title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Описание процесса ползучести при переменной во времени нагрузке

Описание процесса ползучести при переменной во времени нагрузке

Описание процесса ползучести глинистых грунтов под действием возрастающей во времени нагрузки является заключительным и наиболее важным как в смысле проверки существующих, так и уточнения и разработки новых теорий ползучести глинистых грунтов. Для осуществления указанной проверки обычно в целях упрощения задачи непрерывный рост нагрузки представляют в виде ступенчато возрастающей. Тогда процессы линейной и нелинейной ползучести глинистых грунтов будут описываться рассмотренными ранее соотношениями теорий старения (2.76 и 2.77), упрочнения (2.105 и 2.106) и наследственной ползучести стареющих материалов (2.144 и 2.145).
При описании процесса ползучести глинистых грунтов при переменной во времени нагрузке могут быть рассмотрены случаи длительного уплотнения нестареющей во времени их разновидностей. В первом из указанных случаев изменяемость свойств грунта зависит только от изменяемости его начальной плотности и влажности в процессе загружения, а во втором — как от уплотнения, так и старения в прямом смысле этого слова — от тиксотропного упрочнения и синерезиса вследствие проявления и развития сцепления упрочнения.
Co случаем уплотнения глинистых грунтов без заметного влияния старения (упрочнения во времени при отсутствии уплотняющих нагрузок) мы встречаемся при исследовании кратковременной ползучести всех и длительной ползучести большинства разновидностей, формирование структуры которых можно считать практически законченным. Составляют исключение свежие глинистые образования в виде илов или паст текучей консистенции (рис. 76), а также свежеуплотненные грунтовые материалы оптимальной плотности-влажности нарушенного сложения, используемые при возведении ядер земляных плотин и других земляных сооружений.

Заметное изменение ползучих свойств глинистых грунтов вследствие старения завершается достаточно быстро (см. рис. 76). Поэтому, а также ввиду зависимости старения от изменяемости состояния (плотности и влажности) грунта самостоятельный учет этого фактора не представляет практического интереса для исследования ползучести. Наиболее общим при уплотнении глинистых грунтов является случай изменяемости их реологических свойств вообще, ползучести в частности при совместном действии уплотнения и старения, которые взаимно связаны и оказывают друг на друга существенное влияние.
Проверку применимости теории ползучести для описания процесса длительного деформирования глинистых грунтов при возрастающей во времени ступенями нагрузке можно осуществить двумя методами. При первом методе серию образцов-близнецов испытывают в данном начальном состоянии грунта под действием постоянных и возрастающих ступенями нагрузок (см. рис. 16). При применении второго метода в одном начальном состоянии грунта образцы испытывают под действием ступенчато возрастающей нагрузки, а под действием постоянных нагрузок различной величины — в нескольких (кроме начального) состояниях, полученных предварительным уплотнением серий образцов-близнецов различными нагрузками о1,0 (см. рис. 69). Длительность действия предварительно уплотняющих нагрузок зависит от графика возрастания давления на грунт при возведении реального сооружения.

Для осуществления проверки теорий старения, упрочнения и наследственной ползучести (без учета старения грунта во времени) по первому из указанных выше методов в правой части рис. 77 сплошными линиями показаны кривые ползучести глины неокома, полученные испытанием образцов-близнецов в начальном ее состоянии (о1,0 — 0,5 МПа, продолжительность предварительного уплотнения 82 дня) под действием трех постоянных о1 = 0,05; 0,1 и 0,4 МПа и возрастающей ступенями 0,05 МПа нагрузках. В левой части того же рисунка показаны кривые деформация — напряжение (есt—o1) для трех значений длительности действия постоянных нагрузок — 1, 10 и 14 дней.
Кривая ползучести, построенная по выражению (2.77) теории старения, в правой части рис. 77 показана сплошной линией с точками, по выражению (2.106) теории упрочнения — штриховой линией с треугольниками, а по соотношению (2.145) теории наследственной ползучести — штриховой линией с крестиками.
Сопоставление экспериментальной кривой, полученной при ступенчатом возрастании нагрузки, с кривыми, построенными по различным теориям, показывает, что кривые теорий старения и наследственной ползучести располагаются выше, а кривая теории упрочнения — ниже экспериментальной кривой.
Расположение кривой теории наследственной ползучести выше экспериментальной обусловлено как уплотнением и упрочнением грунта в процессе деформации, так и некоторым нарушением наследственности ползучести. В то же время полное игнорирование наследственностью ползучести теорией упрочнения приводит к занижению деформации. Очевидно, что к наилучшему описанию процесса ползучести привела бы комбинация теорий наследственной ползучести и упрочнения. Что же касается теории старения, то она плохо отражает характер развития ползучести грунта при переменной нагрузке. Однако, поскольку в природных условиях нагрузки на грунты растут значительно медленнее, чем в эксперименте, и по мере уменьшения ступени нагрузки это качественное различие между теорией и экспериментом постепенно уменьшается, применение теории старения для решения практических задач приводит к вполне удовлетворительным результатам.
В случае применения второго метода проверки теорий ползучести вообще, теории упруго-ползучего тела в частности, деформацию ползучести от действия возрастающей ступенями нагрузки следует вместо (2.144) определять из следующего выражения:

где Cс[t—vi, o1,0(vi)] — мера ползучести видов (2 120) и (6.21), зависящая от состояния грунта в момент приложения vi ступени нагрузки Aioi.
Состояние грунта, как было сказано выше, обусловлено величиной и длительностью действия предварительно уплотняющей (начальной) нагрузки o1,0.
Следует заметить, что в рассматриваемом случае для описания процесса ползучести можно применять выражение (6.56) линейной теории упруго-ползучего тела. Основанием тому служит го обстоятельство, что нагрузки, прикладываемые к грунту в различных его состояниях, невелики и ползучесть протекает в пределах линейного деформирования Это значит, что в рассматриваемом случае в каждом состоянии грунта можно определить не семейство, а одну экспериментальную кривую ползучести при нагрузках, не превышающих предел пропорциональности зависимости ect—o1. Что же касается наблюдаемой в опытах нелинейной ползучести, то она учитывается функцией состояния.

На рис. 79 сплошными линиями показаны экспериментальные кривые ползучести грунта, полученные испытанием образцов-близнецов в начальном состоянии (b1,0=0,1 МПа) при ступенчатом возрастании нагрузки. На том же рисунке штриховыми линиями показаны кривые, построенные по соотношению (6.50) линейной теории упруго ползучего тела (с учетом изменяемости состояния грунта в процессе уплотнения) и выражения меры ползучести (6.58).
Как видно на рис. 79, сходимость между экспериментом и кривой, построенной по соотношению (6.56), очень хорошая. Кривая, построенная по выражению (6.56), качественно отражает характер изменяемости ползучести испытанного грунта при переменной во времени нагрузке. Причиной тому является применение для аппроксимации кривой меры ползучести грунта при o2 = const функции Ф. Кольрауша (2.61), полученной из условия переменности во времени параметра A0.

title-icon Подобные новости