title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Влияние состояния глинистых грунтов на закономерности одномерного уплотнения

Влияние состояния глинистых грунтов на закономерности одномерного уплотнения

Чтобы получить полное представление о закономерностях ползучести глинистых грунтов при одномерном уплотнении, следует исследовать многие их разновидности с учетом изменяемости их состояния—плотности, влажности и структурной прочности.
Рассмотрим закономерности деформирования неуплотненной и неупрочненной во времени глинистых паст текучей консистенции. Это поможет иметь определенное представление о деформировании сравнительно новых грунтовых образований — весьма слабых коагуляционно-тиксотропных структур, по П.А. Ребиндеру (1958 г.). Это позволит также проследить за изменяемостью ползучих свойств глинистых грунтов в процессе их постепенного уплотнения и упрочнения во времени под действием нагрузок и выяснить некоторые вопросы природы длительного деформирования.
Типичное семейство экспериментальных кривых ползучести очень слабого грунта нарушенного сложения (тяжелый пылеватый суглинок 3371, табл. 16) при е = 0,82, w0 = 0,279, а также кривая зависимости напряжение — относительная деформация, построенная для t = 20 сут (сплошные линии), приведены на рис. 61. Как видно на рисунке, более 90% ползучести этого грунта протекает в течение нескольких часов. Остальная часть деформации развивается очень медленно — в течение длительного времени. Полная стабилизация уплотнения очень слабых глинистых грунтов при компрессии достигается в течение нескольких десятков и сотен дней.

Природа изложенного выше поведения неуплотненных глинистых паст достаточно ясна. Она обусловлена лавинным разрушением слабого структурного каркаса и интенсивным его уплотнением сейчас же после приложения нагрузки, значительно превосходящей его прочность. Дальнейшее медленное уплотнение этих грунтов протекает вследствие длительных структурно-адсорбционных деформаций. При очень малых нагрузках, порядка 0,0005—0,0025 МПа, соизмеримых со структурной прочностью слабых грунтов, деформации протекают значительно медленнее, а кривые ползучести являются достаточно пологими. В последнем случае через сутки после момента приложения нагрузки величина ползучести едва достигает половины своей полной деформации.
Изложенное позволяет заключить, что, как и в случае мгновенных деформаций, характер развития ползучести слабых глинистых грунтов полностью зависит от отношения величины внешней нагрузки о1 к пределу их структурной прочности о1, str — от коэффициента уровня загружения Л:

Ползучесть рассматриваемых грунтов, как правило, подчиняется одному общему нелинейному закону деформирования. В этом случае деформации растут медленнее, чем при линейной зависимости между еct и o1, т. е. с увеличением нагрузки имеет место постепенное упрочнение грунта (см. рис. 61). При небольших нагрузках (0,05—0,1 МПа) ползучесть этих грунтов можно с определенным приближением считать линейной.
Для получения представления о характере ползучести глинистых грунтов в зависимости от их начального состояния представляют определенный интерес приведенные на рис. 62 семейства экспериментальных кривых четырех различных начальных состояний глины 4—57 (см. табл. 16). Три первых состояния получены предварительным уплотнением образцов-близнецов под действием o1,0 = 0,025; 0,05 м и 0,075 МПа при общей продолжительности эксперимента около 15 мес. Четвертое состояние грунта получено разгрузкой (после опыта) всех образцов до предварительно уплотняющих значений нагрузок с последующим их догружением до 0,3 МПа, а после стабилизации деформаций—разгрузкой до 0,2 МПа. Процесс подготовки образцов к испытанию в четвертом состоянии грунта продолжался более чем 3,5 мес. Компрессионная кривая, характеризующая изменение пористости грунта при переходе от одного состояния к другому, показана на рис. 63.
Следуя по характеру кривой еct = еct(o1), имеющей 5 — образную форму (см. рис. 62), процесс уплотнения всех четырех состояний грунта можно разбить на две области деформирования. Первая из них является областью предельно возможного разрушения структуры и разупрочнения грунта, а вторая — упрочнения и уплотнения. Напряжение, соответствующее точке перехода из одной области деформирования в другую, автором книги названо пределом структурной прочности грунта.

В зависимости от величины нагрузки, скорости разрушения структуры и упрочнения грунта по мере возрастания длительности испытания вид кривой есе-о1 претерпевает существенное изменение. В одном случае (см. рис. 62, а), начиная с t=12 дней, она принимает характерную для уплотнения очень слабых грунтов форму (см. рис. 61). В двух других (см. рис. 62, б и в) она совершенно выпрямляется, что свидетельствует о взаимной компенсации разупрочнения и упрочнения грунта.
Такое поведение деформаций грунта можно объяснить тем, что при больших (по сравнению со структурной прочностью) нагрузках они протекают как при уплотнении очень слабых их разновидностей, при относительно небольших нагрузках вначале несколько задерживается в силу Л < 1, а для полного развития структурных деформаций требуется определенное время. В четвертом состоянии, когда грунт приобрел значительно большую структурную прочность, 5-образная форма кривой ect—o1 является характерной для всего периода уплотнения. Как и при трех рассмотренных выше состояниях грунта, по мере возрастания длительности действия нагрузки и развития структурных деформаций предел структурной прочности о1,str изменяется в сторону уменьшения по причинам, изложенным выше.
На основании выполненного автором книги большого объема экспериментальных работ по испытанию глинистых грунтов в существенно отличающихся друг от друга состояниях установлено:
— характер развития ползучести скелета одномерного уплотнения и зависимость последнего от напряжения для всех разновидностей глинистых грунтов обусловлены (при всех равных условиях) их состоянием к началу испытания, величиной и длительностью действия внешней нагрузки;
— в зависимости от факторов, указанных выше, ползучесть одномерного уплотнения этих грунтов может быть вызвана структурными, т. е. разупрочняющими; структурно-адсорбционными, т. е. упрочняющими, деформациями скелета и совместным действием этих двух видов деформаций;
— напряжение, при котором имеет место переход из одной области деформирования в другую, называется пределом структурной прочности грунта;
— условия проявления структурных и структурно-адсорбционных деформаций скелета обусловлены величиной Л (6.3). Когда 0 < Л < 1, в процессе деформации грунта обнаруживаются обе, характерные для одномерного уплотнения, деформации, а когда Л > 1, период структурных деформаций является слишком коротким по времени и поэтому создается впечатление об их отсутствии и обусловленности всего процесса структурно-адсорбционными деформациями, приводящими к упрочнению материала (рис. 64);
— форма кривой ecl—o1 существенным образом зависит от длительности действия постоянных нагрузок. По мере возрастания t и развития во времени структурных деформаций наблюдается изменение предела структурной прочности в сторону уменьшения.


title-icon Подобные новости