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

ных (глинистых) грунтов и объясняются поверхностными явле­ ниями на границе раздела твердой и жидкой фаз. Исследования Б. В. Дерягина показали, что пленки воды, имеющие толщину

менее 0,1 мк, обладают упругостью формы и прочностью на сдвиг. Вслед­ ствие этого передвижение воды в по­ рах диаметром менее 1 мк затрудне­ но из-за особых свойств тонких пле­ нок. Влиянием аномальных свойств тонких слоев воды и объясняется от­ клонение фильтрации от закона Дарси при превышении некоторого уплотнения давления.

Таким образом, при расчетах движения воды в торфе, имеющем поры малых размеров, необходимо применять изме­ ненный закон Дарси

§ 1.5. Сопротивление сдвигу

Сопротивление сдвигу — основная характеристика прочно­ сти грунта. Действительно, описанная выше (§ 1.3) закономер­ ность деформирования торфяного грунта и создание в нем но­ вого равновесного состояния существуют до тех пор, пока связи между частицами грунта не нарушаются. Под действием внеш­ ней нагрузки эффективное напряжение может достигнуть такой величины, что преодолеет внутренние связи между частицами, и грунт перестанет существовать как единая система связанных между собой твердых частиц. Произойдет нарушение сплошно­ сти грунта в некоторой области, а следовательно, нарушение

38

прочности и устойчивости всего массива грунта. Напряжение, при котором наступает разрушение связей, носит название пре­ дела прочности.

Большей частью, однако, торфяные грунты как основание со­ оружения или движущейся машины работают в условиях слож­ ного напряженного состояния, и в этих случаях понятие о пре­ деле прочности не может быть приложено непосредственно, так как поведение грунта зависит как от величины, так й от соотно­

сжатия, наиболее оправдана как теоретически, так и практиче­ ски теория предельных напряженных состояний (теория проч­ ности Мора).

Условие, при котором возникает состояние предельного равновесия на элементарной площадке скольжения, так назы­ ваемое условие предельного напряженного состояния определя­ ется соотношением между наибольшим касательным напряже­ нием 1 и нормальной составляющей напряжения а„ в момент, предшествующий сдвигу. В общем случае оно описывается нели­

В соответствии с общей теорией напряжений напряженное состояние элементарного кубика грунта, по граням которого дей­ ствуют главные напряжения а\>с>2>аз, можно выразить круга­ ми Мора (рис. 1.19). Заштри­ хованная площадь этого гра­ фика определяет координаты (Напряжений всех возможных сечений рассматриваемого эле­ ментарного кубика.

Из схемы следует, что через

Графически условие предельного напряженного состояния (1.47) отображается так называемой предельной кривой, оги-

39

бающей круги напряжений,' построенных при различных глав­ ных напряжениях оч и о3 . Для связных грунтов, к которым отно-

с— сцепление, определяемое прочностью внутренних связей между отдельными частицами и их агре­ гатами.

Если продлить предельную прямую до пересечения с осью абсцисс, то параметр с можно определить так:

Суммируя рг с напряжением от внешних сил и перенося на­ чало координат в точку О', получаем такое уравнение для опре­ деления сопротивления сдвигу:

40

Как видно из уравнения (1.48), силы внутреннего трения в грунтах пропорциональны нормальному давлению и характе­ ризуются углом внутреннего трения ср. Угол внутреннего трения зависит от формы и крупности частиц торфяного грунта, влаж­

так называемое структурное сцепление. Оно зависит прежде

б) сцепление, обусловленное силами молекулярного притя­ жения между частицами. Эта часть сцепления зависит от раз­ мера контакта между частицами, а также расстояния между ними. С повышением плотности торфа эта часть сцепления воз­ растает, являясь, таким образом, функцией давления (влаж­ ности) ;

в) сцепление, вызываемое действием капиллярных сил. Эта часть сцепления уменьшается с увеличением влажности торфа и исчезает при влажности его сверх полной капиллярной влаго­ емко сти.

ления. В свою очередь сцепление, определяемое как отрезок на оси абсцисс, включает также сопротивление трения. Поэтому, применяя линейную или какую-либо другую зависимость, опре­

грунта сдвигу, обусловленное внутренними связями, существую­ щими при отсутствии нормальной составляющей напряжения. Параметр же tgcp характеризует возрастание сил сопротивления сдвигу под воздействием нормального напряжения в результате сближения частиц и увеличения в связи с этим сил молекуляр­ ного взаимодействия. В практических расчетах нельзя отбрасы­ вать одно из слагаемых уравнения (1.48), а следует пользовать­ ся полным сопротивлением сдвигу грунта.

41