автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Исследование взаимосвязей показателей свойств торфа по результатам комплексных испытаний прямыми и косвенными методами

ЛШШГРАЦСКИН

ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ШЕШРГОЧПТОИТНЛЫИЙ ИНСТИТУТ

АКОШАЛИ Мунзер Махмуд

ИССЛЕДОВАНИЙ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ПОГЛЗАТйЛЕЙ СВОЙСТВ ТОРФА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ КОШЛЕКСЖ ИСПЫТАНИЙ ПОТШИ И КОСВЕННЫ® МЕТОДАМИ

05.23.02 - Основания и фундаменты

Автореферат диссертации на сонскшшо ученой степени кандидага технических наук

На правах рукопиоя

Ленинград

1991

Работа шполвбна б Ленинградской ордена Ленина и ордена Октябрьской Резолюции института инженеров гвлезнодормлого транспорта вмени академика В Л. Образцова.

Научный руководитель _ доктор технических наук, профессор

Н.Е.ЫОРАРЕСКУЛ

Официальные оппоненты : Заолуавняий деятель науки и техники РС<аС]

доктор технических паук, профессор Б.И.ДШАТОВ

кандидат технических наук, доцент И. И. КОСТЮКОВ

Ведущая организация - Институт Фундашнтпроект

(Ленинградское отдаление)

Защита состоится *июня 1991 г. в часов на

заседании специализированного совета К.063.314)2 в Ленинградской ордена Трудового Красного Знамени и ордена Октябрьской Роволицаи инйенерво-строитэльпом институте по адресу: 198003, Лоаинград,

2-я Краоиоахллзйская ул., д. 4, ауд. 607.

*

С диссертацией иоано ознакомиться в фучдамзитаяьной библиотеке института. .

Автореферат разослан " £ -" июня 1991 года.

УчеаиН секретарь споциалльированнсго совета кандидат технических науг.

-/Л'//-/'

Е.А.КОЗЛОВ

ОБЩАЯ -ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ'

Актуальность теми Заболоченныэ территории »."ало распространены в "арабских странах, в том числе и Сирии, в которой автору предстоит работать. Тем не менее встречаются отдельные болота в долинах и поймах рек. Самыми- большими по масштабам болота являются Аль-Геб, отделяющие г. Хаму и г. Тартус, и почти вся территория, расположънная вдоль границы Сирии с Лаваном в долина Бекаа. Эти территории сложены слчбыми отложениями, однт ш из освоен"« представителей которал: являются торфяные грунты. Строительство на таких грунтах - очень трудоемкий и сложный процесс, поэтому эти ча ,т1. террз??ории бкгш обойдены. Следовательно, исследование особенностей этих грунтов и вопросов возведения ж них различных объектов осталось до сих пор не начатым.

Однако в вастсящее время в Сирии наблюдается бурный рост строительства вообще и, в частности, болшоо расширс не сети железных дорог >ч автомагистралей.- В связи с этим возникла необходимость исследования целого ряда проблем, связанных с проектированием, строительством и дальнейшей аксллуатацией различных сооружений на слабит грунтах. Устатное решение этих вопросов зависит, правде всего, от правильного определения строительных свойств этих грунтов.

СССР занимает первое место .в мире по запасам тарфа, обладая 2/3 этих запасов. Поэтому на заболоченных территориях уже дьвн. и особенно за последние 50 лег ведется большое и разнообразное строительство: транспортное, провшшленнор гражданское, лцуро- ' твхническоз, энергетическое, а тадаз прокладка газо- и нефтепроводов. К настоящему-времени накоплен огромный опыт в предло- ■ жено большое разнообразие прямых и косвенных методов я приборсз, предназначенных для определения механических свойств торфа. Но имеются и свои пробелы. Одно и то же строительное свойство определяется по-разному. В разных приборах торф подвергается различным силовым воздействиям, в нем происходят разные физические процессы. Появляется вопрос: насколько полученные результат . соответствуют истине, настолько эти результаты сопоставимы, насколько они одинаковы.

Иеяь работы заключается в исследовании взаимосвязей меаду показателями свойств, определяемыми разными мэтодаш, о усовср-

кенствоваливы способов определения цахааичаских свойств торфа при нзучеяви его как основания, среди в материала для сооружена

для досгпжяниа поставленной цели необходим бшго решить сл души в задачи:

- проанализировать сущность, трудошкость, эффективность, точность, сироту применения, пригодность, достоинства и недостатки всех предложенных к настоящему коиенту прямых и косвенны методов определения физико-механических свойств торфяных грунто

- глубоко изучить структурно-механические особенности тор^ к мат ода определения его свойств, сопоставить их с ыинералышьш грунтааа и выделить перспективные методы определения ыеханичес-елх свойств для строительных целей с учетом спецп^пки структуру тор^а;

- с целы) исключения бального разброса, характерного для тор£а, кецду величия гая показателей, а таксе Еыявлешщ влияния степени разлогвния,- необходимо выбрать для всех видов вспытанш одинаковый и однородный торф слабой, средней и сильной степени разлогенкя;

- для отработка кетодик исдытсшЛ необходимо выполнить ыа-тодичесЕиа опыты. Кроне того, ну ел о было определить (¿лзичасхие свойства всех разновидностей тор£а;

- выполнить исследования механических свойств тор^а, а га во, сшшаешють о сопротивление сдвигу.. Использовать для этого различные лабораторный катоды в приборы, прзшаняещв в пролзво; ственшх условиях с вэзызглостыа нх усоворЕенствоваяся;

- обработать результата всштаяиа, привязав пх г еднвоцу в саио;<у обобдэнноду показателеЕог^^гдиенту порастости. Сра бить получвнше результат ыевду собой, выполнить алалдз срлро ды фгзических явлений в установить аширлчвские запгсп^осгс по казателей цахакаческих свойств.

Нетчная новизна работы состоит в то:», что:

- предложена г разработана конструкция дополнительного пр способленля для кодярнизацнв обычных приборов прямого сдвига, щшиэнявшх для испытания минеральных грунтов. С пгвдш этого приспосоохедия достигается полный срез образцов тордл слабой £ средней степени разложения без внесения особых изкваенай 2 ков струкшш этих приборов;

- првдлозев косвенный метод определения модуля де^эрмацш

>рфяных грунтов по результатам пенетрационннх испытаний;

- экспериментально установлены связи между показателями фи-гко-аехннических свойств г приложенным давлением;

- на основании гкспериментальвых данных а корреляционного !ализа получены эмпирические зависимости и переводные коэффи-генты для определения характеристик сжимаемости и сопротииле-гя сдвигу, найденных разными методами;

- обоснована ограниченность применения метода ленетрации целы» определения прочностных характеристик, особенно для тор-)в слабой и средней степени разложения.

Практическая ценность работы заклотсатся в том, что примемте полученных результатов позволяет значительно сократить ха-жтернуи для торгов больауы длительность испытаний, а также пра-1льно вьбрать методы испытания применительно к конкретным усло-гям, чтобы повысить экономичность проектирования фундаментов 13личных сооружений за счаг более точного определения строи-)льных характеристик и, следовательно, несущей способности тор-[ных грунтов.

Публикации..До тема диссертации подана в печать одна статья.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, ¡тырех глав, основных выводов и рекомендаций, списка использо-шной литературы из 118 наименований. Общий объем работы 168 границ, из них 109 машинописного текста, 47 рисунков, 18 таб-

:ц.

• На зэштту выносятся:

- структурно-кэхаиическиа особенности торфяных грунтов при ¡следовании их строительных-свойств, т.е. сжимаемости и сопро-[вления сдвигу, я проявление этих особенностей в зависимости от »меняемых методов Испытаний;

- зависимости физических свойств торфа различной степени ¡зложения от приложенного давления;

- результаты комплексных испытаний однородного торфа слабой, >едней и сильной степени разложения на компрессии, стабиломэт-по, прямой сдвиг, вращательный срез и пеноградив;

- сопоставление результатов испытаний и установление связи >еду разными г.отэдаки ж результатами чзрез единый показатель юйств торфа - коэф£ициент пористости;

- косвенный метод определения модуля деформации Jpфa по результатам пенетрационшх исдыта"яй, проведенных разноугольш-ии конус"ш.

СОДЕШНИЕ РАЮ ТЫ

Во введении обоснована актуальность, теги, кратко намечен" дели и задачи исследований.

Первая глава косит обзорный характер. - ней приведено сопо-сгавлиняч основных свойств минеральных и торфяных гручточ. Из втого сопоставлении отчетливо видны специфические особенности торфа-и степень приемлемости к «ему оо,тавнэт понятий иаханики грунтов и их физико-механич?2ких свойств.

Далее расшатриваются свойства и ыэгода (пряиие в

косвенные) их определения на одЕовании слелувнаго делания етих свойств: классификационные (йогатачес.сий состав, стелэи* разложения, вольность и показатель кислотности), физические (влажность, плотность, пготность частиц, полная влаго емкость & содержание волокнистой массы ели дне врсность) ~ механические свойства (водспронхи.аешс£ь, ашмаеыоегь »сопротивление сдвигу).

Отмечаемая, что &лыеой вклад в становление в развитие исследований свойств торфяных груятеш, & такав иатадов их определения внесли Л.С.Амарля, Б-Т-Базин, И.Е.Болок^путов, А.Биеоп, В.Н;Боонин, А.Б;Бурилов, К Е.Ванагс, П.'д.Еарлыгив, М.П.Боларович, 1:А.Дроадь, И.Е^Евгвньев, Ю.Н.Женихов, П.В.Ивавов,'А.В.Исаав В.Д.Казарновскнй, Н.П.Коваленко, А.С.Королев, С.С.Ксрчуаоа, Б.И.Косов, Ы.А.Кот, И.И.Лштвав, С.В.Минагв, В.А.ЫироЕСЗ, Н.Н.Мо-рараскуд, Н.И.Пмвчеако, Е.П.Сеиевский, А;И.Силнх , С Г.Солоцов, Е.А.Стрекалетч, А./ Ткачежо, В.А.Тро^имов, С С.ТЮрелшоз, Д.Хев-кель, Я.Й.Чураев, У.А.Ша.тэдш'ков в другие.

Сгрсятелмке. с£о2с"Ба тзрфявых грунтив цриводеяы в тезреги-ческих и сксдвримантальных работах. М.С.Аоелева. 1.С.Аиаряна. В.Н.Броьмяа, ФЛ.&шохурова, И.И.Вютшева, Б.И.Далыа10вг Л.И.Ев-гев^вва« й.Д: Казацьэвского, Я.П.Коваленко, П.А:Коновалова, С.С. Корчунова, Н^Лорареск! а, А.4.Дечкурова, А^.Силкина. А^.Те-- Теркина, А Л.Ткачеахэ, Ц.А.!апоыв;кова в других ученых.

Обзор советской в 8<;р/бв2щой литералу ры выявил следующее:

- имеется иного методов и приборов дев. исследования ..изико-маханичёсг&с своЯств торфа. Ведущая родь в этой оЗдасги ваука в

прггтгзЕ зрззздгззз» соззггкй!

- ггэсхз г гга, за гмеагся сэгюогеаявЕгя результатов сгрэ-3828533 с2с2с?з гс разног ггггсдггга и зг гзгпзе? ззягэз.

ду:? отаотнтз. у -ззгрггынг грзвтсз. гг^гз в

г..72™, "агзх сггзс! гогазЕО я

о гауззаЗ» з с прзггззеазэЗ нрзнзя,. Зйк г*зго £з?<£еггз5»

~ дгс зрзхгззз сгрззгзльсгза *£3?ог2сзг вЕстея^э гяз:? "з-хсззгсзгхнз огсгстга горфа (сх^зсгаога з есгрпгглегзэ с^зл?). Прл рагтегсз л стзвехо ссто-гвз2 гсгглгзуззся ргз^гб ^срзггчз-; сггз 'ь'с-ог?, осргхзурзс-^гкгз^ссяга сго^зггз гр^з-

^об;

- до прсзсдзН2Я ^есбго^пэ зрэдвзсзтзлгзо гзгь ссзбззоотз ?ор£а, сгсзезь хоосо-зорЕссгл п^л лгоЗ груггггогэ ссгзггггг;.

' V. 2ор$7 л о'-т^сг-?^ гзгсдн гсгатазпЗ для гсследсв^ия.

Во гчот1 гля^р? пргЕэдэш только :з свойства торфа, которыо :г\:аг то илз значедза лез использований аго з качество ос-повадля, материала ллл ерэдн наг-лдхл глп подзеглпых кспстртпцзЗ плз сэорулеплЗ. ¡Ьшолзгяа клгссп^^каля татодов опрэделестл показателей сгсЗсгь торфа, зеходя гз прзщипов зх раздолоззя па пр.тае л гхсеэпенэ. Прзведоа перечень пасбходптлхх приборов л установок при спрэдслоппз свойств'торфа. Из зтпх прпборез вбираются го, КОТОрЦЭ ПОПОЛЬЗУЮТСЯ 3 ШССОВПХ ПрЭПЗЕОДСТЕЕЯГХХ ГС1Г!ТП-

няях, для дальнейшего исследования струкгурпо-ксхаяпчестлх сссбсп-носгоЗ торга при спродолошга его «эхаппчостшх свойств.

Далее расс?*агрзвсятся особонностз с/^тас.сстп торфа прз прзеепп, стабилоизтрип", птаапогах псвытапплх, просспс,;,~грпа п по-натрешти, а такге при гссладсзаяга сопротивления СДВЗ17 ичтодс:.сз прЛкого сдетга, вращательного среза, стебилоиэтрзи, пвпатрацга, кет-йиннроваяпых исгыташй з зондирования. Анализ этих .зсобоннос-тз2 показал, что торф'имев? своеобразтйй состав, струк!ургу, бодь-

пористость п csm.iaei.roсть. КолйчестЕецлне показател : этих свсЗстг. настолько отличаются от соотв^тсгвуг^зх показателей 1ин -ральных грунтов, что это прпво^лт к качества ляо друггц физ:гческЕ.1 процессам при васш тх воздействиях на торф.

3 глава рассмотрены, принципиальные вопросы методами всслвдо-вакия:

- зкепориментальтае исследования проводятся л анализар-уются

?

по общей схеме, изображенной на рис.1, по которой результаты

испытаний привязываются к коэффициенту пористости е ;

- исследования проводятся с образцами тор^а нарушенной структуры слабой, средней и сильной степени разложения И^р . Этим достигается однородность образцов, постоянство характеристик физических свойств, а, следовательно, уменьшается разброс получаемых величин, более четко устанавливаются общие закономерности. Вместе с тем общие особенности свойств тор^а органогенной порода полностью сохраняются;

- повторность опытов трехкратная. Для образцов тор*<а нарушенной структуры, т.е. однородных, этого достаточно.

В третье^ ул^вэ диссертации приведены исходные данные исследованных торфов, подготовка образцов, описание приборов, методика и результаты экспериментальных исследований.

Анализ ботанического состава и степени разложения 1Ц> бил выполнен соответственно микроскопическим методом и методом центрифугирования. Зольность тор^-а Ас определялась методом прокаливания в соогватствии с ГОСТ 11306-83. Кислотность рН определялась универсальным ионометром ЭВ-74. Плотность частиц ^ определялась методом высоких давлений с помощью уплотнителя УЦЦ-3, конструкции Л.С.Амаряна. Исходные дашшо исследованных торфов приведены в табл. I.

Таблица I Исходные данные исследованных торфов

п/п Тип Подтип Группа Вид торфа Средняя степень разлоке- Средняя зольность «с с Л , /о Кислотность, рН Плотность А . г/см 3

I Верховой топя-ноД моховая фускуы торф 16 2,45 5,33 1.60

2 Верховой топя-ной тра-вяно-моховая пушице-во- сфвгио-выЛ 32 4,31 5,56 1,58

3 Верховий тэпя- ;<ой травя-ная пушице-вый 49 18,86 6,56 1,55

а

Методы испытаний и взаимные связи

Обцал схема экспзрнмзнталышх исследований

Рис. I. Схека исследований

Псскогаз^ vzs.su ероесдептоь ЕЕ; торгах Еер>~ЕЕгп£ сгрукту-та жшЗгадгвгз Сил: Ес^усзсзвгко сзадагЕГЬ С£Е25202ЫЗ ЦЕ-£,££:2аЕ£^ «ВДЕЯ Свр22 гСЕКГ£Е2£„

ЛссЕШ^вЛЕе атсй ДЕЛЕ ЕЕДЛУЧ^ЗМ Егансгно бцгг через

-- - С 2ШГЗЕ2£аЕг ТЕрфЗ В ГЕъЕЗХЕ 21 Г-ГС ДМГЕ-

ХЕЕЕЯ садгого ВСДСШ^СЕ-БЯКЕ» Поэтому С'лха ГЗЖГСГСЕ^СЗ! гольда, зулквгр гогорнг II _ осггзвгл 323 £ з^эоса - Н - 153 иг.

ЕЕр£КЕ££В обрЕЗЦОВ ССУЩЗЗТЗДЕХССЬ О х&МЗЗЫ) ^'¿Чс.СьС:

реаудда: еэхэц ггробсотбзрокаи хоаструкциг: Ж.С.А^^рях^г

прэьурш; сдззродЕозЕг ЕЗЕГО згггзлЕта Еуыядкззь кг-ТЕдгзвсззэ опыты о ^есыг сд^адегеагл ьхеегостг VI' а пдоееос-*и ■>/" з тошее« кзгопга». 2 гаЗдг. 2 ^дивздш £г£чз22£ А, орщцгэ жведрапкззе & м ввх^г^ХмТ/

Результатов влредЕхгЕг'Е гигвоств г Есггдсгтз! и7® 'ЦрЕ

дгух ЕЕача^Еях эоаггададаго зщвЕЬа&г ддд ггр^й со сге=£л£с ргз-

ХМбЕИЯ - 15

* .

£в£чезгл ЕЛЕЕНООЗЖ н зизгносгв в рБа^хыгге УЕЕСШЗОЕЕЯ ••

| ^арЕСТчрЕсиаси Удлотйяощез дахгвЕле ; | Ю .кШ: ---- 25 ^сЗ^СГХ!

¥/' * % 1 .»гУш3 Ш .. % 1# С^С

I - Л . 570 I '0,224 ! 1 С,£г*Т

<3 о.оаэ 1 - -О.СП ; ■ 1 ^.010

| V . 0,015 | 0,01В | '0.0П

Шйдэ учесть, ил при асес'сдалаааиГ далее аепытааик: с тгрз: кривой аювгорросшэ жгутл"** раз ^етявЕгдашалЕ ллогаосгь сЗрсзца л лрввадаэ два зщршшиш&х вцредвлвыш вгегльсс: дш каадого шыха, то х- вс^авашаз обработки <бол1готз количества тад;

.¿^^ЕЕВ, ОТрЕЕЕШЩНЗ ЖЕЗСТЕНД ВгИВДШОТЗ' ЖЛЕКЕОСТИ, ДЛОТЗОСИ

2 елг-твоогв ьгсдага тар^а в еевесдшостз от ушшгвяадбго давлена даш тсрфрз. слабой, среди23 з» сильной степени р^здогай^я 7

За 45. .

Квикрвогипппнв всшгвбия 7ор1Э ^рщет«р::зутея бохатзЗ даш--эльеостю. ТЬэтпцу лун обвггзванид лыЗгра ¡квтэдики дгрэвздзшжь два свргв агэтэдическЕх олнтш. еа торфа с стааечао разложэлгз 15 щр^дввгятальвэ уплотненней давлении.: Ю жПа. Сзупешз ва-

боа хо <од зоо ж гоо

"¿о ю ¿о во 100 ¡¿о по /¿¡у Р, кПа.

Рис.2 . Графика изменения влажности в зависимости, от уплотнявшего давления.

Лг/с

/./V

'а/

/.а

0.9

о. о а.г

го ю ее во «ю ка па т Р, «Па. Рис.3 . Графика изменения плотности торфа п зависимости

л-Ц

0.30 а.га о.<о

Рио.4

от уплотняющего давления.

го ю во во юа /го м /бо р , к Па . Графики измоиония плотности торфа о сухом состоянии, и запистлости от унлотшшщого давления. -ц

грузки выбраш 25, 50, 75, 100 и 150 кПа. В первой cspnn очеред-яая ступень нагрузки выдергивалась 24 часа. ПершЕ замор дзфэр-иацип проводился кагдые 30 шнут, в течение 6 часов, а последний по истечении 24 часов, после чего прикладывалась слэдусцая ступень и т.д. Вторая серия проводилась по стандартной методике. 06-идая продолжительность опытов составила 4 месяца.

Результаты первой серил обрабатывалась по двум ызтодпкам Ш.Е.Енгеньева п А.С.Королева). Сравнение результатов приведено в табл. 3, на основашш которой основная серия испытаний проводилась с трехкратной повтэрьостыз по ускоренной мзтоднке с обработкой результатов по иатоду А.С.КоролзБа.

Таблица 3 Сопоставление результатов испытаний

Параметр ii • U е т о д и к 1!

суточные испытания по И.Е.Ев-« гэньзву по А.С.Кзрэ egiij" стандартная

Иакскиальнся относительная деформация 0,522 0,710 0,770

Погрешность к стандартной, % 34,75 11,25 3,75 -

В диссертация прПЕЗдвда графики зависимостей =j-(P) л е=^(Р) для торфов с Ddp - 16, 32 и 4S Стабзгзиетричаскдэ испытания проводились на ст&оппэмзтрз конструкции Л.С.Аиаряна. Об^аа колсчество опытов состав:со 27. С одной стороны, ставилась цель поддеряцщлп заданного ззракзе коэффициента пористости до конца опита, с друге/., - зггрг-е^кпд по только прочностных; во е дефорелативных сдэЗств сэ результатам одного и того se опыта. Поэтому на основании ксслздг.;^!;:!.4. Т.Ц.Ча пзленко испытания проводились в рьжпме надрежпэшпшг исеытелгГ. п которое образец доводятся до разрусокия в тьче.чпэ 4-5 u:u. В таком случае уравнение прочности имеет вид:

ъ^сб-а^щу+с , а,

где & - нормальное напряханпэ, ILW - порэьсо д^влг.нт, - коэффициент внутреннего трения. С - сцотт.-.г.н/.з.

Иетытнвалясь образцы," предварительно уплотненные давлением 25 , 50 и ЮС кПа, соответственно при всестороннем давлении 25, 50 и 100 кПа. Обработка рэзультатов проводилась с помошыо кругов Мора.' Средние значения У = 25,67°, 22,25° п 19,2°, а С а 2,98; 5,22 п 7,7 кПа, соответственно для торгов со степенью разложения = 16, 32 и 49 %.

Испытания на прямой сдвиг проводились на приборе конструкции Гндропроокта. Исследования Н.Н.Морарескула показывают, что срез волокнистого торфа па обычных приборах прямого сдвига на достагастсл, а наблюдается смятие образца. Поэто1яу была разработана конструкция дополнительного приспособления, в которой в верхний и в нижний штампы сдвижного прибора внедрялись пглы высотой 15 глл п досмотром I Иглы располагались по колцеатркче-сяш окружностям с расстоянием 10 мм, а меяду ништ били просверлены отвэрстия для фильтрации воды. Высота испытанных- образцов тор£а составила 40 км. Общий объем игл составляет 1,9 % от всего объема образца, поотоцу можно пренебречь их влиянием на пористость и коэффициент пористости образца.

Испытанию подвэргались образцы, предварительно уплотненные давлением 10, 25, 50 и 100 кПа, под действием нормальных давлений, равных по воличине давлениям предварительного уплотнения, чтобы но вызвать переуплотнение или разуплотнение образцов. Сдвиг образца проводился в течение 3-5 мин. Таким образом, результаты испытаний мощю отнести. к. первоначальному коэффициенту пористости. Общее количество опытов составило 36. Зависимости

е£'=У(Р) устанавливались на основа корреляционного аиалл- -за. Прочность тор^ялых грунтов по данной методике описывается уравнением типа: 2%: р.Ту +- С • 2 дяссортации приведены граи шеи зависзтлости "С =£( Р) . на основании которых получена следующие значения: = 27,5°, 20,3° и 18,5°, а С, = 2,Ш; 6,96 и 0,6 кПа соответственно для торгов с ^¿р =. 16, 32 и 49 %.

Пенетрацпоншв испытания проводились ла лабораторной установке НИКЕТа с целью опредалеппя деформативных и прэчностных свойств. Испытивалпсь торфы, предварптольпо уплотненные давлением Р = 10 , 25-, 50 я ШО кПа, с использованием конусов с угла;,я при влр-лино 2°<- = 30°, 60° и 90°. Максимальная глубина по-гру:;синя конуса ^гтх ~ 4 см для конуса с углом 2 ос я 30°

пыбрагн па основании исследовании Е.Ц.Богданова и В.й.Разо-репоып, а для остальных конусов рассчитывалась по ц,ормуло

Ко*-ЦъУЧ* • (2)

Для кодуоов при 2°< = 60° и 90° соответственно получили

^пах" и 1,2 см . Общее количество опытов составило 108. Построены графики зависимости И / ( Р) .с помощью которых были рассчитаны значения удельного сопротивления пенетрации /? по формуле

R - Pj - Р>

(з)

где Pj , Ь^ и fj , hj - нагрузки на конус и глубина погружения, соответствующие началу и концу прямой ва графике

Ь . Установлено наличие прямой зависимости Я от Р .

На оонове корреляционного анализа подучены параметры этой зависимости для разных конусов и отепеней разложения торфа.

Испытания вращательным срезом проводились на лабораторной крыльчатке ДШЖТа. Испытывались образцы,* предварительно уплотненные давлением Рупл а 10 , 25 , 50 и 100 кПа. Испытания проводились по быстрой методике,'так что время от начала опыта до полного поворота крыльчатки составляло 3-5 мин. Скорость сдвига составила «з> 15-20 град./мин, так как, по данным Е.А.Стрекалкина, при скорооти сдвига менее 4 град./мнн происходит уплотнение торфа в зоне сдвига и мобилизация его внутренних сил разрушающзму процессу, что приводит к завышенным значениям 7" . .

Испытания проводились при внедрении крыльчатки на полную ео высоту h , поэтоцу для вычисления '¡Г были использованы следующее формулы:

Т = М/В ; п=рА

b-'zLU+h)

(4)

. (5)

'где М - максимальный крутящий момонт, при котором происходит срез образца, В - постоянная, зависящая от диаметра лопастел крыльчатки и глубины ее погружения, Р - максимальная сдвигающая нагрузка, Н; С = 5,5 см - плечо, = 2,6 см - диаметр криль-чатки, Ь = 3,0 см - высота крыльчатки. Б нашем случае В = « 36,45. см3.

Исследования №.А.Шапошникова показали, что в торфяных грунтах при вращательном срезе прямоугольной крыльчаткой образуется 14

не цилиндр (как принято в выводе формул), а тело, близкое по форме к бочке. Он приводит значения приращения диаметра <А на величину Л и коэффициентов для более точного вычисления значений 2" . Однако эти коэффициенты рассчитаны .для размеров крыльчаток, отличающихся от размеров используемой нами крыльчатки. Поэтому в конце каждого опыта определяли значения А Поскольку испытания проводились с 5-кратной повторностыо, то для более точного определения Л вычисляли среднее приращение А. В результате рассчитали новые значения В с учетом Л :

Б.зг§+£¿.(^3) (6)

Зная значения В и 5 , определяли значение понижающего (корректирующего) коэффициента К^:

Ккор = 4" (7)

Общий объем испытаний составил 60 опытов. В диссертации приведены значения Л и К^ для торфов различной степени разложения в зависимости от уплотняющего давления.

Четвертая глава диссертации посвящена анализу результатов испытаний, их сопоставлению с привязкой к коэффициенту пористости и установлению взаимосвязей между показателями и методам!. С целью обеспечения возможнрго сопоставления результатов экспериментальных исследований, полученных разными методами, а также поиска взаимосвязей между ниш необходимо было привести все данные к общему- показателю - коэффициенту пористости. В качестве главного критерия достижения этой цели принималось сведение полученных данных к конечным, самым необходимым для нужд строительства показателям.

По результатам компрессионных испытаний были построены гранки зависимости С0 = а%/аР=/(2)(рис. 5), на котором видно, что эта зависимость характеризуется уравнением прямой связи и имеет вид:

где ~ начальный коэффициент относительной сжимаемости,

йан/Хкр- коэффициент пропорциональности.

ао^а^-КЛ^ , (8)

г>

Параметры уравнения (8) были найдены на основа корреляционного анализа. Были построены такхе зависимости (рис. 6), которые представляют прямые линии, уравнение которых имеет вид:

а0=т(е-ен?) , о)

где /77 - постоянный коэффициент,

екр - критическое значение коэффициента пористости. Методом корреляционного анализа результатов были получек надеаныо пмплричаские уравнения, которые можно пользоваться для предварительных расчетов оснований.

Для слабо- й срадноразлокнвшихся торфов:

• й0 = 1,179( е - 2,054), при г = 0,98 ; (10)

для сильноразлогткзихся торфов:

а0 = 1,597(е - 3,306), при Г = 0,99 . (II)

С псмоцкэ (10) и (II) можно определить значения &0 , для этого требуется определить только коэффициент пористости тор^а, а такяэ мэгнэ определить модуль досрэрмации £ по ч-ормуле

£» гае ^/3 - коэффициент, учитывающий отсутствие бокового растирания при одномерном уплотнении.

По результатам стабиломэтрических испытаний были рассчита--пы значения модуля деформации. Для сравнения результатов стаби-дз!.'.зтрпческях испытание с данными прямого сдвига и вращательного среза был осуществлен переход от главных напряжений, Фиксируема в опытах, к касательным л нормальным в соответствии с законом прочности Мора - Кулона по формулам:

со* 1р , ; (12)

= . (13)

По розультатам врещптального среза с учетом были построены графики завношлоств %с0р (Р) . На основа корреляционного анализа окли получены ааачошы Ф и С .

С пэлш введения переходных коа1^лпиент')в между результатам! определения сопротивления сдвигу, получсшш.мк р£зт«:>.! м-.-то-

дами, в качестве эталонного выбрали результаты метода вращательного среза. Такой шбор обоснован простотой, легкостш и универсальности этого метода для слабых грунтов. Для этого были построены графики зависимостей 7) для торфов слабой, средней и сильной степеней разложения. На этих графиках видно, что между всеми значениями , полученными разными методами, и значением вращательного среза имеется пропорциональная зависимость, которая описывается уравнением

Т=К(Тнр-В) . (14)

Статиотическая обработка всех данных методом корреляционного анализа позволила установить значения параметров К и б этого уравнения, которые представлены в табл. 4.

Таблица 4 Результаты статистической обработки

Степень разложения торфа Испытания* Искомые параметры

К Б Г

V16 * Стабилометр Сдвиг Пенетрация 0,99 1,08 1,73 2,02 3,4 7,26 0,99 0,99 0,97

зг!-1 Стабилометр Сдвиг Пенетрация 1,2 1,12 2,36 7,01 4,5 15,44- 1.0 1.0 ■ 0,97

\ - 49 * Стабилометр Сдвиг Пенетрация 1,15 •1,05 1,69 5,08 1,75 6,78 1.0 0,98 0,97

Таким обрезом, о помощью (14) и данных табл. 4 могло будет осуществлять переходы от результатов одних испытаний к другим. В диссертации приведены графики зависимостей сопротивления сдвигу. волучевних разными методами, от коэффициента пористости, а такЕО графики зависимостей компрессионного и стабилометрическоп модулей де^ормапии от е , совместная обработка которых позволила установить коэффициенты перехода от стабилэмэтрического модуля д&^ормации (по ускоренной методике) к компрессионному. Значения этих коэффициентов составили 0,610; 0,646 и 0,591 соответ стьенно для гор!ов слабой, средней и сильной степиней разлохени, Ш

о>

а д ч е

Й

cd

¡3 « й с: О. ti

ей ts

&о S3

Я CS

И !2

в ,

a s

8 j

<а »

s

l=S -

t>» S

Oll О

<4.

г-*

at w о

«г ж

м

а

S V8

а о.

J«

га о

Э C¡

f-i £«

«3 г>

, >»

си слез.

о

я я «Í

в»

о

14 б'

-з *.

UL, О.

сз о

о ж п.

Величины компрессионного иоду ля, рассчитанные с помочш етих коздициентов, емеит гсаксшальные отклонения, не лрошшавднэ

Ев основании корреляционно-регрессионного аначлза большого количества определений установлено наличие прямой зависимости иевду плэпгостьв скелета тор£а я ушштвящ^м давлением (см. плс. 4). Зта зависимость описывается уравнением

^ = . (15)

Значения параметров в (15) установлены в зависимости от степени разложения тэр£э:

^ = 0,133 + 0.001Р при сдпбэП В^ , Г = 0,99;

^ = 0,167 + О.ОООЭР при средней Ц^ ,Г= 0,98;

^ = 0,248 + 0.СЮС8Р пра сильной!)^ ,Г= 0,92.

Необходимо откатить, что прямые втой заваскмэстп (см. рзс.4] не иохут фактически продолжаться, так как они действительна только до предела парко!! критической точки влышости и плотности. Поело достигшая торной этого Бовчензя он практически перестает уплотняться п прямолинейный характер зевлсгмостд н щупается.

Далее, пе основании установленного В.О.Разоргноьыы равзцот-ва соотношений

¿г,/е2 =н,/я1 (16)

иогшо найти соотношение Е}/Я^=К дал первого грунта п определить ¿2 Д11Н ЕГ°Р0Г0 грунта, близкого по состояага к первое, определяя только значениэ для второго грунта:

Е2 = К-Нг (Г?)

По результатам компрессионных в палвтрзционных кепцтакга были построены гра!лкл Зависимостей

Зависимость Нописывается уравнением прямой линии:

Е = Еа + КЯ , (18)

Ка оснозэ корреляционного аниязза всэх данных были получены сдедуюауо уравнения рзгрэссла для олределония модуля де^ормпцип торСоь различной степени рззлохшшя по результата.: панетрашюн-ных кспытавсХ с вспэньзовавлек разных конусов.

20

Для торгов слабой степени разложения:

при 2 с< = 30° Е = 59,83 +1,15/? при Г = 0,23

при 2 ос = 60° Е = 52,54 + 0,517 Я при Г = 0,93

при 2 «Г = 90° Е = 56,58 + 0,212/? при Г = 0,33.

Для тормоз средней степени разложения ••

при 2 <* = го° Е = 69,82 + 1,281 Я при Г = 0,99

при 2 ос - 60° Е = 64,112 + 0,570 Я при Г = 0,99

при 2 = 20 ^ В = 63,79 + 0,245 Я при г = 0,99.

Для ТОр[ОВ спльнэЯ степени разложения

пр.'! 2 о« = СО0 " Е = 84,65 + 2,09 К пси Г = 0,93

при 2 о< = 60° В= 84,78 + 0,763 Я прл 1 = 0,99

при 2 сС = ео° Е= 90,82 + 0,344/? при Г = 0,99.

Вас из нас згаю значения коэффициентов г.орсп.тлцнл Г* у

зывевг на бз.иг-'уг) надежность сценпз модуля деформации гор!л; пи грунтов по результатам только пенотрсцнотагх исггатаннЛ. Зги уравнения мэгут Сыть использованы для ггрэдвзрптеяытнх расчетов модуля В со зкзчзтэлько пст затратам дефи-

нитного с5ору^овая::я и времени, оссй<знко для таких д.титэлыто С1и:миЕ^ЛХ грунтов, как ТОр;=1.

ОЕ^ГЕ ШВОГЛ

1. Анализ разностороннего литературного материала показал, что к настсл:,-:-7 методы исследования '|изико-мзхалич£Скях своЛстз тор;,з разработаны хорэпэ. Следует отметить, что нзду^хя роль в этон области знаниЛ принадлежат сэватскэ;! пауке.

На основании сопоставления своЗств торфа а минеральных грунтов, а также анализа методов их определения выявлены структурно-механичесхиз особенности этого своеобразного грунта. Результатом анализа является классификация методов определения этих сззЗств. 7че? влияния указанных особепносте.Т представляя? практический пп-терес при сценка строительных показателей торфяных грунтов.

2. В определении деформативкых я прочностных свойств тор£а по суцествуг^;!!.: методам залзгрны разные предпосылки и разные си-лоше воздействия па образцч. Целесообразно установить связь м&з-ду разними методами и результатами через единый показатель свойств тор;а - ко&}<ЬП!иент пористости.

3- Зкспеоикентаяьно установлена тесная взаимосвязь »ззду флё£чгс:<зе свойствами ш внекяим дазгскзам. На осЕозазгв большого чЕсде; ошгоб получены графики и кадекЯас ураз^энля рогреосзы,. хоторызск ыоано пользоваться для косвенной оцеакз физических свойств торфов различной степени разлоазаяя а ваЕгсгкости о? ве-ллчнек нралскеяяого давл-даш.

Сопоставление результатов ксшрвсскошгх испытаний', по-лучевЕкх по разним мвтодЕпем, позеоенло устаковзгь,, что ьггболеь достоверные результате доотнгеогся Есаытаяяяиа по усхорокяой из-тодакэ с обработкой дааагх со методу ¿„(¡«.Королева. При этой злог-но сократить дливежьЕссть нспытенеё о шшашяъной погрелаостка для результатов (¿3*4 %).

5. Методом коррояг'тжоЕИОго акалЕва получаны сравнения в грз52:га(, ограгсацае зависимость модуля деформация н коеффЗДЕвнте СЕШмаемоетЕ ог коэффацвента Еорнстосет. С помощью этих уравзсзгй «0220 прогаозировагь веязга&ед кояедаой осадки торфяных грунтов»

6. Сравнение значений модуля деформации, полученных по данным компрессионных и стабг.лометричвсхих испытаний о увязкой рз-зультстов с хоеффнциентом пористости, позволило установить воли-чзй овязв ¡¿езду няма и определять коэффициенты для перехода от одного ьдда испытаний к другому.

7. Предложены косвенный пагод и надеащыб урьвззкзя регрессии д;.я определения'модуля дг^ори&цак торфяных грунтов в зависч-моотн от ах степени разложения по результатам пеаетрециошых испытали й. Эти уравнения найдены для разных углов раскрутил конуса.

8. Обоснованно показана приемлемость методов шшетрации для сценки сеекеелос'-ы торфа независимо от пранэияемыя конусов. Однако следует отметать ограниченную возможность юого метода прп определении механических- свойств, особенно для торфов слабой и средней стапелей разлонения.

9. Экспериментально, доказана необходимость учета приращения дгаамэгра срезаемого тела торфяного грунте при вращательном срезе величинз которого зависит не только от степени разложения торфа и размеров лопастей используемой'крыльчатки, но а от степени уплотненности торфа. Приведении величины приращений могут быть на пользаьаны при обработке результатов испытаний торфяных грунтов вращательным срезом.

10. Выполненное исследование позволило установить связь невду методами и результатами определения механических свойств торфа путем приведения их к единому показателе - коэффициенту гористости. Корреляционным анализом получены уравнения регрессии, позволяющие осуществить переход от одних ¿идов испытаний к другим.

11. Дальнейшие исследования целесообразно напрлаить на установление связей манду результатами определения механических звойств торфа полевыми методами (зондированием, прэссисмэтрией

а ДР-).

По теме диссертации подана в печать статья:

Акошалн Ц.М. Определение модуля деформации торфяных грунтов по результатам пенетрационных испытаний//Сборник научны -. грудов ЛШЕТа.