Файл: Абелев М.Ю. Слабые водонасыщенные глинистые грунты как основания сооружений 8-й междунар. конгресс по механике грунтов и фундаментостроению.pdf

тельном напряжении через определенные промежутки времени измеряли суммарную деформацию сдвига, сум­ марную вертикальную деформацию и поровое давление в разных точках образца. Деформацию сдвига опреде­ ляли при помощи оптиметра с точностью измерения 0,5 мк. Точность измерения порового давления составля­ ла 0,01 кгс/см2.

Было замечено, что скорость деформации сдвига в процессе нагружения увеличивается, а после его окон­ чания постепенно уменьшается до определенной величи­ ны в зависимости от напряженного состояния (рис. 1.13). Как видно из рисунка, начиная с определенного момен­ та времени, характерного для данного вида грунта и его напряженного состояния, наступает стадия течения,

вкоторой скорость можно считать постоянной.

Впроведенных опытах угол перекашивания прини­ мался небольшим (до 7°), так как при дальнейшем уве­

личении угловых деформаций в приборах нарушилось бы однородное напряженное состояние всего образца грунта.

Впроцессе перекашивания образцов было установ­ лено, что при нагружении образцов и в ходе деформации сдвига в образцах развивается поровое давление. При испытаниях по открытой системе поровое давление уменьшается во времени, обычно падая до нуля. Однако

53

Г i 0 ' e .

во.

60\

го\

Рис. 1.13. Изменение скоростей деформации сдвига Y слабых водо­ насыщенных глинистых грунтов на приборе перекашивания во вре­ мени

/ _ бентонит (паста), 8=2,6; 2—ил из Каширы, 8— 1,4; 3 —каолинит (паста),

Рис. 1.14. Зависимость между скоростью деформации сдвлга у и но­ ровым давлением и на приборе перекашивания

/ — значения порового давления у поверхности образца; 2 — значения порового давления в середине образца

54

в ряде случаев наблюдается остаточное норовое давле­ ние (в некоторых опытах отрицательное). Это явление было характерно для грунтов с начальным градиентом напора. В опытах установлено, что максимальному зна­ чению порового давления и соответствовал период, при котором скорость деформации достигала максимальных значений (рис. 1.14). Процесс течения с практически постоянной скоростью наблюдался, когда поровое дав­ ление снижалось до нуля.

Величина порового давления и скорость его сниже­ ния в образце глинистого грунта зависит от его напря­ женного состояния, пористости, минералогического со­ става, физических свойств и др. Хотя поровое давление и зависит от скорости нагружения, однако в значитель­ ном интервале скоростей максимальная величина поро­ вого давления меняется мало. Так, при увеличении ско­

жениях в образцах грунта поровое давление увеличива­ ется при возрастании напряжения сдвига.

В результате экспериментов, проведенных на прибо­ ре перекашивания, можно получить данные о напряжен­

положением А. Надаи о совпадении главных осей на­

Построим круг Мора для скоростей деформаций по методике, предложенной К. РоЪко [60]. Обозначим де­ формации буквой е, скорости деформаций е, линейную деформацию в вертикальном направлении еѵ , деформа­ цию сдвига (угол) у, а скорость деформации сдвига у. Так как в процессе перекашивания горизонтальные раз­ меры образца не меняются, то горизонтальная линейная деформация будет равна нулю, а скорость вертикальной деформации больше нуля \'е0 Ф 0). Поэтому точка Я на рис. 1.15 с координатами О+ѴгѴ показывает скорость деформации в горизонтальном направлении, а точка M

55

с координатами ех деформации в вертикальном направлении. Центр С круга Мора для скоростей деформаций является серединой отрезка ѴН, а на этом отрезке, как на диаметре, строится круг Мора. По кругу можно определить угол *ф между горизон­ талью и направлением главной наибольшей скорости деформации еМакс> а также скорость деформации в лю­ бом направлении. Максимальная скорость деформации сдвига у м а к с возникает на плоскостях, которые образуют угол величиной Ѵг ß с вертикальной осью.

Из допущения, что главные оси напряжений и дефор­ маций (скоростей деформаций) совпадают, следует, что круги Мора для скоростей деформаций и напряжений подобны. Поэтому, зная нормальные и касательные на­ пряжения из опыта на перекашивание, при которых ве­ личина порового давления достигает максимальных зна­

Принимая другое нор­ мальное напряжение для образца-близнеца, выре­ занного тіз одного моно-

лита, проводим второй опыт и строим по аналогии второй круг Мора на этом же графике. По полученным в эффек­ тивных напряжениях кругам Мора проводим касатель­ ную, которая определяет параметры сдвига ср и с для данной скорости сдвига. Если провести ряд опытов на

56

перекашивание с различными скоростями сдвига, то можно установить зависимость между характеристиками прочности (углом внутреннего трения и сцепления) и различными скоростями сдвига. По опытам можно уста­ новить зависимость между напряжениями и деформа­ циями.

Т, пес/см2

бѵ = 2ßB

Рис. 1.16. Круг Мора для напряжений, построенный по результатам испытаний на приборе перекашивания образцов речного ила из райо­ на Каширы

Сопоставление результатов испытания исследуемых грунтов на приборе перекашивания с результатами ис­ пытаний тех же грунтов на срезных приборах и на стабилометрах показывает, что при испытании грунтов на приборах перекашивания угол внутреннего трения ока­ зывается на 1—2° меньше по сравнению с результатами испытания тех же грунтов на срезном приборе с предва­ рительным уплотнением грунтов такими же величинами давлений, как и на приборе перекашивания. Величина сцепления, определенная на обоих приборах, примерно

давлением и последующим испытанием образцов по за­ крытой системе с измерением порового давления).

При определении характеристик прочности грунтов основания в случае применения вертикальных песчаных

57

дрен с пригрузочной насыпью, а также песчаных и из­ вестковых свай и т. п. необходимо определять характе­ ристики прочности грунтов при их естественной пористо­ сти (по методике быстрого сдвига на срезных приборах или по закрытой системе на стабилометрах). Испытание следует производить при такой скорости нагружения, ко­ торую, вероятно, будут испытывать образцы грунта на данной глубине при возведении пригрузочной насыпи или других сооружений. Необходимо также установить изменяемость характеристик прочности в процессе кон­

действием песчаных или известковых свай либо пригру­ зочной насыпи. Необходимо также установить характе­ ристики прочности грунта на приборах прямого сдвига, стабилометрах и приборах перекашивания для опре­ деления прочностных характеристик грунтов после окончания процесса искусственного уплотнения основа­ ния. Скорость нагружения образцов в этих опытах должна быть равной скорости нагружения слоя грунта основания весом сооружения.

6. ПРОНИЦАЕМОСТЬ ГРУНТОВ

Для расчетов консолидации грунтов основания и из­ менения прочности грунтов во времени в процессе уплот­ нения, для расчетов осадок фундаментов и сооружений, а также для расчетов вертикальных песчаных и извест­ ковых дрен, песчаных и железобетонных свай необходи­ мо иметь достоверные данные о проницаемости грунтов. В общем случае коэффициент проницаемости грунта равен коэффициенту его фильтрации, умноженному на коэффициент вязкости жидкости, проходящей через грунт.

глинистых грунтов должна характеризоваться коэффи­ циентами фильтрации грунта до и после уплотнения основания, начальным градиентом напора (если филь­ трация происходит с отклонением от закона Дарси) и зависимостью начального градиента напора от коэф­ фициента пористости в процессе уплотнения грунтов ос­ нования. Для расчета вертикальных песчаных дрен, дре­ нажных прорезей, песчаных и железобетонных свай

58