Файл: Газиев Э.Г. Механика скальных пород в строительстве.pdf

контактов практически не происходит. Этому моменту со­ ответствует точка А на диаграмме рис. 34.

При последующем увеличении напряжения скальный массив работает как линейно-упругое тело с модулем уп­ ругости:

При определенном уровне напряжений происходит разрушение (обмятие) некоторых наиболее высоких и по­ этому претерпевших наибольшие деформации бугорков. Эти обмятая определяют величину не восстанавливае­ мых при разгрузке так называемых «пластических» де­ формаций.

Полевые исследования. Деформативность и прочность 'скального массива являются его механическими характе­ ристиками, которые зависят как от прочности и деформативности скальной породы, так и от степени и характе­ ра его трещиноватости. В качестве иллюстрации можно рассмотреть два крайних случая:

1)скальный массив, представленный каменной набро­ ской, у которой деформативность определяется в основ­ ном взаимодействием отдельных блоков или элементов через имеющиеся контакты, в результате чего деформа­ тивность массива существенно отличается от деформативности слагающих его блоков скальной породы;

2)монолитный скальный массив, практически лишен­ ный трещин и находящийся под действием значительных естественных сжимающих напряжений.

Из рассмотрения этих крайних случаев очевидно, что определение прочности и деформативности скального массива должно выполняться в основном в полевых ус­ ловиях на значительных объемах, включающих необходи­ мый комплекс составляющих скальный массив элементов (блоков и разделяющих их трещин).

Эти полевые исследования деформативности имеют первостепенное значение для оценки поведения сооруже­ ния на скальном основании.

58

ранения упругих волн и упругими характеристиками среды.

Определив на рассматриваемом участке скорость рас­ пространения продольных ѵр и поперечных ѵ8 упругих волн, возбуждаемых в массиве источником колебаний, можно вычислить так называемый динамический модуль упругости скального массива и коэффициент Пуассона по зависимостям:

59

для образцов известняка в створе арочной плотины Ингури. Кривая связи описана уравнением (84) с коэффи­ циентом а=7,5-10- 1 2 см*/кгс2.

Большим преимуществом сейсмоакустического мето­ да является его простота, невысокая стоимость и воз­ можность «прозвучивать» большие объемы скального массива в различных направлениях.

Следует, однако, отметить, что точность определения модулей упругости и коэффициентов Пуассона сейсмоакустическим методом сильно зависит от точности опре­ деления скоростей (скорости входят во все выражения в квадрате), что часто приводит к большим погрешностям.

Анхель Гарсия Ягуэ [35] показал, что если ц = 0 , 2 5 и погрешность его определения составляет 20%, а по­ грешность определения скорости продольной волны и объемного веса породы составляет 5%, то общая по­ грешность определения модуля упругости составит 53%.

М е т о д ш т а м п а , осуществляемый путем приложе­ ния нагрузки на скальную породу через штамп и замера смещений скалы, нашел весьма широкое распростране­ ние в инженерной практике.

Скальный массив аппроксимируется упругой и изо­ тропной средой, для которой справедливо следующее ре­

При использовании прямоугольного штампа величи­ на коэффициента его формы может быть определена в зависимости от соотношения сторон прямоугольника А и ß[22]:

При наличии по направлению стороны штампа В экс­ центриситета приложения силы появляется момент М,

60

замеряют в центре штампа, для чего в нем предусмат­ ривается соответствующее отверстие (рис. 36), а также на краях штампа и на свободной поверхности скалы в целях определения очертания «чаши» прогиба и ее со­ поставления с теоретическим очертанием. Для построе­ ния теоретического очертания чаши прогиба поверхности идеально упругой среды под круглым штампом радиуса R может быть использовано выражение [1]

Л/2

w = [4pR (1—\іг) лЕ\ [ / [ 1 — (r/R)* sin2 Ф] dtp, (88)

ô

где r — расстояние от рассматриваемой точки поверх­ ности до оси штампа при условии, что г мень­ ше R.

Для облегчения пользования уравнением (88) были подсчитаны значения входящего в него эллиптического интеграла

Для построения очертания чаши прогиба вне преде­ лов штампа, т.е. когда r>R, можно в первом прибли­ жении пользоваться зависимостью

На рис. 37 представлены результаты испытания, про­ веденного под руководством автора для определения мо­ дуля упругости конгломерата в основании опоры авто­ дорожного моста Метлак на автостраде Мехико—Вера­ крус (Мексика).

Как видно из диаграммы, нагрузка прикладывалась несколькими циклами нагружения и разгрузки, причем результаты четвертого и пятого циклов легли внутри петли гистерезиса третьего цикла, что свидетельствует о практической стабилизации процесса деформирования конгломерата в упругой зоне.

Модуль упругости определяется исходя из необходи­ мости удовлетворения следующих двух условий:

1) соответствия величины осадки под штампом вели-

62