Тема № 5. Нелинейные процессы деформирования грунтов

ЛЕКЦИЯ № 10

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ГРУНТАХ

Учебные вопросы:

1.Общие сведения о реологии грунтов

2.Релаксация напряжений

3.Деформации ползучести

4.Перспективные методы расчета оснований с учетом нелинейных свойств грунтов

ЛИТЕРАТУРА:

1.Берлинов М.В. «Основания и фундаменты». М.: В.Ш., 1999, с. 55-58.

2.Цытович Н.А. «Механика грунтов». М.: В.Ш., 1983, с. 232-251.

3.Долматов В.И. «Механика грунтов, основания и фундаменты». Ленинград: Стройиздат, 1988, с. 229-251.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕОЛОГИИ ГРУНТОВ

Реологические процессы проявляются через ползучесть грунта и консолидацию.

•Ползучесть грунта – это перегруппировка

частиц и грунтовых агрегатов и связанные с ней постоянные разрушения одних структурных связей и появление новых связей, которые проявляются в зонах с большими напряжениями вследствие сближения частиц грунта.

•Консолидация грунта – это уплотнение грунта,

связанное с вытеснением воды и воздуха из пор в менее напряженные области или на поверхность грунтового массива.

•Многочисленные опыты показывают, что сопротивление связных глинистых грунтов внешним воздействием зависит от времени действия нагрузки:

•при быстром возрастании нагрузки сопротивления будет наибольшим, при медленном возрастании и длительном действии сопротивление грунта уменьшается, при этом развиваются, нарастающие во времени деформации (ползучесть).

•Анализируя семейство кривых s = f (p) на рис. 1.2 можно сделать следующие выводы:

1. имеют место два типа деформаций:

-мгновенные sмгн

-развивающиеся во времени или деформации ползучести sполз. 2. характер деформаций ползучести зависит от внешней нагрузки:

•А - при нагрузке, не превышающей предела длительной прочности (р Rдл) происходит постепенное уменьшение интенсивности

нарастания деформаций ползучести и они затухают ( кривая 1). Этот этап называют стадией затухающей ползучести.

•Здесь при разрушении ранее существовавших структурных связей образуются еще более многочисленные новые связи, что приводит к затуханию деформаций. Грунт уменьшается в объеме, уплотняется.

•Б - при нагрузке, незначительно превышающей предел длительной прочности (р Rдл) деформации ползучести растут во времени с

постоянной скоростью, т.е. (кривая 2). Этот этап называют

стадией установившейся ползучести или пластично-вязкого течения.

•Здесь имеется равновесие между количеством разрушающихся связей и образованием новых связей. Объем грунта практически не изменяется.

•В - при внешней нагрузки существенно большей предела длительной прочности (р Rдл), наступает стадия

прогрессирующего течения, т.е. увеличение скорости роста деформаций ползучести.

•Здесь количество микротрещин продолжает расти. Увеличивается объем грунта, уменьшается его общее сопротивление.

•Эта стадия всегда заканчивается разрушением грунтового основания с выдавливанием грунта в стороны от нагруженной поверхности.

3.Как показали исследования, установившаяся ползучесть всегда переходит в прогрессирующую, но при разной длительности действия нагрузки:

•чем больше время действия нагрузки, тем меньшая требуется ее величина для достижения прогрессирующей ползучести.

4.Переход установившейся ползучести в прогрессирующую происходит лишь при достижении определенной величины деформации, соответствующей виду грунта и его физическому состоянию.

2. РЕЛАКСАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

Процесс уменьшения во времени действующих напряжений при

неизменной деформации называется релаксацией напряжений.

•Мгновенная прочность Rмгн - это

практически мгновенное сопротивление грунта в самом начале загружения.

•Временная прочность Rt - это

изменяющаяся во времени прочность, обусловливающая разрушение грунта за определенный промежуток времени "t".

•Длительная прочность R - или

наименьший предел прочности при релаксации напряжений, ниже данного значения сопротивления не снижается.

Релаксация напряжений для различных грунтов неодинакова:

•для твердых и полутвердых глин - до 10 20%;

•для пластичных - до 30 60%;

•для текучепластичных - до 80%;

•для льдистых мерзлых и твердомерзлых грунтов - в 5 раз и более.