книги / Прогноз осадок сооружений с учётом совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций

Для грунтов функция Ф наиболее часто задается в экспоненциальном

виде [14]:

где М- произвольно заданная константа.

Выражения для численной реализации модели будут представлены ниже.

Обе рассмотренные выше модели относительно просты, не требуют проведения

сложных лабораторных исследований по определению параметров моделей и,

как будет показано ниже, позволяют получить хорошее соответствие

экспериментальных и расчетных данных.

1.4'Экспериментальные исследования закономерностей

деформирования грунтов

Большинство экспериментальных исследований закономерностей

деформирования грунтов выполнено на искусственно приготовленных образцах.

Глинистые грунты, отобранные для исследований, высушивали, просеивали,

увлажняли до заданной влажности, а затем уплотняли до заданной плотности. У

таких искусственно приготовленных образцов грунта есть преимущество

одинаковые исходные физические свойства. Исследователям удобно на пастах

выявлять общие закономерности деформирования, отрабатывать новые модели и

их варианты. Но грунты в природном залегании по своим физико-механическим

свойствам сильно отличаются от паст. В природном залегании грунты часто слоистые, что обусловливает анизотропию свойств. Струюурные связи у грунтов

природного сложения формировались тысячелетиями, газосодержащая поровая

жидкость передвигалась в грунтах по сложившейся системе каналов, пор, пустот.

Многие участки земной поверхности в своё время подвергались оледенению,

различным геомеханическим процессам. В массивах грунта возникали

переуплотненные зоны, сформировалось своё напряженное состояние.

Нами в лаборатории механики грунтов МИСИ им. В. В. Куйбышева под

руководством 3. Г. Тер-Мартиросяна проводились исследования монолитов

глинистых грунтов. Монолиты представляли собой верхне- и нижнеказанские

глины твердой консистенции. Грунты отбирали, начиная с глубины 1,0 метра от

дна котлована строящейся Татарской АЭС до глубины в 40,0 метра.

Экспериментальные исследования прочностных и деформационных

характеристик грунтов ненарушенной структуры выполнены в приборах

трехосного сжатия типа «Б» (стабиломстрах). По данным инженерно-

геологических изысканий плотность грунтов основания Татарской АЭС линейно

возрастала с глубиной о т р = 1,98 г/см3 на глубине 1-2 м до р= 2,10-2,12 г/см3 на

глубине 40-45 м от дна котлована. Влажность с глубиной линейно убывала от

W-24,0% на глубине 1-2 м до W=16,0-17,0% на глубине 40-45 м.

В зависимости от влажности монолиты были разделены на три группы.

Испытания монолитов проводились по траекториям гидростатического обжатия

с последующим нагружением по чисто девиаторным траекториям до

разрушения. По результатам испытаний построены три графических «паспорта».

Предельные поверхности строились для условия прочности Мизеса - Шлейхера.

Для влажности W - 23,3% параметры предельной поверхности оказались равны:

сцепление с = 0,23 МПа, угол внутреннего трения <р= 32° (рис. 1.13). На рис. 1.14

представлен графический «паспорт» для влажности W = 21,9%. Параметры

предельной поверхности следующие: сцепление с=0,259 МПа и угол внутреннего

трения ф=33°. И последний «паспорт» для влажности W = 18,5% представлен на

рис. 1.15. Параметры предельной поверхности: сцепление с = 0,30 МПа и угол

внутреннего трения (/7=36°

Большинство испытаний на представленных «паспортах» было

продублировано. Разрушение образцов из верхне- и нижнеказанских глин

твердой консистенции в большинстве случаев наступало внезапно с

образованием трещин и взаимным смещением верхней и нижней части образца

рис.1.16 а,б).

Графические «паспорта» были составлены также для испытаний

юнолитов одинаковой влажности, но различной начальной плотности. Для

образцов плотностью менее 2,00 г/см3 сдвиговые пластические деформации

опровождались отрицательной дилатансией (доуплотнением). Для образцов,

(мевших начальную плотность более 2,01 г/см3, при приближении к

Рис. 1.14. Графический "паспорт" испытаний монолитов ТАЭС с природной влажностью W =21,9%

Как отмечалось З.Г.Тер-Мартиросяном [42], прочностные параметры

можно определить у образцов грунта одинаковой плотности-влажности.

Одинаковой плотности образцов можно достигнуть, проводя испытания на ветви

«разгрузки». С целью определения величины уровня гидростатического обжатия

на упрочнение грунта были проведены следующие испытания двух пар образцов

ненарушенной структуры.

Первая пара образцов имела влажность W - 21,9%, начальную плотность

/7=2,01 и 2,05 г/см3. Первый образец из пары (/7=2,01 г/см3) был обжат

гидростатическим давлением до 0,3 МПа с последующим нагружением по чисто

девиаторной траектории до разрушения. Второй образец (с начальной плотность

р = 2,05 г/см3) был обжат гидростатическим давлением до 1,0 МПа с

последующей разгрузкой до 0,1 МПа и повторным нагружением до 0,3 МПа.

Далее следовал этап чисто девиаторного нагружения до разрушения. Разрушение

произошло при той же интенсивности касательных напряжений Z/= 0,433 МПа

при этом наблюдалась положительная дилатансия с первых же ступеней чисто

девиаторного нагружения.

Вторая пара образцов имела влажность W - 18,5% и начальную плотность /7= 2,02 и 2,07 г/см3 Первый образец из этой пары (/7= 2,02 г/см3) был обжат гидростатическим давлением до 0,6 МПа с последующим нагружением по чисто девиаторной траектории до разрушения (рис. 1.17). На последующих ступеням чисто девиаторного нагружения наблюдалась положительная дилатансия.