geotek. Do ustalenia pstr pierwszy i kolejne etapy nacisku przyjęto równe 0,0025 MPa do początku ściskania próbki gruntu, co przyjmuje się jako względne odkształcenie pionowe próbki gruntu mi >0,005. Wytrzymałość strukturalna została określona przez początkowy odcinek krzywej kompresji miI = F(lg σ" ), Gdzie miI - współczynnik porowatości pod obciążeniem I. Punkt wyraźnego załamania krzywej po początkowym odcinku prostym odpowiada strukturalnej wytrzymałości gruntu na ściskanie. Graficzna obróbka wyników została również przeprowadzona przy użyciu klasycznych metod Casagrande'a i Beckera. . Wyniki oznaczania wskaźników zgodnie z GOST 12248 oraz metodami Casagrande i Becker dobrze ze sobą korelują (współczynniki korelacji R=0,97). Niewątpliwie znając wartości z góry, można uzyskać najdokładniejsze wyniki przy użyciu obu metod. A właściwie metoda Becker wydawał się nieco trudniejszy przy wyborze stycznej na początku wykresu (ryc. 1m).

Według danych laboratoryjnych wartości zmieniają się pstr od 0 do 188 kPa dla iłów, dla iłów do 170, dla iłów piaszczystych do 177. Maksymalne wartości odnotowuje się oczywiście w próbkach pobranych z dużych głębokości. Ujawniono również zależność zmiany wskaźnika od głębokości. h (r = 0,79):

pstr = 19,6 + 0,62· H.

Analiza zmienności OZR(Rys. 2) pokazał, że grunty poniżej 20 m są normalnie zagęszczone, tj. wytrzymałość konstrukcyjna nie przekracza lub nieznacznie przekracza ciśnienie wewnętrzne ( OCR ≤1 ). Na lewym brzegu rzeki Ob w odstępach 150-250 m grunty półskałe i skaliste mocno spojone syderytem, ​​getytem, ​​chlorytem, ​​leptochlorytem i cementem oraz grunty rozproszone o wysokiej wytrzymałości strukturalnej powyżej 0,3 MPa, podścielone i przewarstwione przez mniej wpływ cementacji na wytrzymałość strukturalną gruntów, co potwierdza systematyzacja podobnych materiałów rzeczywistych w pracy. Obecność gleb trwalszych spowodowała duży rozrzut wartości w tym przedziale, dlatego ich wskaźniki nie zostały uwzględnione w wykresie zależności OZR z głębi, jako nietypowe dla całego obszaru. Dla górnej części przekroju należy zauważyć, że rozrzut wartości wskaźnika jest znacznie szerszy – aż do silnie zagęszczonego (ryc. 2), ponieważ gleby strefy aeracji często występują w stanie półstałym i stały stan trójfazowy oraz wraz ze wzrostem ich wilgotności ( R\u003d -0,47), pełna pojemność wilgoci ( R= -0,43) i stopień nasycenia wodą ( R= -0,32) wytrzymałość konstrukcyjna maleje. Istnieje również wspomniana powyżej opcja przejścia do konsolidacji pełzającej (i to nie tylko w górnej części sekcji). W tym miejscu należy zauważyć, że grunty pod względem wytrzymałości strukturalnej są bardzo zróżnicowane: niektóre mogą znajdować się w nienasyconym stanie dwufazowym, inne mogą mieć bardzo wysoki współczynnik wrażliwości na naprężenia mechaniczne i skłonność do pełzania, jeszcze inne mają znaczną spoistość dzięki cement, czwarta to po prostu dość mocne, w pełni nasycone wodą gleby gliniaste występujące na płytkich głębokościach.

Wyniki badań umożliwiły po raz pierwszy ocenę jednego z najważniejszych wskaźników stanu wyjściowego gleb w rejonie tomskim – ich wytrzymałości strukturalnej, która zmienia się w bardzo szerokim zakresie powyżej strefy aeracji, a więc musi należy określić w każdym miejscu pracy przed badaniem w celu określenia właściwości fizycznych i mechanicznych gleby. Analiza uzyskanych danych wykazała, że ​​zmienia się wskaźnik OCR na głębokości poniżej 20-30 metrów są mniej znaczące, grunty są normalnie zagęszczone, ale przy określaniu właściwości mechanicznych gruntów należy również uwzględnić ich wytrzymałość strukturalną. Wyniki badań są zalecane do wykorzystania w próbach ściskania i ścinania, a także do określania stanu zaburzonego próbek o strukturze naturalnej.

Recenzenci:

Savichev O.G., doktor nauk geologicznych, profesor Katedry Hydrogeologii, Geologii Inżynierskiej i Hydrogeoekologii Instytutu Zasobów Naturalnych Politechniki Tomskiej w Tomsku.

Popov V.K., doktor geologii i matematyki, profesor Katedry Hydrogeologii, Geologii Inżynierskiej i Hydrogeoekologii Instytutu Zasobów Naturalnych Politechniki Tomskiej w Tomsku.

Link bibliograficzny

Kramarenko V.V., Nikitenkov AN, Molokov V.Yu. O WYTRZYMAŁOŚCI STRUKTURALNEJ GLEB ILASTYCH NA TERYTORIUM REJONU TOMSKIEGO // Współczesne problemy nauka i edukacja. - 2014 r. - nr 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=14703 (data dostępu: 01.02.2020). Zwracamy uwagę na czasopisma wydawane przez wydawnictwo „Akademia Historii Naturalnej”

Powyżej rozważyliśmy odkształcenie gruntu, który nie ma wytrzymałości strukturalnej, tj. Zagęszczony pod działaniem nawet niewielkiego nacisku. Zjawisko to jest zwykle charakterystyczne dla gleb bardzo słabych.

W większości przypadków grunty naturalne są zagęszczane przez nacisk leżących nad nimi warstw. W wyniku zagęszczenia cząstki gruntu zbliżyły się do siebie i utworzyły się między nimi wiązania wodno-koloidalne. W procesie wieloletniego istnienia gleb w określonych warunkach mogą dodatkowo powstać w nich kruche wiązania krystalizacyjne. Łącznie wiązania te nadają glebie pewną wytrzymałość, czyli tzw wytrzymałość konstrukcyjna gleba pstr.

Przy ciśnieniu niższym niż wytrzymałość konstrukcyjna ( P

), gdy jest to postrzegane przez wiązania woda-koloid i krystalizacja, zagęszczenie praktycznie nie rozwija się. Tylko kiedy p>p ul następuje zagęszczenie gleby. Trudno jest określić dokładną wartość wytrzymałości strukturalnej, ponieważ już podczas pobierania próbek następuje częściowe naruszenie struktury gleby, ponadto podczas ściskania próbki następuje najpierw zniszczenie struktury w poszczególnych najbardziej obciążonych punktach cząstki. kontakt nawet przy niskim ciśnieniu. Wraz ze wzrostem ciśnienia niszczenie w punktach styku gwałtownie wzrasta i proces przechodzi w fazę zagęszczenia gruntu w całej objętości próbki (rys. 3.4.a.).

Ryż. 3.4. Krzywe ściskania gruntu o wytrzymałości strukturalnej w prostych (a) i półlogarytmicznych (b) układach współrzędnych.

Początek zagęszczenia gruntu pierwotnego jest wyraźniej widoczny przy wykorzystaniu krzywej zagęszczenia zbudowanej we współrzędnych semilogarytmicznych (rys. 3.4.b). W takim przypadku główna krzywa kompresji będzie prosta SD. Kontynuacja tej prostej aż do przecięcia z linią poziomą (przerywaną). UE” odpowiadającą wartości początkowego współczynnika porowatości eo, pozwala znaleźć wartość p.o, co można uznać za wartość wytrzymałości konstrukcyjnej.

Wytrzymałość strukturalną gruntu można również określić na podstawie wyników zmian nacisku bocznego gruntu podczas badania go w trójosiowym urządzeniu ściskającym (według E.I. Medkova) lub na podstawie momentu powstania ciśnienia w wodzie porowej.

Równanie krzywej kompresji z pewnym przybliżeniem można przedstawić, jak pokazał K. Terzaghi, w postaci zależności logarytmicznej:

, (3.11)