21. Как работает реологическая модель Максвелла?
Модель состоит из упругой пружины, соединенной с замедлителем деформации в виде вязкодеформирующегося элемента - гидравлического амортизатора. Амортизатор - это цилиндр, заполненный густой вязкой жидкостью, внутри которой находится поршень с отверстиями. При перемещении поршень должен пропустить сквозь отверстия жидкость.
Если сообщить пружине некоторую деформацию εу (рис. 9.1, в, модель 1) в течение короткого времени, за которое поршень амортизатора не успеет сдвинуться, и сразу же закрепить верхний и нижний концы модели, то с течением времени поршень переместится на значение εп = εу (см. рис. 9.1, в, модель 2), а пружина сожмётся до первоначальной длины.
22. Как работает реологическая модель Кельвина-Фойгта?
Она состоит из параллельно соединенных пружин и гидравлического амортизатора (рис. 9.2, а). Под действием приложенной к модели нагрузки пружина упруго растягивается со скоростью, с которой перемещается в амортизаторе поршень, передающий давление на жидкость. Под действием этого давления вязкая жидкость постепенно продавливается сквозь отверстия в поршне.
Если удалить нагрузку, пружина начнет сжиматься, возвращаясь в первоначальное состояние со скоростью, равной скорости перемещения поршня в амортизаторе. Длительное деформирование модели под нагрузкой имитирует ползучесть как сочетание упругих и вязких свойств грунта.
23. Что такое вторичная консолидация?
Вторичной консолидацией называют осадку, развивающуюся после фильтрационной консалидации.
Процесс уплотнения грунта, сопровождающийся отжатием воды из пор, называется фильтрационной консолидацией (иногда просто консолидацией).
24. Опишите механическую модель процесса консолидации водонасыщенного грунта.
В стакан 1 поставим
пружину 5 и до ее верха нальем практически
не сжимаемую (не содержащую воздуха)
воду 4. На поверхность воды и верх пружины
поставим поршень 2 с отверстием малого
диаметра и приложим к поршню нагрузку
3, создающую внешнее давление р. В первый
момент времени (при t=0),
пока вода не успела выйти из отверстия.,
поршень еще не переместился по вертикали,
следовательно, пружина не получила
деформацию и усилие в ней pz
= О. В воде же возникнет давление pw
=р. Значит, в первый момент времени
давление полностью передается на воду.
По мере выдавливания воды из стакана через отверстие поршень будет опускаться. Это приведет к сжатию пружины и увеличению в ней напряжений. В течение этого процесса значение pw, уменьшается, а pz увеличивается и будет сохраняться равенство: pw +pz = p.
После выдавливания определенного количества воды давление p будет полностью передано на пружину, т.е. при t→∞ давление pw =0 и pz = p.
25. Раскройте физические процессы при деформировании грунтов.
Упругие деформации: искажения формы – действия молекулярных сил упругости, развивающихся при искажении структурной решетки твердых частиц и цементирующего коллоидного вещества; изменение объема - действия молекулярных сил упругости замкнутых пузырьков воздуха, тонких пленок воды и твердых частиц.
Остаточные деформации: уплотнение – разрушения скелета грунта и отдельных его частиц в точках контактов, взаимный сдвиг частиц, выдавливание поровой воды, обуславливающие уменьшение пористости (компрессию грунта); пластические – развитие местных сдвигов в областях предельно напряженного состояния; просадки – резкое нарушение природной структуры грунта при изменении условий его существования; набухания – проявления расклинивающего эффекта в результате действия электромолекулярных сил и выделение из поровой воды растворенного в ней газа при понижении давления.