Файл: Скотников В.А. Основы теории проходимости гусеничных мелиоративных тракторов [учеб. пособие].pdf

ным отрезком кривой нагрузка — осадка (см. рис. 2.15). Когда нагрузка превысит некоторое критическое значение, в торфяном грунте возникают необратимые структурные деформации среза по периметру штампа и сжатие грунта под штампом. В резуль­ тате этого непосредственно под штампом начинает образовывать­ ся уплотненная зона грунта, физико-механические свойства (плотность, влажность) которого изменяются. Зависимость меж­ ду нагрузкой и деформацией становится нелинейной.

Таким образом, торфяной грунт в отличие от минеральных работает на срез и сжатие, а следовательно, деформация должна зависеть от формы и раз­ меров штампа, что подтверждается результатами исследований (рис. 2.4).

Как видно, деформация торфяного грунта по мере роста от­ ношения периметра штампов и их площади уменьшается.

Интересно отметить, что при удельных давлениях до 0,5— 0,6 кг/см2 наблюдается прямая зависимость между осадками штампа и отношениями периметра его к площади. При давлениях свыше 0,5—0,6 кг/см2 прямолинейный характер зависимости на­ рушается, что может быть объяснено образованием уплотненно­ го ядра под подошвой штампа.

50

После образования уплотненного ядра осадка будет в ос­ новном определяться способностью торфяного грунта сопротив­ ляться внедрению в него плотного ядра, т. е. деформацией вязкопластичного течения.

В заключение следует отметить, что описанная схема раз­ вития осадок торфяных грунтов до некоторой степени условна. Фактически все перечисленные факторы, обусловливающие ха­ рактер развития деформаций, действуют одновременно. Однако на определенных стадиях деформирования преобладающее зна­ чение имеют те или иные явления, которые в основном и опреде­ ляют величину осадки штампа.

§ 2.3. Виды деформаций торфяных грунтов

Проведенные многочисленные экспериментальные исследо­ вания по вдавливанию плоских и сферических штампов показа­ ли, что в торфяных грунтах под действием нагрузки имеют место

в результате вытеснения воды и воздуха. Следствием этого про­

рушения внутренних связей. Явление релаксации сил сцепления, как показано выше,, приводит к снижению сопротивления торфя­ ных грунтов нагрузкам при длительном их воздействии.

В зависимости от того, какой процесс в торфяном грунте 'бу­ дет преобладать, в нем будет иметь место либо деформация уп­ лотнения, либо деформация вязкопластического течения (ползу­ честь), обусловленная сдвигами твердых частиц.

Если нагрузка на грунт не превышает определенного преде­ ла (так называемый предел длительной прочности), то расслаб­ ление компенсируется упрочнением и деформация затухает. Если же расслабление не компенсируется упрочнением —- развиваются деформации вязкопластического течения, вызывая со временем полное нарушение условий прочности торфяного грунта.

торфяных грунтов, деформация последних может быть разде­ лена на следующие виды.

а также упругим сжатием воды и воздуха, содержащихся в тор­ фе. Эта деформация может рассматриваться как упругомгновенная (ещ.,,), возникающая сразу же после приложения на­ грузки и исчезающая после снятия ее (рис. 2.5).

Упругая деформация торфа в основном зависит от его бо­ танического состава, степени разложения и влажности. С ростом

•9

51

степени гумификации торфа упругая деформация при прочих равных условиях падает.

С т р у к т у р н о - о б р а т и м а я (а д с о р б ц и о н и а я) д е- ф о р м а ц и я обусловлена изменением толщины водных пленок в контактах между твердыми частицами под действием прило­ женного внешнего давления. Эта деформация может рассмат­ риваться как эластическая (еэ) часть деформации упругого по­ следствия, развивающаяся во времени и исчезающая в резуль­ тате расклинивающего действия тонких пленок воды.

б

торфа, т. е.' изменением строения, сопровождающимся умень­ шением пористости и влажности торфяного грунта. Эта дефор­ мация протекает во времени, полностью необратима и может рассматриваться как остаточная часть eQ деформации послед­ ствия

во времени и может рассматриваться как вязкопластическое те­ чение ет , возникающее при давлениях (напряжениях), больших предела длительной прочности рлп- С течением времени нараста­ ние пластической деформации приводит к разрушению структу­ ры торфа, что соответствует переходу в стадию прогрессирующе­ го течения, которая заканчивается полным разрушением торфя­ ного грунта.

Безусловно, каждая из рассмотренных деформаций не про­ текает отдельно —они сопутствуют друг другу. Однако в зависи­ мости от величины и времени действия нагрузки тот или иной вид деформации имеет первостепенное значение. Например, при кратковременном действии нагрузки (р < рм) доминирующее

52

значение имеет упругая деформация, с увеличением времени действия нагрузки — деформация уплотнения или структурнообратимая.

Точно также преобладающее значение той или иной дефор­ мации зависит и от ботанического состава, степени разложения и влажности торфа. Уменьшение влажности торфа при прочих равных условиях приводит к росту упругой деформации и умень­ шению остаточной.

§ 2.4. Развитие деформаций торфяных грунтов во времени

Процесс деформирования торфяных грунтов при вдавлива­ нии жестких штампов сопровождается рядом сложных явлений механического и реологического* характера, протекающих одно­ временно, но в зависимости от удельного давления', проявляю­ щихся не в одинаковой степени.

В табл. 2.1 приведены результаты опытных данных по ис­ следованию развития деформации торфяных грунтов во времени. Как видно, с увеличением давления на штамп характер разви­ тия деформаций во времени меняется. Например, для сосновопушицевого торфа при нагрузках до 0,22 кг/см2 условная ста-

* Реология •—-наука о текучести вещества, раздел физической механики. В широком смысле реология включает теории упругости и пластичности, вводя в основные закономерности время как независимую переменную.

53