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

Рис. 2.14. Схема деформации поверхности грунта:

а—г — по теории линейно-деформируемого полупространства: д—з — по модели Черкасова — Клейна.

где С2 коэффициент постели, характеризующий деформируе­ мость при сжатии; коэффициент упругого сдвига;

Как видно, модель Пастернака основана на том, что мате­

местные деформации, причем общие деформации рассматривают­ ся как упругие, а местные — как остаточные, поэтому метод бо­ лее универсален.

После снятиянагрузки поверхность вне штампа восстанав­ ливается полностью, под штампом остается местная остаточная деформация (рис. 2.14).

63

Осадка круглого штампа в случае однородного полупро­ странства

Осадка поверхности в окрестностях штампа

где р — среднее удельное давление на штамп;

А— число твердости, кг/см2;

п— степень упрочнения;

1 - Й

Величины Ann называются механическими параметрами остаточных деформаций (по И. И. Черкасову) и являяются ком­ понентами связи между остаточной осадкой штампа и средним удельным давлением по его подошве

Выбор расчетной модели торфяного основания. Для выбора расчетной модели торфяного основания рассмотрим характер де­

восстанавливающиеся и остаточные деформации, так как после снятия нагрузки штамп не возвращается в исходное положение,

64

а под ним образуется вмятина, глубина которой определяется остаточной деформацией грунта.

В общем случае все три линии на графике обычно искрив­ лены, однако линия зависимости восстанавливающейся осадки имеет малую кривизну и может быть принята за прямую. Гра­ фик остаточных деформаций всегда нелинеен, и кривизна линии полной осадки штампа может быть объяснена нелинейной связью остаточных деформаций с нагрузкой.

Следует отметить, что для торфяных грунтов средней степе­ ни разложения роль восстанавливающихся деформаций в общей осадке довольно велика. Так, например, для древесно-тростни- кового торфа (R = 35—40%) восстанавливающиеся деформации •составляют до 50% от полной осадки штампа (табл. 2.3). С уве­ личением степени разложения доля восстанавливающихся де­

После приложения нагрузки, помимо перемещений самого штампа, наблюдаются сопутствующие вертикальные перемеще­ ния торфяного грунта за пределами нагруженной площади (см. рис. 2.2). После снятия нагрузки штамп подается вверх, наблю­ дается заметное, хотя и малое по величине, распространение в стороны остаточных деформаций. Таким образом, в основном остаточные деформации сохраняются под штампом и слабо про­ являются около него.

Сравнение общих деформаций торфяных грунтов, вычислен­ ных по формулам линейно-деформируемого полупространства Пастернака и "Черкасова — Клейна, с фактическими ( табл. 2.4) показывают, что лучшие совпадения с опытными данными дают расчетные формулы модели Черкасова — Клейна.

Таким образом, модель Черкасова — Клейна наиболее близ­ ко отражает свойства торфяных оснований (особенно для тор­ фяников средней степени разложения) как по характеру дефор­ маций, так и по совпадению с опытными данными.

Т а б л . 2.4. Перемещение точек окружающей поверхности торфа вблизи штампа

Уравнение кривой осадка — нагрузка. Результаты исследо­ ваний торфяных грунтов вдавливанием штампов свидетель­ ствуют о том, что связь полных и остаточных осадок штампа с нагрузкой носит нелинейный характер. Нелинейная, в частно­ сти степенная, зависимость между осадкой и нагрузкой свой­ ственна и минеральным грунтам (И. И. Черкасов, Н. В. Лалетин, А. С. Смирнов и др.).

Связь между полной осадкой и средним удельным давлени­ ем под штампом при вдавливании его в поверхность однород­ ного линейно-деформируемого полупространства выражается степенной зависимостью

(2-22)

где р — среднее удельное давление;

Справедливость формулы (2.22) для торфяных грунтов пол­ ностью подтверждается данными экспериментов (рис. 2.16): опытные точки, нанесенные в логарифмических координатах, хо­ рошо ложатся на прямые линии. Отклонения от степенной за-

66

висимости наблюдаются только после превышения нагрузкой предельного значения.

Исследования показывают, что число твердости и степень упрочнения зависят от 'времени воздействия нагрузки (табл. 2.6).

Это обстоятельство необ­ ходимо учитывать при оценке деформативных свойств торфя­ ных грунтов, и зависимость между суммарной осадкой и на­ грузкой выразится одночлен­ ным ' степенным уравнением, справедливым в пределах 0 <

<Р<рпр-

§ 2.7. Модули деформируемости торфяных грунтов

- Одна из основных задач расчета торфяных оснований — определение вероятной осадки сооружений или болотоходных машин, а также возможного крена при внецентренной нагрузке. Практически выполнить эту задачу трудно, так как в отличие от деформации однородных упругих тел расчет осадки сооружений на сжимаемых грунтах связан не только с оценкой упругой де­ формации грунта-, но главным образом с определением полных деформаций. Последние, как уже отмечалось выше, для торфя­ ных грунтов не подчиняются закону линейной зависимости от нагрузки, который является основой расчета деформаций в упру­ гих телах. Поэтому в настоящее время осадку сооружений рас-

считывают лишь приближенно, принимая условно вместо криво­ линейного характера нарастания осадки с нагрузкой прямоли­ нейный. В качестве основных физических характеристик исполь­ зуют модуль деформации Е и коэффициент поперечной дефор­ мации р, рассматривая грунты как линейно-деформируемую сре­ ду. Большое значение имеет в связи с этим правильное опреде­ ление модуля деформации, при котором искомая осадка, уста­ навливаемая на основе линейной зависимости деформации от нагрузки, ближе отвечала бы действительной ее величине, по­ лучаемой при нелинейном характере. Это приводит к необходи­ мости определять модуль деформации при таких давлениях, ко­ торые соответствуют эксплуатационным нагрузкам на торфяной грунт.

Наиболее точные значения модуля деформации получаются при .испытании грунтов пробными нагрузками (вдавливанием штампов). Модуль деформации в этом случае удобно опреде­ лять по формуле

Опыты показывают, что с увеличением нагрузки модуль пол­ ной деформации торфяных грунтов уменьшается: резко при дав­

68