Файл: Общее мерзлотоведение..pdf

щее) напряжение; exii срх— сцепление и угол внутреннего трения. Выражение (VIII.20) показывает, при каком соотношении меж­ ду касательным и сжимающим напряжением произойдет разруше­ ние породы, и поэтому называется условием прочности. Графиче­

ски это условие отражено на рис. 61.

Сопротивления сдвигу [8, 9, 13], как и характеристики проч­ ности, изменяются в зависимости от длительности действия нагруз­ ки от мгновенного (наибольшего) So до предельно-длительного зна­ чения. Эти изменения подчиняются закону (VIII.17). Соответст­ венно меняют свои значения и сцепление сх и угол трения <рх по­ роды — от начального до предельного (см. рис. 61). Эти характе­ ристики связаны также с температурой. Однако если величина сцепления изменяется во времени и зависит от температуры весьма сильно, то угол трения, как показала Н. К. Пекаревская [13], меняется незначительно. Для песчаных пород угол трения ср можно

Т а б л и ц а 27

Предельно-длительная прочность смерзания пород с бетонными и деревян­ ными поверхностями фундаментов

173

рассматривать как постоянную величину, не зависящую ни от вре­ мени воздействия нагрузки, ни от температуры. Угол внутреннего трения достигает у песчаных пород 30—35°, у глинистых же он зна­ чительно меньше и им можно иногда пренебречь. В этом случае условие прочности породы (VIII. 20) примет вид

(V III.21)

где ох— сопротивление одноосному сжатию. Значения sx, сх и от изменяются от начальных, наибольших So,c0, оо до предельно-дли- тельных So,, Ст , Осо.

Сцепление породы может быть определено по методу Н. А. Цытовича [4] путем вдавливания шарика. Замеряя глубину вдавли­ вания шарика s в сантиметрах под действием нагрузки Р в кило­ граммах, можно вычислить сцепление по формуле

(VIII.22)

где d — диаметр шарика, см.

Поскольку глубина вдавливания меняется от начальной вели - чины s0 До конечной s, то соответственно и ст меняется от начально - го со до предельно-длительного с^, отвечающего стабилизирован­ ному погружению шарика Sco.

Изменяющееся во времени сопротивление сжатию может быть определено по. методу С. С. Вялова путем испытания на динамо­ метрическом приборе конструкции Вялова — Ермакова [11], схе­ ма которого изображена на рис. 62. Задавая натяжным устройст­ вом 7 начальное напряжение в образце, следят по индикатору за расслаблением напряжения в динамометре. Конечное напряжение будет соответствовать предельно-длительной прочности

174

Т а б л и ц а 28

Мгновенное и предельно-длительное сцепление мерзлых пород ненарушен­ ной структуры, кг/см2

Величины мгновенного и предельно-длительного сцепления приводятся в табл. 28.

Н е с у щ а я с п о с о б н о с т ь м е р з л ы х п о р о д . Проч­ ность и устойчивость основания сооружений характеризуется его несущей способностью. Для ее расчета используется обобщение характеристики прочности породы (зависящей от его сопротивле­ ния сдвигу), которая называется нормативным сопротивлением мерзлых грунтов нормальному давлению [2, 5, 14]. Значения этих величин приводятся в табл. 29.

Силы пучения. При промерзании деятельного слоя в нем раз­ виваются силы пучения, обусловленные увеличением объема про­ мерзшей породы. Различают нормальные и касательные силы пу­ чения (или выпучивания) пород.

Нормальные силы пучения действуют перпендикулярно пло­ скости смерзания породы с какой-либо конструкцией, например перпендикулярно подошве фундамента или поверхности стены подвального помещения.

Касательные силы пучения развиваются вдоль боковой поверх­ ности фундамента и лимитируются силами смерзания породы, скользящей вдоль неподвижного фундамента:

^пуч SyCTl

где sycT — устойчивые силы (прочность) смерзания. Значение мо­ жет быть определено на специальном приборе путем продавлива-

175

Т а б л и ц а 29

Нормативные сопротивления мерзлых грунтов нормальному давлению

яия стойки (модели фундамента), вмороженной в породу, причем скорость продавливания принимается постоянной и равной ско­ рости пучения в природных условиях [15]. Зависимость syoT от температуры породы, по Б. И. Далматову [15], определяется вы­ ражением

где t — значение температуры без учета знака; с и Ъ — параметры, значения которых для пылеватых супесей и суглинков следующие:

с;^0,3—0,4 кг/см2, 6?»0,10—0,15 кг/см2-град.

Однако наиболее достоверно значения касательных сил пучения $Пуч могут быть определены путем непосредственных наблюдений в полевых условиях, например, с помощью динамометрических установок [8].

Касательные силы пучения распределены по высоте фунда­ мента неравномерно, но ввиду отсутствия данных обычно прини­ мают среднее значение этих сил, отнесенное к единице площади боковой поверхности фундамента:

где Т — суммарная сила, выпучивающая фундамент; U — пери­ метр фундамента; /гакт — мощность слоя активной в смысле пуче­ ния породы, примерно равная 2/3 толщины деятельного слоя (в условиях «сливающейся мерзлоты»).

176