ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Значения коэффициентов со 6 страницасчет ползучести скелета грунта для различных промежутков време Для этого строят график (рис. 118) зависимости логарифм 8(t) скорости относительной осадки на единицу давления /)п .( hp где от времени t, тогда тангенс угла наклона полученной полулогарифмической прямой к оси t (как вытекает из принятой формы ядра ползучести) будет численно равен коэфг фициенту затухания ползучести 6i 1 /мин *. Таким' образом, 6i = tg£(l /мин). (VI.6) Зная величину коэффициента затухания ползучести 6ь коэф-* фициент Ядра ползучести б можно определить по формуле 6 = 6i- do (VI.7‘, где Со" — вторичный коэффициент относительной сжимаемоет (за счет ползучести скелета грунта). Последняя величина, исходя из принятой экспоненциальной-зависимости для ядра затухающей ползучести, определяется выра жением с 0 = <- к а0 * ц Оо 1 — е-®1^ где tK — время практически полной стабилизации осадки (при дан ной ступени нагрузки). * Н. А. Цытович, Ю. К- 3 а р ец.к ий [и др.). Прогноз скорости осад оснований сооружений (консолидация и ползучесть многофазных грунтов). Стр издат, 1967. Приведенные выражения позволяют однозначно определять параметры затухающей ползучести, необходимые для описания процесса ползучести по линейной (в отношении напряжений) теории наследственной ползучести, используемые в расчетах добавочных осадок грунтовых оснований, вызываемых ползучестью грунтов, что будет рассмотрено в следующем параграфе. Необходимо вес же отметить, что для определения параметров _ ползучести 8 и 61 по результатам дренированных компрессионных - испытаний требуются продолжительные (несколько дней) и Доста- Рис* 118. График для определения Рис. 119. Реологическая кривая1 коэффициента затухания ползучести глинистого грунта при сдвиге: ПО In s/ph И t / — при давлении р=1 кГ/см2; 2—при давлении р=2 кГ/см2 точно точные измерения осадок испытываемых образцов грунта. Как было показано*, время наблюдений при определении параметров ползучести можно сократить примерно до одного дня, если определение производить по результатам недренированных испытаний (по закрытой системе) образцов не полностью водонасыщенных (газосодержащих) грунтов с иШерением порового давления в процессе испытания. Установившаяся ползучесть при сдвиге. Для многих подпорных сооружений, подвергающихся постоянному действию сдвигающих сил (набережные, плотины, ограждающие дамбы, подпорные стенки и т. п.), существенное значение приобретает установившаяся ползучесть грунтов при сдвиге. * Н. А. Цытович, 3. Г. Т е р - М а р т и р о с я я. О методике определения параметров ползучести. <Основания, фундаменты - и механика грунтов», 1966, № 3. Изменение во Временлотносительнойдеформации сдвига ношения абсолютной деформации к сдвигаемой толще грунта) действии постоянной сдвигающей нагрузки изобразится крш подобной рис. 113, а (необходимо лишь вместо деформации от сительного сж&тия е откладывать деформацию относительна сдвига «г»), и в общем виде может быть описано уравнением Г — Гигн -f* О (О) где Гмгн — мгновенная (восстанавливающаяся) деформация сдв га; ' «(f) —мера ползучест (нелинейная функция От t), опйсыва щая как затухающую, так и установившуюся часть д формаций сдвига. Деформации затухающей ползучести при сдвиге могут бы. описаны уравнением, подобным уравнению (П.38), деформац же пластично-вязкого течения’как наиболее опасные для подпо ных сооружений требуют более детального их освещения. Если по одной оси (вертикальной) отложить относительну' * (на^ единицу сдвигаемой толщи) скорость деформаций при СДЬ". ге г, а по другой (горизонтальной) —■ величину сдвигающих на пряжений т, то будем иметь так называемую реологическую кри вую при сдвиге (рис. 119). На этой кривой можно установить тр характерных участка: Ощ — начальное предельное сопротивление сдвигу (п Н. Н. Маслову, порог ползучести при сдвиге); аia2— начальны" участок ползучести и а2а3 — установившееся пластично-вязкое те* чение. /. ■ ■ ■■■■ "3 По рис. 119 для стадии установившегося пластично-вязкого те-; •чения Ti — То = г tg v. • Обозначив t)=tgv — коэффициент вязкости, соответствующи данному физическому состоянию грунта; то —начальное сопротивление сдвигу, получим = то + rjf. (VI.8 Это и есть уравнение у#гановившегося пластично-вязкого течения Бингама — Шведова, применимость которого к глинистым грунтам в широком диапазоне изменения их влажности (консистенции) доказана опытами многочисленных исследователе* (П. А. Ребиндера и его учеников, Н. Н. Маслова, М. Н. Гольд штейна и др., а также в МИСИ: Э. В. Костерина, Н. В. Жукова А. Ш. Патвардхана и др.). Так как относительная скорость (на единицу толщины сдвигае мого слоя) деформаций сдвига v ^ то скорость смещений’при сдвиге v будет равна 1i — Те v = г, (VI.9>- Ч где z — мощность сдвигаемого слоя грунта; .(т< —to) — приращение сдвигающего напряжения (сверх на-_; чального). Следует отметить, что в расчетах за величину начального сопротивления сдвигу следует принимать предельно длительное сопротивление сдвигу, т. е. полагать то=тдл. : Если рассматривать плоский сдвиг на некоторой глубине слоя грунта z, то вместо т< следует подставить величину %гх и вместо то-то*: Т*Х То*.... о* =------- Z,--------------------- (VI.9') И При расчете скорости д^ещ^нйй подпорных сооружений по методу Н. Н. Маслова, («Оеновы'%еханякй грунтов и инженерной геологии». Изд-во «Высшая шкода», 1968) величина xzx определяется по теории линейно деформируемых тел, а начальное сопротивление сдвигу — порог ползучести То* — соответствует предельному сопротивлению сдвигу при недренированном и неконсолидированном состоянии грунта данной влажности. Для условий плоской задачи 2 щ (bt Ьг \ тст = — I aretg — - ------1, я V z гг 4-b2 • z24-b2 где q — горизонтальная равномерно распределенная нагрузка; то* >(сг -f- v<?)tg ф» + с,., где а—среднее для рассматриваемого слоя грунта сжимающее можно принимать равным внешнему давлению р)* ~ фи — угол внутреннего трения при недренированном и неконсо- с0 — структурно-необратймОе (хрупкое, кристаллизационное) .Определив далее глубину активной зоны установившейся пол- 0 = acrtgT" R а + Ут) • <vl1o> Отметим, что вместо второго слагаемогов правой части (в квадратных скобках) можно вврдить среднее значение для рассматриваемого слоя грунта предельно длительного сопротивления сдвигу Тдл. ' Изменение вязкости грунтов в процессе сдвига. В выводе формулы (VI. 10) коэффициент вязкости принят постоянным. Однако, как показали дальнейшие исследования (Н. Н. Маслова, С. Н. Сот- жикова и др. в ЛИСИ, С. Е. Могилевской во ВНИИГе, А. III. Пат- вардхана и наши в МИСИ и др.), коэффициент вязкости ц значительно меняется в процессе пластично-вязкого течения глинистых.грунтов. Е!сли принять изменение коэффициента вязкости по прёдложен- ной Н. Н. Масловым формуле ip — т]к — (Лк — Ло) е_г*. тде т]о и т]к — начальный и конечный коэффициенты вязкости глинистого грунта; г — параметр, отражающий свойства грунта и равный - т=—-In----- —, t Лк—Л« то для смещения подпорных сооружений, принимая во внимание, d%, что скорость смещения v = — (где X — смещение — сдвиг соору- dt жения), будем иметь следующую зависимость: -[( X t -| In Лк ГТ]к 0 tgфш+ CcJI X 1. [лк—-(л к- Ло)]е-т< 1 Ло (VI.11) Сопоставление результатов длительных наблюдений ВНИИГа за сдвиговыми смещениями подпорных сооружений (например, Фархадской ГЭС) с данными расчета (С. Е. Могилевской) по формуле (VI.11) дало хорошие результаты. § 3. УЧЕТ ПОЛЗУЧЕСТИ ГРУНТОВ ПРИ ПРОГНОЗЕ ОСАДОК СООРУЖЕНИИ При расчетах осадок оснований сооружений (их величины и протекания во времени с учетом ползучести грунтов) важно установить, когда применять ту или иную теорию деформаций грунтов:' одну ли теорию ползучести, или с одновременным учетом фильтрационной консолидации, или с учетом сжимаемости поровой воды, структурности грунтов и т. п. - Здесь в первую очередь необходимо рассмотреть значение двух основных факторов: природной уплотненности и степени водонасы- щенности грунтов. Для грунтов текучепластичной, а также мягкопластичной консистенции (по классификации СНиПа), которые содержат в своих порах воду, свободную или слабо связанную с минеральным скелетом грунта, гидравлически непрерывную и с пренебрежимо малыми структурными связями (неуплотненные суглинки, супеси,, весьма мелкие пески, илы и слабые глины ниже уровня грунтовых вод), будет применима классическая теория фильтрационной консолидации, однако только для первой ступени нагрузки или при однократном загружении. Если же и эти виды грунтов будут предварительно уплотнены некоторой нагрузкой, то при следующих ступенях нагрузки они уже будут обладать возникшими при первом загружении структурными связями (преимущественно водноколлоидными) и тогда в расчетах осадок оснований сооружений необходимо учитывать структурность грунтов: неполную передачу давления на поровую воду в первый момент загружения ({5в<1), структурную прочность (Цстр>0) и начальный градиент напора (t’o>0). В подтверждение сказанному приведем некоторые результаты опытов 3. Г. Тер-Мартиросяна * в МИСИ (табл. 34) по исследованию вторичной консолидации (ползучести) образцов саратовской глины (/„=0,98; ууд=2,78; ^ = 68%; Wp=32%). Таблица 34
Как видно из приведенных данных, при первой ступени нагрузки точно соблюдается положение Терцаги — Герсеванева о полной передаче внешнего давления на поровую воду в первый момент загружения; доля деформаций ползучести составляет незначительною часть от о'садки, обусловленной фильтрационной консолидацией. Однако чем более будет уплотнен глинистый грунт, тем большая доля всей осадки обусловливается ползучестью скелета грунта, достигая десятков и до двух-трех сотен процентов (в рас- * 3. Г. Т е р - М а р т и р о с я н, Н. А. Ц ы т о в и ч. О вторичной консолидации глии. «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1965, № 5. I
liik- 14- I? ■m 1 ’rJi ШЖ сматриваемом примере до 165%) от осадки при *филътр%циойио§ консолидации. '.; г Для глинистых грунтов тугопласгичной, полутвердой и твер дой консистенции при описании их процесса уплотнения будет г--- недостаточно фильтрационной теории консолидации, так как эти грунты с самого начала загружения существенно влияет* из структурность и деформируемость всех компонентов, особенно пол| аучесть скелета грунта. I Весьма существенное значение для применимости тех или ит решений теории консолидации и ползучести грунтов для расчета осадок оснований сооружений имеет степень водонасыщения (| ; СНиПу,- степень влажности) глинистых грунтов, определяема коэффициентом водонасыщенности /в (см. гл. I). В зависимости от степени водонасыщенности грунтов и завер-| щенностн процесса фильтрационной консолидации следует рв сматривать их по-разному: 1 — как однокомпонентную (или кв,Щ зиоднофазную) систему частиц; 2 — как двухкомпонентную (Гр} товую массу) или, наконец, 3 — как трехкомпонентную систему;? Кроме того, могут иметь место и переходные системы, например когда трехкомпонентная или двухкомпонентная система с течение ем времени (например, при высыхании) переходят в однокомпо*^ нентНую или квазиоднофазная в процессе уплотнения и ползуче сти переходит в двухфазную или многофазную и т. п. Решения для основных систем уже получены, а для переходнш требуется дополнительное опытное определение условий перехода одной системы в другую. Как показывает, соответствующий анализ, решения, полученные для однокомпонентных, точнее квазиоднофазных, систем, можнс применять в следующих случаях: при чистонесчаных и грубоске-1 летных сухих грунтах, грунтах ' неводонасыщенных (по, СЦиПуД влажных, ко ненасыщенных — /в<0,8б), а также водонасьпценны‘х| почти полностью, но содержащих в очень небольшом количес газы (практически; Meritee 1%, т. е. при /в^0,99) при условий полного завершения процесса фильтрационной консолидации. Необ-? ходимйгми. характеристиками деформируемости грунтов' в этом? случае будут лишь параметры ползучести б и 6i. решения, получаемые для двухкомпонентных и квазидвухц нЬгх1ййсТем:;(напрнм.ер, по «теории,грунтовой массы», «теории объ-| ^МЦкх.'хй^»)‘,.‘будут справедливы для полностью водонасыщенныЩ: грувтбв но с учетом ползучести скелета (характеристик! б И и структурности грунтов (коэффициентов начального noporj -вого давления р0<1 и начального градиента напора io>0). Решения задач трехфазных водонасыщенных систем являются! наиболее общими и их следует применять при водонасыЩенн6стн| глинистых грунтов /в>0;9 с учетом ползучести скелета грунта (ко-| эфф'ициентов бй б,), сжимаемости поровой воды (коэффициента! av) и природной структурности груитов (коэффициентов рц й -Последний предел-коэффициента водонасыщенности. (/в«0,9), мы устанавливаем предварительно на основании опытов М. В. Малы-»
шева,~ который показал, что при степени- водонасыщенности, На рис. 120 приведены кривые консолидации и ползучести об- рассчитанная с одновремен- . Приведенные данные Следует отметить, что переходить в другую.. Одномерная задача теории ползучести квазиоднофазных, двухфазных и многофазных грунтов. Рассмотрим одномерную задачу, т. е. задачу определения осадок (вертикальных перемещений) слоя Грунта при сплошной нагрузке, если сжимаемый слой будет представлять собой различную с точки- зрения расчета систему частиц., 1. Для квазиоднофазной (а также однокомпонентной) системы определение осадок отдельного серя грунта решается в предположении, что осадка происходит только за счет ползучести скелета грунта, характеризуемой некоторым ядром ползучести по теории Наследственной ползучести. Как отмечалось ранее [формула (11.39)], наиболее оправдывав-
Рис. 120. Кривые консолидации и ползучести образца саратовской Глины (давление р=2 кГ/см2, высота слоя А=4 см; коэффициент относительной сжимаемости а0 =0,0775 см2/кГ и коэффициент фильтрации Аф =2* 10-7 см[мин) * См. сноску на стр. 241.
мым на практике и удобным ядром ползучести будет, K(t—tо) = где 6 и 5i — параметры ползучести, определение которых подробно описано в,предыдущем параграфе; - t и tQ текущийй начальный отсчеты времени. ? Так как ядро ползучести, представляет собой скорость пблзуче- сти грунта при постоянном единичном напряжении, то ползучесть скажется лишь на протекании осадок во времени, а полная стабилизированная осадка грунтов, в случае, одномерной задачи будет, иметь прежнее выражение, т. е. su = ha0Kp, (V.9IV) где аск — коэффициент относительной сжимаемости скелета грунта при ползучести. Как вытекает из рассмотренной в предыдущем параграфе методики определения параметров аатухающей ползучести и как было* отмечено нами ранее (журнал «О. Ф. и М. Г.», 1965, № 5), коэффициент относительной сжимаемости скелета грунта при ползучест аск можно выразить уравнением аСк = ао' + а;'(1-е-«‘‘), ;' (VI. 12)' где а0' и а0" — коэффициенты первичной и вторичной консолидации грунта,. или... ' Нек = Ао [ 1 + ~7"(1 — e-6lt) ]. (VI.12') О А так как, согласно формуле (VI.7) у 8 _ а0 О то, подставляя выражение (VI.12) в (V.9IV), получим, что для ква- зиоднофазного, а также однокомпонентного грунта протекание осадки ползучести во времени будет описываться выражением St = hatр [ 1 + i-(l _ е-М)]. (VI. 13) Отметим, что в случае действия местной нагрузки (от фундаментов сооружений) вместо величины Л необходимо подставлять значение эквивалентного слоя h9 [формула (V.51)]. , 2. Для двухфазной системы грунтов общее решение совместной задачи теории ползучести и консолидации получено Ю. К. Зарецким* на основе обобщенной модели объемных сил * Ю. К. 3 а р ец к и й. Теория консолидации грунтов. Под ред. Н. А. Цы- т о в и ч а. Изд-во «Наука», 1967. (Флорина— Био) с учетом взаимодействия фаз грунта, изменений во времени общего напряженного состояния в любой точке грунта и добавочных давлений в паровой воде, а также неполной передачи внешнего давления на сжимаемую поровую воду. Это решение для одномерной задачи записывается в следующей форме:* Г * т st — ha0p\ 1-f- f K(t — t0)dt0 — L • 0 8 m=°° 11 2 (VU4) m= 1; 3;... где функция ползучести с учетом взаимодействия фаз и принятого по уравнению (11.39) ядра ползучести определяется выражением /я т\г. -№Yct 8 е”''“ "-е-м Ф(0=е {2h> •- 7^, 4 Л (VI. 15) н i (пт \ cv I 2А / \ где cv = —— — коэффициент консолидации двухфазного грунта; ЯоУв ■ 2h — толщина слоя грунта при двустороннем дренировании; б и 61 — параметры ползучести. Как было предложено нами ранее (см. «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1965, № 5), формулу для осадки двухфазных грунтов можно представить в следующем весьма простом виде: st = ph[ ао t/0nepB + а'о U?0P ], (VI.16) где t/™pB и t/0nTOp —соответственно степень первичной и вторичной консолидации грунта. Таким образом, величина осадки во времени состоит из двух слагаемых: первичной осадки и вторичной. Степень первичной консолидации t/”epB определяется прежним выражением UFРв=1 L v —е {2h>c\ (V.19") It2 Jmd m2 m-l; 3;... а степень консолидации вторичной £/отор и суммарной (за счет фильтрационной консолидации и одновременно ползучести скелета * Н. А. Цытович, Ю. К. Зарецкий [и др.}. Прогноз скорости осадок оснований сооружений (консолидация и ползучесть многофазных "Грунтов). Стройиздат, 1967. 'Грунта t/J=St/,s«,) —= по формулам, полученным Ю. Д. Зарецки tnm \*. 'МтМ- игр= я* . у ± m5 и—1; 8... е~*># /пт у* Ы) (VI. 17 */* + ^-(/а Ol втор (VI. 18).. 1 + 6i Как пример на рис. 121, а приведены графики изменения сум*. марной степени консолидации Uо, а на рис. 121, б—изменений на-; парной функции Hh,t для слоя грунта двухфазной системы толщи*- ной 2h при равномерном распределении уплотняющих давлений по глубине, характеризуемого параметрами ползучести бГ= 0,1 [-^rj и б= 1,0 < т'Де [ -р-] — заак размерности параметров в любых единицах времени. Графики даны для нескольких значений- _ • я2с„ Г 1 1 На графике рис. 121, а нанесены также кривые (пунктиром) степени консолидации без учета ползучести скелета, грунта, сравне-. ние которых с графиками суммарной степени консолидации пока степени консолидации особенно велики, Графики рис. 121; б позволяют вычислить для рассматриваемых соотношений величину порового давления по формуле Pw — pHh, t> где р — величина внешнего давления; Hh,i — напорная функция, определяемая по формуле ■ та»оо 4 2
причем ф(0 соответствует выражению (VI. 15). Отметим, что для! более детальных расчетов суммарной степени консолидации слоя' грунта в условиях одномерной задачи составлены подробные вспомогательные таблицы*. * См. Н. А. Цытввич,. КХ’ К. 3 а рецк ий [и др.].- Прогноз скорости., осадок оснований.сооружений, гл. VII. Отройиздат, 1967. *., 6 -• 1 ции Uо (а) и напорной функции Hh’t ~(б) для ^ ' >г. s?; одномерной эадачи равномерного сжатия слоя '. ’ грунта между двумя дренирующими поверхностя- ;й> ■■.'■г ми при значениях.фактора времени:~ / — M-0,l£— j; г-м-0.01 3 - М-O.OOl £ — j у При значениях суммарной степени консолидации Щ > 0,2 в Сражениях ^V.|-9) и (VI.17) (для первичной.и вторичной-степени * пЬцсолидации) можно ограничиться первым членом ряда. Тогда для „грунта.двухфазной системы в условиях одномерной задачи при равномерном распределении уплотняющих' давлений по глубине (сплошной нагрузке) будем иметь Формула {VI.21) позволяет без особых затруднений рассчита осадку двухфазного грунта для любого момента времени с учето ^взаимодействия фаз и ползучести скелета. Для трехфазной системы в настоящее время получено решение лишь для грунтов достаточно влажных, но не полностью, водонасыщенных: при коэффициенте водонасыщенности /в, изме~; няющемся в пределах 1^/в>0,95. ч Для определения осадки, соответствующей любому времени f (т. е. st), одномерной задачи консолидации и ползучести не полностью водонасыщенны'х грунтов (с газосодержащей поровой водой) исходной будет зависимость, описываемая выражением (VI.21), однако при другом значении, коэффициента консолидации сю, равном cw, определяемом выражением (V.31), т. е. Сцц HqYb \ Ро, с введением во второй и третий члены числителя формулы (VI.21) множителя В, равного согласно формуле (V.33) 1 I о 1 -f НРстр do а именно 1 — й-'е^ф-fi Л * «ч Я2 . st=ha,p ■ Я' е-м<_е-г8,< (VI.21') Инженерный метод прогноза суммарных осадок уплотнения и ползучести оснований фундаментов сооружений. Как было подробно рассмотрено в гл. V, § 6,-при определении осадок фундаментов определенной жесткости и определенной площади передачи давления от сооружения на грунт с, достаточной для практических целей точностью-пространственную Задачу с помощью метода эквивалентного слоя можно свести к эквивалентной одномерной задаче, но при треугольной эпюре уплотняющих давлений с основанием, равным на уровне подошвы фундаментов удельному давлению на грунт р, и высотой, равной глубине активной зоны сжатия Ла. В = Напомним, что при определении глубины активной зоны сжатия [максимальное значение которой равно 2йэ, где ha'— мощность экви валентного слоя грунта, определяемая по формуле (V.51)] учиты- Таким образом, при действии местной нагрузки на грунт (от 1. Для случая двусторонней фильтрации (когда вода имеет дре- Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|