1400

где Д—допустимая погрешность (обычно принимается равной 0,1). Если условие жесткости динамометра (111.14) не удовлетворяет­

ся, то в выражение (III.13) вводится поправка

1 п Р

метрических испытаний, принимает следующий вид:

Результаты непосредственных опытов по определению длитель­ ной прочности мерзлых и вечномерзлых грунтов будут подробно рассмотрены в следующей главе. Здесь же лишь в самых общих чер­ тах мы отметим, что согласно опытам, снижение прочности мерзлых грунтов, обусловленное релаксацией в них напряжений при длитель­ ном действии нагрузки, весьма значительно и достигает величины от 7з до 1/is от их мгновенной прочности.

Таким образом, релаксация (расслабление) сопротивлений мерз­ лых грунтов, обусловленная переориентировкой частиц минераль­ ных и ледяных включений, переходом упругих деформаций в плас­ тические (главным образом, за счет снижения сил сцепления), яв­ ляется важнейшим фактором, определяющим прочностные свойства мерзлых и вечномерзлых грунтов, что и необходимо учитывать при выборе расчетных сопротивлений мерзлых грунтов, когда следует исходить не из мгновенной, а из предельно-длительной их прочности.

§5. Определение параметров ползучести мерзлых грунтов

Внастоящее время для описания затухающей ползучести мерз­ лых грунтов наиболее широкое применение получили степенное

вается по кривым ползучести (см. рис. 57, а) и изображается семей­ ством кривых e (t)—f(o) (ом. рис. 57, б), для которых время t яв­ ляется независимой переменной.

Согласно уравнению (III.1), зависимость между напряжением а и общей относительной деформацией мерзлого грунта е определяет­ ся выражением

a = A(t) ет .

Для проверки справедливости этого уравнения и определения параметров переменного модуля A (t) кГ/см2 и коэффициента упроч­ нения т (отвлеченное число) по экспериментальным данным значе­ ний ей соответствующих различным промежуткам времени U и раз­ личным напряжениям аг-, строится график в логарифмических координатах: по вертикальной оси откладывается 1паг-, по горизон­ тальной — In e% с их знаками (рис. 66). Тогда, в соответствии с кри­ выми рис. 57, б будем иметь столько графиков, сколько отмечалось промежутков времени U.

Если уравнение (III.1) правомочно, то графики изобразятся на­ клонными к оси е прямыми, пересечение которых с осью ординат а даст непосредственно величину In Л (/), а тангенс угла наклона пря­ мых к оси деформаций —величину безразмерного параметра упроч­ нения т , т. е.

Как показывают результаты опытов, параметр т в большинстве случаев для различных промежутков времени, кроме начального, является постоянной величиной, т. е. большинство прямых e= f(o) параллельны друг другу.

Для определения параметров более сложного уравнения (III.2) строят такой же логарифмический график, как и на рис. 66, но в ко­

где ек— величина конечной относительной деформации; ёв — вели­ чина начальной относительной деформации, соответствующая на­ чалу возникновения ползучести (не включая мгновенную дефор­ мацию); е — основание натуральных логарифмов; tK— время прак­ тически полной стабилизации осадки при данной ступени нагрузки.

Приведенные выражения (III.17) и (III.18) позволяют одно­ значно определять параметры затухающей ползучести, необходи­ мые для описания процесса ползучести по реологической теории наследственности.

Для определения величин ек и tK требуется продолжительное время наблюдений, но для оттаявших грунтов (как это показано в другом месте *) оно может быть значи­ тельно сокращено, если использовать результаты измерения в процессе ис­ пытания грунта порового давления воды.

Затухающая ползучесть пластично­ мерзлых грунтов, как отмечалось ра­ нее, очень хорошо описывается пара­ болическим ядром (II 1.6"):

ную установившейся (конечной) относительной деформации пол­

параметр Т соответствует половине времени, прошедшему от на­ чала деформации ползучести до достижения ею установившейся ве­ личины ето, а значение е» (определяемое по тангенсу наклона пря­ мой графика рис. 6 8 к оси времени) дает возможность определить конечное значение полной стабилизированной деформации ползу­ чести, не доводя опыт до стабилизации деформаций, что очень важно.

* См. Н. А. Ц ы т о в и ч , 3. Г. Т е р - М а р т и р о с я н . О методике определения параметров ползучести не полностью водонасыщенных глинистых грун­ тов в результате недренированных испытаний. «Основания, фундаменты и меха­ ника грунтов», 1966, № 3.

В опытах, поставленных в связи с расчетами на прочность и ползучесть льдопородных ограждений при проходке глубоких шахт КМА методом искусственного замораживания грунтов (главным

Для двух испытанных грунтов (супеси и глины) коэффициент упрочнения (параметр т) оказался достаточно постоянным, пара­ метр жеА(1)(кГ/см2) — модуль деформации, для различных проме­

рис. 70, а сплошной линией изображена кривая, построенная по формуле (111.2'). Как видно из графика рис. 70, отклонение аналит тической кривой от экспериментальных данных незначительно.

Определение параметров экспоненциального ядра теории на­ еледственной ползучести специально для мерзлых грунтов по изло­ женной ранее методике не производилось, но о характере измене­ ния ядра ползучести K\{t—t0) можно судить по данным табл. 10, так как

Для плотных глинистых грунтов непосредственными опытами были определены параметры экспоненциального ядра ползучести K i(f-fo)= 6e~M и оказались равными*:

81 = 0,005-^-0,040 1/лшн; 8 = 0 ,1 -ь0,5 1 /мин,

т. е. параметр б в несколько (иногда в 10—20) раз больше парамет-

* Н. А. Ц ы т о в и ч , 3. Г. Т е р - М а р т и р о с я н . О методике определе­ ния параметров ползучести не полностью водонасыщенных глинистых грунтов в результате недренированных испытаний. «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1966, № 3.

pa 6i, причем оба параметра с увеличением уплотненности грунта уменьшаются.

Параметр Т гиперболического ядра -ползучести

t

(Т + t)*

для различных мерзлых грунтов (по ранее изложенной методике) был вычислен Ю. К. Зарецким* по кривым изменения во времени осадок мерзлых грунтов при 'пробных нагрузках штампом и ока­ зался равным:

Для мерзлого песка (0= —0,5° С) При сг=4ч-8 кГ/сМ2 Г=151 ч

При этом, как вытекает из приведенных данных (например, для мерзлого песка) и аналогичных других, величина параметра Т за­ висит от величины уплотняющего давления, возрастая с увеличени­ ем ступени нагрузки.

Исследование пластично-вязкого течения мерзлых грунтов и оп­ ределение коэффициента вязкости мерзлых грунтов -проводилось автором еще в 1935—1937 гг.**, причем экспериментально изуча­ лось -влияние на текучесть мерзлых грунтов их состава, величины действующего напряжения и отрицательной температуры. Как при­ мер, на рис. 71 показаны полученные в то время реологические кри-

* Ю К. З а р е ц к и й . «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1971, № 2.

** См. сноску * на стр. 83 (стр. 216—225).

вые изменения скорости относительной деформации от величины действующего напряжения для двух видов мерзлых грунтов: супеси а пылеватой глины.

Хотя температура образцов мерзлых трунтов во время опытов и несколько повышалась (температура указана на кривых), однако данные ясно показывают на криволннейность изменения скорости

ё,1/мин

0,00030

а

ё, 1[мин

0,00020 ■

S

Рис. 71. Кривые изменения скорости относитель­ ных деформации мерзлой глины (а) и мерзлой супеси (б) при сжатии от величины действующих тапряжений (по опытам Н. А. Цытовича, 1936 г.)

относительной деформации мерзлых грунтов от величины действу­ ющего давления.

В опытах при одной и той же температуре ( —0,8° С) было полу­ чено, что для мерзлой супеси (№=19,1%) коэффициент вязкости (определенный по установившейся скорости относительных дефор­ маций при сжатии) оказался равным т]= 1,9-1012 пз, а для мерзлой глины (при содержании фракции <0,005 мм 36% и влажности 27,7%) — т)= 0,9-1012 пз, что почти на целый порядок меньше коэф­ фициента вязкости чистого льда, который по Б. П. Вейнбергу, при () = 0°С равен т)= 1,2-1013 пз.

Последнее мы объясняем тем, что в мерзлых грунтах, особенно при температуре не ниже температур области значительных фазо­