Обобщенное уравнение ползучести глинистых грунтов при простом сдвиге

Анализ данных, полученных при испытании глинистых грунтов на простой сдвиг, позволил автору книги обнаружить явление независимости сдвиговой ползучести глинистых грунтов от (их состояния при одинаковых уровнях (по отношению к сопротивлению сдвига тf) касательного напряжения т. Данные табл. 36 о параметрах A0 и m0, полученных аппроксимацией кривых ползучести всех четырех состояний киевской глины по выражению вида (7.15), подтверждают (за исключением взятых в скобках грубых ошибок) сказанное выше.

В целях дополнительной проверки изложенного и предложения упрощенного метода определения параметров ползучести глинистых грунтов при сдвиге с учетом изменяемости их состояния плотности — влажности автором книги совместно с Р.Г. Бадаляном проведено специальное исследование слоистого новомихайловского суглинка из г. Тюмени. Данные о стандартном сопротивлении этого грунта сдвигу при различных ориентациях слоев, определенные испытанием образцов на приборах кручения М-5, приведены в табл. 37. Для сравнения определены также сопротивления сдвигу образцов нарушенного сложения при сохранении природной влажности и объемной массы под действием oz = 0,5 МПа.

Ввиду явной анизотропии ползучесть грунта исследована в перемятом состоянии с сохранением природной влажности и объемной массы. Опыты проведены при трех различных значениях oz = 0,3; 0,5 и 0,8 МПа. В целях сравнения выполнено испытание серии образцов природного сложения при горизонтальном расположении слоев в условиях одинакового уровня касательного напряжения т/тf,st = 0,66.

Данные об основных физических свойствах и сопротивлениях образцов сдвигу приведены в табл. 38. Кривые ползучести образцов природного сложения, определенные в трех различных состояниях, но при одном и том же уровне т/тf,st = 0,66, приведены на рис. 128. Семейства кривых ползучести перемятого грунта на рис. 129 показаны сплошными линиями.

Сопоставление экспериментальных кривых ползучести, приведенных на рис. 128, показывает их большую близость, что еще раз подтверждает независимость ползучести от состояния грунта при
одинаковых уровнях касательного напряжения. Из сопоставления экспериментальных кривых рис. 128 с аналогичными кривыми, определенными испытанием образцов нарушенного сложения, обладающих практически одинаковыми сопротивлениями сдвигу, также следует, что они совпадают. Следовательно, в рассматриваемом случае коэффициент перехода от данных испытания образцов нарушенного сложения к данным испытания образцов природного сложения при горизонтальном расположении слоев примерно равен единице.
Как и во всех выполненных ранее работах, зависимость yt—т хорошо аппроксимируется билинейной диаграммой, а показатель степени п функции касательного напряжения f(т) практически не зависит от состоянии грунта, т. е. от oz.
Параметры A0 и m0 выражения деформации ползучести вида (7.15), определенные аппроксимацией кривых ползучести всех трех состояний грунта (см. рис. 129), проведены в табл. 39.
Приведенные в табл. 39 данные полностью подтверждают правильность сделанных выше выводов.

Из табл. 39 следует, что, как и в других подобных экспериментах, показатель степени m0 в данном состоянии грунта не является Постоянной величиной и зависит от уровня касательного напряжения. Например, при oz = 0,3 МПа и т/тf,st = 0,4; 0,65 и 0,92 этот показатель принимает соответственно следующие значения: m0 = 0,166; 0,110 и 0,048. Это и является причиной неподобия кривых ползучести. Способ учета неподобия кривых ползучести при их аппроксимации был рассмотрен ранее.
В соответствии с изложенным выше обобщенное уравнение ползучести грунта при простом сдвиге для любого его состояния, можно будет записать в следующей форме (10.6):

Из (11.47) следует, что для определения деформации сдвига грунта во времени с учетом влияния oz достаточно иметь одно семейство экспериментальных кривых ползучести и диаграмму сдвига. Из семейства кривых ползучести можно определить меру ползучести w(t) и функцию уровня касательного напряжения f(т/тf), а из диаграммы сдвига — параметры сопротивления сдвигу ф и с.
По существующим понятиям мера ползучести w(t) является деформацией ползучести при единичном напряжении т=1. В рассматриваемом случае, когда касательное напряжение заменено его уровнем, меру ползучести следует отнести к единичному уровню касательного напряжения т/т/=1. В этом случае меру ползучести данного состояния грунта следует определить из соотношения вида (10.25)

где уt(т/тf) — деформация ползучести при данном постоянном уровне касательного напряжения (т/тf < 1); f(т/тf) — функция уровня касательного напряжения при том же значении т/тf.
Полученная по выражению (11.48) мера ползучести является фиктивной. Она вычисляется только для определения деформации ползучести при т/тf < 1 во всех состояниях грунта.
За меру ползучести грунта при сдвиге можно принимать также деформацию во времени при каком-либо, отличном от единичного значения, уровне касательного напряжения. Например, в нашем примере этим значением может служить т/тf,st = 0,65, при котором получена экспериментальная кривая ползучести. Тогда, очевидно, должно быть удовлетворено условие f(т/тf,st = 0,65) = 1.
В целях доказательства правильности высказанных выше соображений и определения выражения (11.45) для новомихайловского суглинка по результатам аппроксимации только одного семейства экспериментальных кривых ползучести, определенного при oz = 0,8 МПа, получено выражение вида (11.45)

При получении выражения (11,49) за меру ползучести принята экспериментальная кривая при т/тf,st = 0,65.
Если использовать данные о параметрах сопротивления грунта сдвигу (см. табл. 38), выражение (11.49) примет следующий окончательный вид:

На рис. 129 линиями с треугольниками показаны кривые ползучести, построенные по выражению (11.50). Там же штриховыми линиями отмечены кривые, определенные по соотношению

полученному на основании описания всех трех семейств кривых ползучести (см. рис. 129) по методу, подробно рассмотренному при определении параметров ползучести киевской глины.
Из сопоставления выражений (11.50) и (11.51) следует, что их сложность одного порядка, а результаты аппроксимаций семейств экспериментальных кривых ползучести (см. рис. 129) по этим выражениям мало отличаются друг от друга. Следовательно, соотношение (11.47) может быть успешно применено для определения деформации ползучести простого сдвига с учетом влияния oz и решения практических задач.