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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

а,

равном

+ 1

и 1 соответственно. Графики

IIъ — f(II0)

 

получены

по

результатам опытов при Іа

= 6

кгс/см2

и

а

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

е ІО'2

Рис. 1.10. Графики

зависимости

между инвариантами деформаций

и напряжений

 

 

 

 

Влияние пространственного напряженного состояния (параметра а) 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

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