title-icon
Яндекс.Метрика
» » Ползучесть образцов грунта при сверхнизких нагрузках

Ползучесть образцов грунта при сверхнизких нагрузках

Из практики гидротехнического строительства известно, что плотины из грунтовых материалов возводятся со скоростью 0,09— 0,4 м/сут, что соответствует нарастанию внешнего давления от 0,002 до 0,008 МПа/сут. Скорости возрастания напряжений в основаниях сооружений значительно меньше, поскольку имеет место их быстрое затухание по глубине грунтовой толщи. Указанные скорости во много раз меньше, чем скорости загружения образцов в лабораторной практике. Поэтому изучение условий протекания деформаций уплотнения во времени водонасыщенных и не только водонасыщенных глинистых грунтов при низких и сверхнизких нагрузках представляет большой научный и практический интерес.
Вопрос о влиянии скорости загружения на деформацию грунтов еще в 1936 г. рассмотрел К. Лангер, который показал, что чем ниже темп загружения, тем меньше деформация. К аналогичному выводу пришел и Н.Я. Денисов, а М.Н. Гольдштейн отмечал, что медленный рост напряжений в естественных условиях является причиной того, что сжимаемость грунта в указанных условиях меньше, чем в компрессионных приборах. Поэтому он предложил компрессионные опыты проводить над образцами большой высоты при ступенях давлений 0,01 МПа.
С.А. Роза и E.Н. Котов установили, что при достаточно медленном нарастании нагрузки фильтрационное уплотнение не будет иметь значения, и осадка грунта будет в основном вызвана деформацией ползучести скелета. Исследование влияния темпов нарастания внешней нагрузки на величину порового давления при сравнительно высоких значениях выполнено В.М. Павилонским. В докладе Г.А. Леонардса и П.А. Гиролта (Труды V международного конгресса по механике грунтов и фундаментостроению. Париж, 1961 г.) приведены результаты экспериментального исследования влияния величины ступени нагрузки и бокового трения образца о рабочее кольцо прибора на процессе одномерной консолидации. Установлено, что характер кривой деформация — логарифм времени зависит от отношения приращения нагрузки к предыдущей нагрузке и только при его больших значениях (для глин Мексико-Сити величина этого соотношения равна двум) рассеивание порового давления протекает по теории фильтрационной консолидации К. Терцаги.
Вопрос влияния способа загружения на деформации ползучести глинистых грунтов в 1956—1959 гг. изучал и автор. Им, в частности, установлено, что медленное ступенчатое загружение может способствовать изменению закономерностей деформирования, присущих глинистым грунтам при высоких темпах загружения и т. д., которые будут подробно рассмотрены далее. Здесь же будут рассмотрены результаты исследования влияния масштабного фактора на ползучесть водонасыщенных глинистых грунтов нарушенного сложения в состоянии пасты текучей и текучепластичной консистенций при сверхнизких значениях ступеней нагрузки, полученные автором совместно с Н.Г. Ахназаряном в 1962 г.
Испытаны образцы суглинка (w0=0,345; Sr=0,97), глины № 4—57 (w0=0,427; Sr=0,95) и часовъярской глины (w0=0,63; Sr=0,98). Для определения характера уплотнения грунтов и факторов, обусловливающих этот процесс, как и ранее, использована методика сопоставления кривых ползучести геометрически подобных образцов высотой 2 и 6 см, полученных при одностороннем дренаже. Образцы испытаны на ползучесть под действием возрастающих ступенями (0,00025 и 0,005 МПа) давлений, после предварительного их уплотнения в течение 11—30 дней под давлениями 0,0125 и 0,025 МПа при трехкратном повторении опытов. Точность замера деформаций 0,002 мм.
На рис. 40 показаны кривые ползучести часовъярской глины для отдельных ступеней нагрузки, а также схема ее загружения. На этом рисунке для наглядности даны абсолютные значения деформаций, приведенные к высоте 2 см.

Сопоставление кривых деформация — время образцов высотой 2 и 6 см всех испытанных грунтов показало, что они в основном практически совпадают, а имеющиеся между ними расхождения не превышают точности замера деформаций. Что же касается отдельных случаев, где кривые ползучести расходятся больше, чем точность измерения деформаций, то доказано, что оно является результатом погрешностей эксперимента. Действительно, если в указанных случаях на графики нанести все результаты испытания образцов (а не средние их значения) высотой 2 см и изобразить зону разброса опытных данных в виде заштрихованной области (см. рис. 40), то кривые, построенные по усредненным значениям трех образцов высотой 6 см, будут параллельны границам зоны разброса или же попадут в эту зону. В случае изображения двух зон разброса опытных данных для двух высот образцов они перекрыли бы друг друга, что доказывает сказанное выше.
В соответствии с принятыми нами условиями о независимости деформаций одномерного уплотнения глинистых грунтов от высоты образца, образцы высотой 6 см всех испытанных грунтов при одностороннем дренаже уплотнялись за счет ползучести скелета, т. е. приложенные к ним нагрузки практически полностью воспринимались скелетом грунтов. Этот вывод совпадает с выводом теории уплотнения В.А. Флорина, согласно которому при очень малых скоростях ползучести скелета уплотнег ние водонасыщенного грунта может протекать и без ощутимого повышения давления в поровой воде.
Является весьма интересным сопоставление результатов испытания образцов, полученных при различных значениях ступеней нагрузки По данным испытания образцов суглинка, полученным при p1=0,025 и 0,005 МПа (после предварительного уплотнения образцов под действием о1,0=0,0125 МПа), установлено, что в первом случае для h=6 см t1=4 ч, а во втором случае t1=0. При испытании глины 4—57 и часовъярской глины (после предварительного уплотнения давлениями 0,025 МПа) под действием 0,025 МПа t1 образцов (h=6 см) соответственно равны 24 и 192 ч (см. табл. 8), тогда как при p1=0,005 и 0,0025 МПа — t1=0.
Имея в виду небольшую структурную прочность испытанных образцов грунтов, можно утверждать, что в грунтах, обладающих более прочным структурным каркасом, уплотнение должно протекать только за счет ползучести скелета и при более высоких значениях ступеней нагрузки. Например, В. М. Павилонским показано, что при испытании кинельской глины природного сложения избыточное давление в поровой воде не возникает даже под действием p1=0,7 МПа.
На основании изложенного выше можно отметить, что показатель консолидации n не инвариантен относительно величины ступени нагрузки и высоты образца по В.М. Малышеву. Поэтому все Приведенные выводы относятся к образцам рассмотренных размеров и условий их испытания. Вопрос о том, как будет изменяться уплотнение водонасыщенных глинистых грунтов при переходе к образцам более крупных размеров и к натуре, до конца не решен, он нуждается в специальном экспериментальном исследовании. Однако изложенное выше позволяет заключить, что при расчете осадок сооружений во многих случаях можно будет пренебречь влиянием фактора фильтрации на продолжительность одномерного уплотнения водонасыщенных глинистых грунтов ввиду их достаточно высокой структурной прочности и малых скоростей загружения.

title-icon Подобные новости