Кравец, О. Ю.

Кравець, О. Ю.

Самедов, А. М.

Тарасюк, О. С.

Russian

В инженерной практике часто встречаются случаи, в которых основанием подземных сооружений являются структурно-неустойчивые грунты в виде лессовидных суглинков. Этот грунт при увлажнении даёт просадочные деформации

Scientific hub Dnipro University of Technology

Материалы конференции “Перспективы развития строительных технологий”  46 УДК 624.15:624.131.23.  Самедов А.М., д.т.н., проф., Тарасюк О.С. , асс., Кравец О.Ю., студ., НТУУ «КПИ»,  г. Киев, Украина  ИЗМЕНЕНИЕ ОБЪЕМНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ЛЕССОВИДНЫХ СУГЛИНКОВ ПРИ ГИДРОСТАТИЧЕСКОМ СЖАТИИ  В инженерной практике часто встречаются случаи, в которых основанием подземных сооружений являются структурно-неустойчивые грунты в виде лессовидных суглинков. Этот грунт при увлажнении даёт просадочные деформации. Поэтому применяют инженерные ме-роприятия в виде защиты от увлажнений, т.е. сохранение природной влажности, как приве-дены во многих литературных источниках, в т.ч. в трудах [1 8]. Однако, при эксплуатации возведенных подземных сооружений на этих грунтах, все-таки просачивается влага под фундаментом, и основания увлажняются, происходит измене-ние объемной деформации и ползучести при гидростатических напряжениях сдвига в осевых и радиальных направлениях. Цель настоящей статьи – определить объемные деформации и деформации ползуче-сти в зависимости от среднего нормального напряжения во времени. Гидростатические напряжения сдвига изменяют объемную деформацию лессовидных суглинков в природной влажности. Как известно, лессовидные суглинки при естественной влажности, примерно  по разному сопротивляются растяжению и сжатию. Силы внутреннего трения объемной деформации в этих грунтах зависят не только от гидро-статического давления , но и от напряжений сдвига , выраженных интенсивностью нор-мальных и касательных напряжений. Тогда, общие напряжения  и деформация  будут функциями  и , а так же  и  от деформации  и напряжений , т.е.: ,   (1) где – среднее нормальное напряжение или гидростатическое дав-ление; – средняя деформация, равная 1/3 объемной деформации ;  – интенсивность касатель-ных напряжений; –компоненти нормальних;  – пары касательных напря-жений в случае изотропного материала; – интенсивность деформации сдвига; – компоненты нормальных;   – пары касательных деформаций в случае изотропного материала.  Первый член уравнения (1) характеризует сопротивление лессовидного суглинка от гидростатических давлений , состоящих из средних нормальных компонентов напряжений, а второй – влияние на объемные деформации напряжений сдвига .  Для выяснения закономерности изменение объемного деформирования при гидроста-тических напряжений сдвига были проведены испытания лессовидных суглинков на 3-хосном сжатие и ползучести в приборе стабилометр. Взятые пробы лессовидного суглинка имели следующие физико-механические характеристики: Удельный вес частицы кН/м3; удельный вес кН/м3; пористость ; число пластичности – ; угол внутреннего трения ; сила сцепления МПа; природная влажность ; удельный вес сухо-А.М. Самедов, О.С. Тарасюк, О.Ю. Кравец 47 го грунта кН/м3; предел текучести ; предел раскатывания ; от-носительная просадочность ; коэффициент фильтрации  см/час.  Образцы имели форму цилиндров с соотношением высоты к диаметру, т.е. , диаметр =100 мм.  Измеряли осевую , радиальную  и объемную деформации при различных гидро-статических давлениях ( ), которые в течение каждого опыта поддер-живалось постоянным.  Были проведены две серии испытаний идентичных образцам-близнецам. Первая серия предусматривала поведение лессовидного суглинка объемных деформаций при гидростати-ческом сжатии в условиях ползучести. При испытании принимались величины среднего нормального напряжения МПа; МПа; МПа; МПа; МПа;  МПа. Время воздействия нагрузки были приняты сек; мин; мин; мин; мин; час; час; час. Результаты испытаний приведены на рис.1, а. Все кривые имеют затухающий характер. Наиболее интенсивные нарастания объемной деформации наблюдается в начальный период времени; затем резко затухают и стабилизируются. При максимальных гидростатических давлениях МПа в течение час, объемная де-формация составила 1/ч, а в конце опыта после  час оно стало , т.е. увеличилась примерно в 2,1 раза. Деформация до времени час во всех значениях гидростатического давления растет быстро и является упругой, так как при разгрузке восстанавливается почти полностью, это видно из рис.1, а. Зависимости объемной деформации от среднего нормального напряжения  для различных моментов времени воз-действия загрузки от  сек до  часа показано на рис. 1, б.   Рисунок 1 – Объемные деформации лессовидных суглинков при гидростатическом сжатии. а – кривые ползучести объемных деформаций при различных значениях среднего нормального напряжения: 1-σ = 0,05 МПа; 2-σ = 0,10 МПА; 3-σ = 0,15 МПа; 4-σ = 0,20 МПа; 5-σ = 0,25 МПа; 6-σ = 0,30 МПа; 1-t1 = 30 сек.; 2-t2 = 1 мин.; 3-t3=5 мин.; 4-4t4 = 20 мин.; 5-t5 = 40 мин; 6-t6 = 1 ч.; 7-t7 = 10 ч.; 8-t8 = 24 ч. б – зависимость объемной деформации от среднего нормального напряжения для различных моментов времени воздействия нагрузки  Опыты второй серии предусматривали изучение влияния напряжений сдвига на объ-емную деформацию лессовидного суглинка природной влажности W=0,08. Испытания про-водились при различных соотношениях σ_z и σ_x=σ_y. Эти соотношения подбирали так, чтобы в опытах каждой серии величина среднего нормального напряжения сохранялась по-Материалы конференции “Перспективы развития строительных технологий”  48 стоянной, а интенсивности абсолютной величины касательных напряжений σ_i=1/√3 |σ_x-σ_y |были различными для каждого из испытываемых образцов, но неизменными в процессе опыта. Испытания проводились при величине среднего нормального напряже-нияσ_1=0,05МПа;σ_4=0,20МПа;σ_6=0,3МПа по 3 шт. образцов-близнецов. Для I-ой серии были испытаны всего 9 шт. образцов-близнецов и  II-ой серии 12 шт., а именно при t_1=30 сек; t_3=5 мин; t_6=1〖 час и t〗_8=24 часа. Результаты опытов при среднем нормальном напряжение σ_4=0,20МПа показаны в виде кривых ползучести в координатах ε_z≈t,ε_x≈t иε_0≈tна рис.2, а, б и в., которые характе-ризуют процесс развития осевых ε_z, радиальных ε_x и объемных ε_0 деформаций образца во времени t.  Рисунок 2 – Кривые ползучести осевых (а), радиальных (б) и объемных деформаций (в) лессовидных суглинков при различных значениях интенсивностей касательных напряжений сдвига.1-0,26; 2-0,24; 3-0,22;4-0,18; 5-0,16;6-0,14;7-0,12; 8-0,09;9-0,06;10-0,13;〖11-σ〗_1 МПа.  Из рисунка  (рис.2,а) видно, что в условиях трехосного сжатия при  процесс деформирования лессового суглинка во времени имеет три стадии ползучести: а) неустановившаяся ползучесть - характеризуемая  нарастанием скорости деформирования, зависящей от величины касательных напряжений ; б) полу-установившаяся ползучесть. Здесь скорость деформирования начинает стабилизироваться. Радиальные деформации могут быть в виде сжатия (положительное) и расширения (отрицательное) значение. При малых величинах  образцы сжимаются (происходит уплотнение), а при больших величинах  происходит разрыхление (расширение); в) установившаяся ползучесть. Здесь скорость дефо-рмации стабилизируется.  На рис.2, б, показаны кривые ползучести радиальных деформаций при различных зна-чениях напряжений сдвига . Как видно из рис.2. б, при малых величинах  (примерно,  МПа) про-исходит уплотнение, а после начинается разуплотнение, т.е. знаки деформации изменяются. Причем после 2 4 времени деформация ползучести стабильно уменьшается.  На рис.2, в, показаны кривые объемной деформации ползучести во времени. Здесь об-ъемные деформации определены по данным измерений осевых  и радиальных  деформа-ций и уточняли непосредственные измерения объемов образца в процессе опытов, которые были установлены в завернутом виде в полиэтиленовую пленку в виде цилиндрической фо-рмы с наружными размерами диаметром =100 мм, высотой =200 мм. Из графика рис.2, в видно, что в начальный момент времени при всех значениях на-пряжений сдвига  было зафиксировано значительное уменьшение объемов образцов-А.М. Самедов, О.С. Тарасюк, О.Ю. Кравец 49 Рисунок 3 – Зависимость объем-ной деформации ε0 от интенсивности касательных напряжений сдвига σі, при различных значениях среднего нор-мального напряжения σ: 1-σ = 0,10 МПа; 2-σ = 0,20 МПА; 3-σ = 0,30 МПа близнецов. При малых значениях напряжений сдвига  (кривые 6 и 7) происходит дальней-шее уменьшение образца. Кривые ползучести имеют затухающий характер. При больших значениях напряжений сдвига  МПа и более уплотнение лессовидного суглинка на-блюдается только в начальный момент времени =2 часа, затем происходит увеличение его объема – тем в большей степени, чем больше тем и больше разрыхление. На рис. 3, приведены зависимость объемной деформации  от интенсивности касате-льных напряжений сдвига  для различных моментов времени воздействия нагрузки. Здесь дана измененная деформация ползу-чести для величины среднего нормального на-пряжения кривая. Из этого графика видно, что деформация, вызванная гидростатическим давле-нием, за время от 30 сек до 24 ч. Увеличилась от  до , т.е. почти в 2 раза. Дополнительное уплотнение под воздейст-вием напряжений сдвига при  МПа в свою очередь увеличилось примерно в 2 раза, а разуплотнение по отношению к первоначальному объему за 24 ч. увеличилось более чем в 6 раз. Выводы. Результаты опытов показывают существенное влияние  напряжений сдвига на об-ъемную ползучесть лессовидных суглинков при природной влажности. Причем это влияние в за-висимости от величины напряжений сдвига i  проявляется как в виде уплотнения, так и разупло-тнения.  БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК  1. Гельфандбейн А.М., Гелис Л.А. Методические рекомендации по проектированию оснований промышленных зданий, возводимых на просадочных грунтах. Харьков: Промстойпроект, – 1981, – 103с. 2. Клепиков С.Н., Вайнберг А.С. Методические рекомендации по расчету естествен-ных и преобразованных массивов просадочных грунтов при замачивании. Изд. НИИСК Гос-строя СССР, г. Киев, – 1983 – 75с. 3. Рыжов А.М. Определение прочности и деформируемости грунтов в строительстве. Киев, Будівельник, –1976. –134с. 4. Самедов А.М. О реологических моделях лессовых просадочных грунтов.//Вісник НТУУ”КПІ”, серія ,,Гірництво”,вип. 3., Київ, –2003. –с. 39-44. 5. Самедов А.М. Расчет и проектирование оснований и фундаментов (учебник на азерб. яз.) Изд-во ,,Маариф”, г. Баку. – 1992. –494 с. 6. Самедов А.М., Білоус Н.Г. Про реологічні особливості лесового ґрунту ΙΙ типу про-садності.//Вісник НТУУ”КПІ”, серія ,,Гірництво”,вип. 2., Київ, –2000р. –с. 7-11. 7. Цытович Н.А. Основания и фундаменты. М.:”Высшая школа”, –1970. –382с. 

Изменение объемных деформаций лессовидных суглинков при гидростатическом сжатии

Розглянуто вплив гідростатичних напружень зсуву на об'ємну деформацію лесовидних суглинків у природній вологості. Проведено випробування зразків лесовидних суглинків у природній вологості W = 0,08 на 3-х осному стисненні і повзучості в приладі стабілометр і були визначені фізико-механічні показники і напружений стан ґрунтів.The influence of shear stress on hydrostatics shear stress in loess soils natural moisture. The tests of samples of loess in the natural moisture soils W = 0,08 on 3-axle compression and creep in the instrument stabilometr and identified physical-mechanical properties and stress state of soils

http://ir.nmu.org.ua//bitstream/123456789/1193/1/SamTarKrav2013.pdf

Изменение объемных деформаций лессовидных суглинков при гидростатическом сжатии

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Scientific hub Dnipro University of Technology

Scientific hub Dnipro University of Technology