Файл: Расчет конструкций убежищ..pdf

Г Л А В А IV.

РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ ПЕРЕКРЫТИЙ НА ДЕЙСТВИЕ ВОЛН СЖАТИЯ В ГРУНТЕ

1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ

На конструкции сооружений, расположенных в грунте, действие взрыва передается в основном в виде волн сжатия. Эти волны генерируются воздушной ударной волной. При движении в грунте изменяются основные параметры волны — величина давления, время нарастания давления и время действия. После подхода волны к конструкции происходит их взаимодействие, суть которого заключается в отражении волны от поверхности конструкции, приво­ дящем к повышению давления, и к последующему измене­ нию давления вследствие движения конструкции.

Для определения нагрузок на заглубленные защитные сооружения необходимо, следовательно, знать механизм распространения ударной волны в грунте и взаимодействия ее с деформирующейся конструкцией. Этим вопросам пос­ вящено довольно много работ. Наиболее полно они изло­ жены в книгах [40] и [52], в которых имеется также обшир­ ная библиография.

Изложим кратко необходимые для дальнейшего сведе­ ния о волновых процессах в сплошных средах—грунтах.

Обычно, учитывая относительно небольшие размеры конструкций заглубленных сооружений, считают, что фронт волны в грунте параллелен поверхности грунта. Это поз­ воляет ограничиться изучением наиболее простого плоско­ го одномерного движения. В этом случае все параметры волнового процесса зависят только от одной пространствен­ ной координаты и от времени.

Направим ось Oz внутрь грунта, а начало координат поместим на его поверхности. Перемещение в момент вре­

но, плоское одномерное движение среды описывается сле­

138

дующим уравнением, справедливым для любой сплошной среды независимо от величины перемещения и:

где р — начальная (при t — 0) плотность среды.

В дальнейшем будем рассматривать слой грунта неболь­ шой толщины без учета изменения плотности грунта с глу­ биной, т. е. принимаем р = const.

Свойства конкретной среды, в данном случае грунта, характеризуются законом деформирования (диаграммой деформации), устанавливающим связь между напряжением

который определяется экспериментальным путем.

Опыты показывают, что деформативные свойства не­ водонасыщенных грунтов, так же как и многих других материалов, существенно зависят от скорости деформиро­

робный анализ динамических диаграмм сжатия грунтов, основанный на обширных экспериментальных исследова­ ниях, имеется в книгах [40, 41, 53]. В руководстве по расче­ ту остаточных деформаций [54] изложена методика полу­ чения таких диаграмм и приведена принципиальная схема экспериментальной установки.

Приведем некоторые наиболее важные сведения о деформативных свойствах грунтов. На рис. 51 изображены типичные диаграммы сжатия грунта: динамическая — кри­

7 кгс/см2). Динамическая диаграмма обращена выпукло­

стью вверх, ^ < 0. Как будет видно из дальнейшего,

это имеет существенное значение для свойств распростра­ няющейся в грунте волны.

Кривые 1 и 2 соответствуют увеличению давления (т. е. нагружению). Уменьшение давления в грунте проис­ ходит в соответствии с пунктирными кривыми 3 и 4. При этом, как видно, после разгрузки в грунте образуются большие остаточные деформации, вызванные его уплотне­ нием. .

139

При практических расчетах обычно применяются упро­ щенные (расчетные) диаграммы сжатия. На рис. 52 изоб­ ражены такие типичные диаграммы (см. 140]): для нагрузки так называемая диаграмма Прандтля с линейным упрочне­ нием (1), для разгрузки линии 2—4, причем наиболее часто используется последняя линия, соответствующая разгрузке, происходящей при постоянной деформации. В этом случае расчетная диаграмма деформаций грунта характеризуется тремя параметрами: as, Е0, Ег.

Обычно вместо модулей деформаций Е0 и Е1 используются

но