Файл: Абелев М.Ю. Слабые водонасыщенные глинистые грунты как основания сооружений 8-й междунар. конгресс по механике грунтов и фундаментостроению.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 130
Скачиваний: 3
Образцы загружали малыми ступенями давления,
равными 0,05 кгс/см2. |
Это позволило |
исключить влияние |
||
скорости нагружения |
образцов и процесса консолидации |
|||
на результаты исследований прочности грунтов. |
||||
Эксперименты проводились следующим обр-азом. Из |
||||
монолита размером 0,7X0,7X0,7 м вырезали |
15—18 об |
|||
разцов-близнецов |
цилиндрической |
формы |
диаметром |
|
6 см и обжимали |
их гидростатическим давлением, рав |
ным 0,2; 0,5 и 1 кгс/см2, а затем увеличивали вертикаль ное давление до разрушения образца.
Другую партию образцов, вырезанных из того же монолита, после гидростатического обжатия указанным выше гидростатическим давлением разрушали, увели чивая горизонтальное давление при неизменном верти кальном давлении.
Результаты проведенных исследований показали, что параметры прочности грунта, определенные как по пер вой, так и по второй методике для илов второй разно видности (ф—4—5°), оказались практически одинако выми, что свидетельствует о несущественном влиянии промежуточного главного напряжения на параметры прочности грунта.
Для илов первой разновидности (<р = 20°) характе ристики прочности, определенные по первой и второй ме тодикам, оказались различными, что предполагает влия ние промежуточного главного напряжения на прочность грунта.
Для проверки проведенных исследований были по ставлены опыты по схеме чисто девиаторного нагруже ния образцов ила (оз. Сиваш) первой разновидности при сохранении постоянным в опыте после окончания гидро
статического |
обжатия |
параметра ц 0 |
= 4 - 1 ; |
—1 и |
ве |
личине гидростатического обжатия Іа |
= const = 6 и Іа |
= |
|||
= const = 9 кгс/см2. Опыты производились |
на приборе |
||||
трехосного |
сжатия |
конструкции |
Г. М. Ломизе, |
||
А. Л. Крыжановского, |
Э. И. Воронцова (1969 г.), допу |
скающем независимое регулирование трех главных на пряжений; относительные деформации измерялись по трем ортогональным направлениям.
Напряжения в опытах изменяли малыми ступенями, чтобы исключить влияние на измерение скорости нагру жения и незавершившихся консолидационных процессов. Результаты опыта иллюстрируются графиками на рис. 1.10 и 1.11.
48
Представленные па рис. |
1.10 |
зависимости II a~f(II |
а) |
||||
получены из опытов при / а |
= |
9 кгс/см2 |
и |
\іа, |
равном |
+ 1 |
|
и —1 соответственно. Графики |
IIъ — f(II0) |
|
получены |
по |
|||
результатам опытов при Іа |
= 6 |
кгс/см2 |
и |
\іа |
соответст |
||
венно равном + 1 , — 1 . |
|
|
|
|
|
|
|
Диаграммы / / е = / ( / / а ) |
|
подтверждают |
перекрестное |
влияние на деформацию формы слабого илистого грунта
девиатора напряжений |
и гидростатического обжатия. |
а) 1І6, кгс/смг |
щ I' Ю'т |
0 |
4 |
8 |
f2 |
16 |
1Іе ІО'2 |
Рис. 1.10. Графики |
зависимости |
между инвариантами деформаций |
|||
и напряжений |
|
|
|
|
Влияние пространственного напряженного состояния (параметра \іа) оказывается переменным. Оно сущест венно увеличивается при приближении образца к разру
шению, которое наступает |
при дІІа/дІІе=0, |
что под |
тверждает предположение |
о влиянии промежуточного |
главного напряжения на прочность илов второй разно видности.
Для поведения илов первой разновидности |
|
при де |
||||||||
формации |
характерно |
то, что сопротивление |
деформа |
|||||||
ции |
формы |
при параметре | i |
ö |
= + 1 |
больше, |
чем при |
||||
р.^ = |
— 1. Испытания песчаных |
грунтов, |
а |
также |
глини |
|||||
стых |
грунтов природной |
и нарушенной |
структуры дали |
|||||||
противоречивые с этой точки зрения результаты. |
||||||||||
На рис. |
1.10,6 |
представлены |
графики |
зависимости |
||||||
/g = |
Ф ( / / 0 ) . Эти |
зависимости |
применительно |
к |
слабым |
грунтам подтверждают дилатантные свойства дисперс ных сред, т. е. возникновение объемной деформации за счет действия девиатора напряжений. Причем объемная
4—1 |
49 |
деформация под действием девиатора напряжений име ет один порядок с объемной деформацией при гидроста
тическом |
обжатии. |
Влияние |
параметра |
|
р,а |
в данном |
|||||||||||
случае оказывается слабо выраженным. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Параметр |
прочности р |
определен |
|
в |
соответствии |
||||||||||||
с гипотезой |
прочности |
Мизеса — Шлейхера — Боткина: |
|||||||||||||||
а) |
|
|
|
|
У |
|
|
|
I7 ^Іпред = |
t g Р / „ + к . |
|||||||
|
|
|
|
|
а' |
|
|
Из полученных данных |
|||||||||
|
|
|
|
—<!? — ' — |
|
следует, |
что |
параметр р |
|||||||||
|
|
|
|
|
зависит от вида |
простран |
|||||||||||
|
|
|
|
|
w |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ственного |
|
напряженного |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
-0,5 |
|
|
|
0,5 |
Iß |
состояния. |
Отсюда |
выте |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
кает неинвариантность ус |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ловия прочности Мора для |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
описания |
прочностных |
ха |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
рактеристик слабого грун |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
та в наиболее общем слу |
|||||||||
|
|
|
|
|
> |
|
|
чае. Различие |
в |
величине |
|||||||
|
|
|
|
/ / s |
|
|
р при |
|
и,= + |
1 |
достигает |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
/ / |
|
|
|
10%. |
Зависимость |
пара |
||||||||
|
|
/ |
|
|
|
|
метра |
прочности |
ф от |
ви |
|||||||
|
|
|
|
2B? |
|
|
да пространственного |
на |
|||||||||
|
|
> |
|
|
|
|
|||||||||||
— |
|
/ * |
|
|
|
|
|
пряженного |
состояния |
по |
|||||||
|
л/ |
/ |
|
|
|
|
|
||||||||||
t/ |
|
|
|
|
|
|
лучена |
в |
соответствии |
с |
|||||||
|
|
|
|
24" |
|
|
теорией |
прочности |
Мора |
||||||||
/ f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
0*1 |
—• ст3 |
|
sin ф |
|
||||
f |
|
|
|
|
|
|
|
0-1+0-3+2 Ctg ф |
|
||||||||
|
|
-0,5 |
|
|
|
0,5 |
|
и приведена на рис. 1.11. |
|||||||||
Рис. |
I.П. |
Графики зависимости |
|||||||||||||||
Как |
видно из |
рисунка, |
|||||||||||||||
р = / > , |
|
(а) и Ф =F2 |
(ц) |
(б) |
описание |
прочности |
илов |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
оз. Сиваш |
|
(первой |
разно |
видности) уравнением предельного равновесия Мора так же выявляет неинвариантность данного условия к виду пространственного напряженного состояния. Различие в величине ф при и.= + 1 достигает в данном случае 54%- Проведенные исследования показывают, что различ ные слабые водонасыщенные глинистые грунты в зави
симости от |
своего |
происхождения, истории нагружения |
и свойств |
должны |
описываться различными теориями |
прочности. Для предварительных расчетов, вероятно, можно принять, что если угол внутреннего трения слабых
50
водонасыщенных глинистых грунтов по результатам ис пытаний на срезных приборах превышает 18°, то теория прочности Мизеса—Шлейхера—Боткина лучше удовлет воряет требованию инвариантности параметров проч ности к виду пространственного напряженного состоя ния по сравнению с гипотезой прочности Мора. Для сла бых же водонасыщенных глинистых грунтов, у которых угол внутреннего трения по результатам испытаний на срезных приборах меньше 10°, теория прочности Мора достаточно хорошо удовлетворяет требованию инвари антности параметров прочности.
Опыты, проведенные по указанной выше методике на засоленных илах, отобранных из основания резервуаров в г. Фао (Ирак), показали, что для этих грунтов, у кото рых по данным сдвиговых испытаний угол внутреннего трения равен 10—12°, полностью применима теория прочности Мора.
Многие специалисты в СССР и за рубежом [10, 24] считают, что при исследовании образцов грунта в сдви говых приборах и стабилометрах наблюдается неодно родное напряженное состояние образца, миграция вла ги внутри образца при его разрушении; разрушение ча сто происходит не по слабым сечениям образцов. В свя зи с этим для исследований грунта применяют приборы перекашивания, которые обеспечивают более однородное деформирование образца при длительном напряженном состоянии и, кроме того, позволяют изучать изменяе мость характеристик прочности грунта во времени.
В лаборатории МИСИ им. В. В. Куйбышева под ру ководством автора были проведены исследования грун тов на приборе перекашивания конструкции Ломизе— Гудкина—Жукова [29]. Прибор был несколько усовер шенствован — к нему присоединили датчики, позволяю щие измерять поровое давление в различных точках перекашиваемого образца в течение всего времени ис пытания. Прибор перекашивания представлял собой прямоугольную камеру для образцов размером 30Х71Х Х71 мм. Камера основанием опиралась на стол срезно го прибора конструкции Гидропроекта. Образец скаши вался в результате приложения к верхней части камеры горизонтального усилия, которое передавалось через штамп на образец. Задняя и передняя стенки камеры, закрепленные в основании, могли перемещаться вместе с образцом. Двумя боковыми стенками камеры служили
4* |
51 |
пластинки с отшлифованными поверхностями, уложен ные вплотную одна на другую. Пластинки входили в па зы передней и задней стенок и перемещались во время скашивания образца, обеспечивая деформации простого сдвига. В качестве приемных зондов для измерения но рового давления использовались медицинские иглы большого диаметра. Схема их расположения показана на рис. 1.12.
Рис. 1.12. Схема прибора перекашивания
Эксперименты проводились в комнате, в которой при помощи термореле поддерживалась постоянная темпе ратура.
На приборе перекашивания были исследованы об разцы слабых водонасыщенных грунтов из Каширы, Ар хангельска, Мурманска, а также водонасыщенные пасты
каолинита |
и |
бентонита. |
Физические |
свойства |
грунтов |
||||
Архангельска и Мурманска |
приведены |
ранее в табл. 1.4, |
|||||||
физические |
свойства |
грунтов Каширы, |
а |
также |
паст |
||||
каолинита и бентонита —• в табл. 1.5. |
|
|
|
|
|||||
Все исследуемые |
образцы |
имели |
начальную |
влаж |
|||||
ность, приблизительно равную |
влажности |
на |
пределе |
||||||
текучести этих |
грунтов. |
|
|
|
|
|
|
||
Образцы из пасты предварительно уплотняли давле |
|||||||||
нием 0,5 кгс/см2, |
а |
образцы речного |
ила — давлением, |
||||||
равным структурной |
прочности сжатия |
ила |
р с т р |
||||||
(0,2 кгс/см2). |
В процессе перекашивания образцы |
перво |
начально уплотняли нормальным давлением (равным давлению предварительного уплотнения).
Опыты на перекашивание проводились по следующей методике. К образцам-близнецам, вырезанным из одно го монолита, прикладывали постепенно возрастающие касательные напряжения. Нагружение производили ли бо условно-мгновенно (ступенями), либо струйкой воды,
52