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

. " ЛЕЖНТРАДСКШ

ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТГУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ШЕЕНЕРНО-СТГОИТВШИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

АКОШАЛИ Мунзор Махмуд

ИССЛЕДОВАНИЙ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СВОЙСТВ ТОРФА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ КОМПЛЕКС АХ ИСПЫТАНИЙ ПРЛМНШ1 И КОСВЕННЫМИ МЕТОДАМИ

05.23.02 - Основания и фундаменты

Автореферат диссертации на соисканио учанзй степени кандидата технических наук

Ленинград 1391

Работа выполнена в Ленинградском ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции института инженеров гвлезнодороа.ного транспорта икени академика В.Ц.Образцова.

Научный руководяталь - доктор технических наук, профессор

Н.К.М0РАРЕСКУ1

Официальный оппоненты : Заслуженный деятель науки и техники РС^СР

доктор технических паук, профессор Б.И.ДШАТОВ

кандидат технических наук, доцент И.И.ЮСВСКОВ

Ведущая организация - Институт Фундамовтпроект

(Ленинградское отдаление)

Защита состоится "/¿¿Г." ЕК^я 1931 г. в /Ж пасов на заседании специализированного совета К.063.31-02 в Ленинградском ордена Трудового Красного Знамени и ордена Октябрьской Рвволщии инженерно-строительном институте по адресу: 1980С5, Лояинград, 2-к Краоноармзйская ул., д. 4, ауд. 607.

С диосортацией ыо&но ознакомиться в фундаментальной бисли-отеке института. .

Автореферат разослан " /Г " шсня 1931 года.

Учений секретарь сиейлалицироваинсго совета

кандидат техническая иауг. Е.А.КОЗЛОВ

ОБЩАЯ "ХАРАКТЕКГОТИКА РАБОТ"

(Актуальность тяуу Заболочошгаэ территории ?:лло распрост-в "арабских странах, в том числа л Сирии, в которой алто-"^ру-т^эдстоит работать. Тем во монаа ьстрзчпвтся отдвльнна болота в долинах и поймах рек. Самшяг большими по масштабам болота является Аль-Геб, отдзлящпа г. Хшду и г. Тартус, и почти вся территория, распояскьнная вдоль границы Сирии а Диваном в долина Бвкаа. Эти территории слс-еиы слябымп отлояеялямя, одет я из ОСЕОЕ1ПХ представителей которые язлявтся торфяные грунты. Строительство на таких грунтах - очень трудоемкий з слэзпн?1. процесс, поэтому эта ча- п. территории бг~н обоЯдепы. Слздоватедоно, ис-следовЕННэ особенностей этих грунтов и вопросов возведения п.. них различных объектов осталось до сих пор пэ начаты:.!.

Однако в настоящее время з Сирии наблпдаатся бурный рост строительства воойча л, в частности, больпоо расиире ла сати яа-яезных дорог л автомагистралей .• В сачзп с этим возникла наобхо-дпмосгь исследования целого- ряда проблем, связанных с проектированием, строительством л дальпо!шо;1 яхсплуатацпей различных сооружений на слабит грунтах. Усгезяоо ретеппо этих вопросов зависит, прз.здо всего-, от правильного определения строительзых Свойств отих грунтов.

СССР занииаот порвоо место.в мзрэ по осгасатл т^а, обладс»я 2/3 этих запасов. Поэтому на заболоченных тзррлторзях ухо дыш. и особенно за последила 50 лет ьэдется болызоэ п разнообразное строительство: транспортноо, промышленное гргжданскоа, гидро- * техническое, энергетическое, а таге? прокладка газо- п нофто-проводов. К настоящему.времени накоплен огрсмзыЗ опыт а предло- . ясно болыаоэ разнообразив прямых и косвенных методов л приборов, пр&дназиа-юшшх для -определения механических свойств торфа. Но шсттся и своп пробелы. Одно и то га строительное свойство определяется по-разному. В разных приборах торф подверх-аотся различным силовым воздействиям, в нем происходят разный фнзичьскяе процессы. Появляется вопрос: насколько получешшо результат . соответствуют истине, настолько эти результат сопоставил*, настолько они одинаковы.

Цель работы заключается в исследовании взаимосвязей иегда показателями свойств, определяемыми разными штодвиз, с усоззр-.

шенствоваякеы способов определения механических свойств торфа при изучении его как основания, срадц и материала для сооружена

Для достижения составленной дели необходима было решить еж дуыдиа задачи:

- проанализировать сущность, трудоемкость, эффективность, точность, сироту применения, пригодность, достоинства и недостатки всех предложенных к настоящему момвнту прямых и косвенны методов определения физика-механических свойств торфяных грунто:

- глубоко изучить структурно-механические особенности торф и методы определения его свойств,' сопоставить их с минеральными грунтами и выделить пэрспектившв метода определения механических свойств для строительных целей с учетом специфики структуры торфа;

- с цельв исключения большого разброса, характерного для торфа, мевду величинами показателей, а также выявления влияния степени разлоаиния, необходимо выбрать адя всех видов испытания одинаковый и однородный торф слабой, средней в сильной степени разложения;

- для отработки методик испытаний необходимо выполнить католические опыты. Кроме того, нужно было опрздалить физические свойства всех разновидностей торфа;

- выполнить исследования механических свойств торфа, а иш но, сжимаемость в сопротивление сдвигу.» Использовать для атого различные лабораторные ыэтоды и приборы, применяемые в произвол ственных условиях с возможностью их усовершенствования;

- обработать результаты испытаний, привязав их к единому я самм.7 обобщенному показателюкоэффициенту пористости. Срзд вить полученные результаты мевду собой, выполнить анализ природы физических явлений и установить эмпирические зависимости показателей механических свойств.

Научная новизна работы состоит в тоа, что:

- предложена р разработала конструкция дополнительного прз способлеаия для модярнизацнв обычных приборов прямого сдвига, применяемых для испытания минеральных грунтов. С пгчоаыэ этого приспособления достигается полный срез образцов торфа слабой и средней степени разложения без внесения особых изменений в кон струкции этих приборов;

- предложен косвенный метод определения модуля деформации

орфяных грунтов по результатам пенетрационных испытаний;

- экспериментально установлены связл кезду показателями фя-ико-мехЕнических свойств а приложению.! давлением;

- на основании гкспериментальных данных з корреляционного налпза получены эмпирические зависимости а переводные коэЗфа-денты длл определения характеристик сжимаемости н сопротииле-ля сдвигу, найденных разными методами;

- обоснована ограниченность применения метода ленетрацни цельэ определения лрсчностшос характеристик, особенно для торов слабой и средней степени разложения.

Практпчаскпя данность работы заключается в том, что приме-ение полученных результатов позволяет значительно сократить ха-актернуа для торгов болкзуы длительность испытаний, а татя о пра-пльно выбрать методы гспытапш применительно к конкретным усло-иям, чтобы повысить скономпчность проектирования фундаментов азличных сооружений за счет более точного определения строи-ельных характеристик п, следовательно, несущей способности тор-лпих грунтов.

Птблнкаштп.-По теме диссертации подана в печать одна статья.

Объем я сто7кт7оа гетботн. Диссертация состоит из введения, етырех глав, осноеных еыводов п. рекомендаций, списка использо-аниоП литературы из 118 наименований. ССг^пИ объем рсботы 168 траннц, лз них 109 машинописного токста, 47 рисунков, 18 таб-иц.

• На 38ПТ7 7""70СЯТСЯ:

- структурно-механические особенности торфяных грунтов при сследовадии их строительных свойств, т.е. сгтласмостл а сопро-ивлення сдвигу; п проявление этих особенностей в зависимости от рименяеглгс глетодов Испытаний;

- зависхгдсти физических свойств торфа различной степени азлсзенпя от приложенного давления;

- результаты комплексетх испытаний однородного тор$а слабой, родной и сильной степени разложения на компрессия, стабиломэт-ию, прямой сдвиг, вращательный срез а пеяотроцпэ;

- сопоставление результатов испытаний л установление связи о жду разнима методам я результатам чзрзз единый показатель войств торфа - коэффициент пористости;

- косвенный иатод определения модуля деформации Jpфa по результатам иенаграцианных исшта"яй, проведанных разноуголъян-ш конус-чи-

ОДЩНШЙЕ РАБОТЫ

ро введение обоснована амуаяьвосгь тшя:. кратко вшачан" цеди в задачи иссяадоаани!.

Первая глава клеят сбзорны? характер. _ ней. Ерааедэто оопо-ставлаз^з основных свойств минеральных и торфяных, гручточ« Из втого сопостаадения отчетливо видны специфические особенности торфа-г степень приеыдеыост:. к ь:ему оглэвшлс псеягнй магадикк грунтов в их физнко-мвханичг-.зких свойств.

Далее рассматривается свойства в иэ-^дц. (праьшз с косвенней) их определения га осЕ.гванлг сделушцатс дздззал втах свойств: классв^жкаддошшз (ботесшчэс:сий состав, стегззз раздо-кзная, зольность и по^^язагадь кислотдосга), физлчгсяиэ (.Едаг.-ность, плотность, птзтность частиц, полная вхаусешосгь с содзр-ганиа волокнистой пассы иди дзе ереноегь) ** мрхаагчвсаиа сь^йст-ва (вздоцро22£и.ав11ос1'Ь, сгпсиаеыость а- сои^отиьлаЕли едгшу].

Отмачаа?ся, ?го ^лигой вклад, в стааовдонэта 2 развитие ис~ сдедований. свойств торфяных грунтов, а таюш методов их ссрэда-дания внесли А.С.Амарлн, Е.Т.Базжя, .КЛ.Бодок^пь'тсе, ¿.Бишоп, В.Н.Боошш, АЛ>-Бурилов, ЕШВанагс, ДЛиВардюти, И.И.Еодзрсзач, Л.А.Драздь, Ж.Е.Евсваьев» Е.Е.Кенихов, П.В.Ивадоз,"А.Б.Исазз В.А^Казарвовский, И.Д.Ковад8Нкг>, А.СЛородав, С.С.Ксочуьоа, ЬЛ-Косоз. К.А.Ко?, ИЛЛиштван, С-В.Ыишкв, В.А.Ызрааов, Е.К.Мо-рарескуж, Е.И.Пьявчанасо, ЕД.Сямянг.кдй, А-.И.Сидкг- , С Г.Ссдсеов, Е.А.Стракалквч» А./ Ткачслко, В.А.Тро4имав, С С.йузвмаэа, Д.Хеа-кадь. Н.ЯЛураги, у.А.ШагошняЕол в другие.

Стрсятыьные. свойства тгрфяшх гр>?втив цриведвдк в теоретических а вксЕэримвятадьных работах. Ц Л. Ада лава Д.С.Амнряна. В.Е.Броь*иа, ФЛикнодгрова, КЛ-Вташава, ВЛЛалштавг геь1>ева, яЛгК&за^ЕЛвсхогОг К .П.Кпвядешш ШиКоязвадова, С.С. Карчузова, ЕЛ.Иораувск1 а, А.ФЛечкурова, А.М.Садшша. А.£.Га-теркивь, д Л.Тиачаасз, Ц^А.Шятпжзказва в других учэша.

ОСзор советской в »¿дзбаяяЁ. датвращщ выявил сдадзвдрбг

- имеется мвото методах ж приоров ддя иасдадовангя иажкз-маханнческрс свойств тор^а. Ведущая роль, а этой оаластж Еаука в

ясазггст зрзнгдд'-злу совэтсетз учвгзмз

- ггззь-а г гсм» зе гмеетея сопэс5езз:гвгя рэзгльтгтоп оар-?-

ДОЛОЗЗЛ S2DÍ053 pESKSI ЗЗ^СДгЗК.! 3 23 232323:!* ЗЗГГЗХЯ., СЗ.ТЭ-дуг? огзетзть. -so у 'гззсралзгш: трузгсз тггтз сспсотазгеззя и J2S333 о^-эзг^ззг. Усгезсзлзгзз гетаг гзпз^^нх сзязей позеззэ я о salsea» з а прззгзчеззоЗ ?=*ras ?рэЕ2Я~ Для г-oro гсгбяз^гжо

'¿ИРО'ЛЗ-Ъ С О С 33 3 Т С 33''"' С Г

- zzs цраглгг сгроззгзьсягг зегбоггсза гЕзяепза «ягяге ко-хшячесхго сзсСсгтз ¡торфа {еез"зс»ста з сопрппзггззяз сккхз). Пря pa-jscsas л «хязпо ссяозазл* зсзользуззся pssrfss ?:• грззг-чс-

CSS iíCДСЗЗ, "'З'ТЗ^З'ЗГ.Зс- CDOÍOrsa

гоз;

- ДЭ ЗЗСЗСДОЗЗЯ 2ССЛЭДОЕ233Я 280бХ0ДЕЛЭ ЯЗЗДВЗЗЗЗЗЗЫЗО СЦЗ-

сгр^зл^рзс-ззззззчооязэ ссобэззссгз торфа, сгезеаь лзсто-зорзсстз -„•о.- лгз ззс5 зодэ;а грузговсго ссгозаззл зрпмзззтзлззо ' г, торфу 2 озсб.рззь нзмдн зсзнтаззЗ для даг'пчйлвга зссзодозззня.

Во второй гл^в зрззэдэЕН только та свойства торфа, ко г ори о змззт го зли знсз значение прз использований ого в качостзо основания, !латврнала зла срода легсззих зля подзензых хопсгруацай влп оосруаониЗ. ¡Заполнена хдассифзнг^зя г.этодов определения показателей свойств торфа, зсходя из принципов их разделения на пряузо v. косвоппга. Пригоден перечень посбход^.-лх приборов а установок прз спредеявпзз свойств'торфа. Из этпх зрзборез взбираются те, которые непользузтел. з »зссопих проззводстпептьс иеззта-ниях, для дальзсЬгого зсслэдоззлзя структурпо-моханзчесучх особоз,-иосгой торфа прз определения его мехаязчвекзх свойств.

Далее рассматриваться особенности сезглсмостз торфа прз компрессии, стабилокотрзл', пгсяюенх иезытаязлх, проссзк'этрзи я по-иэтращтц, a taino прз зсследсьалпз сопротивления сдвиг? тзатсдсп пр,-.-.!ОГО cjreira„ вращательного среза, стабзлспэтрзз, понзтрпцзз, зембзпзровеппых пыглтанзй з аоддзрованзя. Алатзз этих особоянос-той показал, что тор£'ciee? своеобразней состав, структуру, боль-

зорзстость з сжимаемость. Количественные покззатол ; этих cecücti настолько отличается от соотвг-?ствуЕЩЗх показателей inn -ралыза грунтов, что ото прзво^зт к качестве изо другш фаз:тчос:~м процессам при взезз тх воздействиях на торф.

В глава расолотрош.принципиальные возросы ыетодзкз псслодо-ванзя:

- гкепорпмонтальтлв псслодоваяня зроводятсл з аяалзззруются

Г

по общей схеме, изображенной на ри?..1, по которой результаты

испытаний привязываются к коэффициенту пористости е ;

- исследования проводятся с образцами тор^а нарушенной структуры слабой, средней и сильной степени разложения Д^ . Этим достигается однородность образцов, постоянство характеристик физических свойств, а, следовательно, уменьшается разброс получаемых величин, более четко устанавливаются общие закономерности. Вместо с тем общие особенности свойств тор1.а органогенной порода полностью сохраняются;

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

В третьей удаве диссертации приведены исходные данные исследованных торфов, подготовка образцов, описание приборов, методика и результаты экспериментальных исследований.

Анализ ботанического состава и степени разложения 1Ц> был выполнен соответственно микроскопическим методом и методом центрифугирования. Зольность тор^а Ас определялась методом прокаливания в соответствии с ГОСТ 11306-83. Кислотность рН определялась универсальным ионометром 313-74. Плотность частиц ^ определялась методом высоких давлений с помощью уплотнителя УВД-3, конструкции Д.С.Амаряна. Исходные данные исследованных торфов приведены в табл. I.

Таблица I Исходные данные исследованных торфов

я/п Тип Подтип Группа Вид торфа Средняя степень разлоке- Срэдияя зольность дс с! а . /0 Кислотность, рн Плотность А, г/см 3

i Байховой топя-ной моховая фускум торф 16 2,45 5,33 1,60

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

3 ЗерхО' вой толя- травяная пушице-вый 49 18,86 6,96 1,1>5

В

Метода испытаний'» взаимные связи

Компрессия Стабилометрия

Обцая схема экспоримэнталышх исследований

Рис. I. Схема исследований

Еоскодьку опыты проЕодкгяоь е£ горфах Еерузекзол структу-pst го необходимо бшш sssycorsssKO создавать одЕзегозагз обргз-для хвзл02 ospse 2сднг£к2й.. Достгшшге згой цели каилушем образок essscied бцдо через epeaeapsrssbhce уплотнение горфа в гвчезае 2С чагог после дссте-

SBS3JJ еолвого бодоеяое58н23. поэгсцу йкге прггсгсвсееы кольце, д^амагр которых D _ сосгебек 32D ttis, е e^sora - Н к 160 до. Вгревднзе образцов осуществлялось о шшзш ектзвзюс зубчакк режущнх колец пройоотборшшш ховсгрукцгш 2.С.Амерязе„

Для проверки однородное® всего монолита проводились методические ошги о ;тыэ опувдегааая влеязосте Ш a паотиос.-я / в точках монолита. Б габл:. 2 ¿рзвадагы ееечзння Ае средние квадратичные отк^онзгия {s z коэ^ваЕвззи варнэд^!/' результатов одредадан?« гласности W • г шмгЕосгк J® apz двух seevseijhx ушютнявцего дввеовхй для торфа со стспеяш раз-лссекЕя J^j- = 26 %. ...

Таблица 2 Значения владности п плотности е раьудьтахо

упя0те85ия •.

Характеристика Удлотаяодее давгвяаэ 10 кПа Удлогяякцзв даакв22£ 25 kEIE

W' , % J° .»г/см3 W . % . r/cir

. А 570 0,884 469 C,UI

<5 0,089 0,011. • С,083 о.ою

V . 0,016 0,012 0,018 0,011

Если учесть0 что сра всех сделанных" далее испытаниях с трех-крахвой ловторросгиэ «пжций раз устанавливали плотность образца п проводили два параллельных определения в"ашюст2 для квздого сшта. то ва основании обработки бодшого количества ояитов пслучены графики, отрааахщнэ кинетику изывивш"я блеглости, плотности я пдотвосга скелет торфа ъ вавиашосги от уядошязздего давления для ирфоэ.слабой, средней р сильной степени разложения (рис. ? 3 и 4).

Кшцрессиовшз испытания Topi а характеризуйся большой длительности). Поэтоцу Для обоснования выбора методики проводились две серив методические одытоь ва торфе с стеаечш разложения IS продваритальво уплотненном давление!.: 10 кПа. Ступени на-

Wt%

em

¡во far зоо

SCO (CO

Puc.2

to ¿a so ion ко ко /so P, кЯа

■■ Графика изменения влагиоста в завшимоста от УПЛОТНЯЕМОГО давления.

Лгу

{.(О to

Off

о. в О.т

~го 4о во во /со ¡га ко ёо Р, кПа. Рнс.З . Графика изменения плотности торфа d савмЕмоста

от уплотпяющого давления.

.лж

0.30 а. 2а а. (О

Рис.4

го ю во еа юо /го a /so р, кСа . Графики изменения плотности Topfa о оухогд состоянии о зависимости от уплотняемого даплаи'.'.л. jj

грузки выбраны 25, 50, ?5, 100 и 150 кПа. В первой серии очередная ступень нагрузки выдергивалась 24 часа. Первый aav.ap да^эр-мации проводился кавдые 30 минут, в течение 6 часов, а послодний по истечении 24 часов, после чего прикладывалась следующая ступень и т.д. Вторая серия проводилась по стандартной методике. Общая продолжительность опытов составила 4 месяца.

Результаты первой серии обрабатывались по двум штодикш.; (И.Е.Евгеньева и А.С.Королева). Сравнение результатов приведено в табл. 3, на основании которой основная серия испытаний проводилась с трехкратной повторьостью по ускоренной методике с обработкой результатов по иетоду А.С.Королева.

Таблица 3 Сопоставление результатов испытаний

Параметры LI е т о д и к и

суточные испытания по И.Е.Ев-' геньеву по А.С.Королеву стандартная

Максимальная относительная деформация Погрешность к стандартной, % 0,522 34,75 - 0,710 11,25 U, 770 3,75 и,юо

В диссертации приведены графики зависимостей л-яр; « e~f(P) Для торфов с Ddp = 16, 32 и 49 %. Стабиломвтричоскле испытания проводились на стаоилоыатре конструкции Л.С.Амаряна. Общее количество опытов составило 27. С одной сторона, ставилась цель поддержания заданного заранее коэффициента пористости до конца опыта, с другой, - определения не только прочностных; но и дофорцатизных свойств по результатам одного и того нэ опыта. Поотому на основании исслэдоиений Т.Н.Чи-паленко испытания проводились в рьяные надрвнированных- испытали];, в которых образец доводится до разрушения в течение 4-5 вш. В током случае уравнение прочности 2Г" имеет ыщ:

tr^tf-UJtgip+C , (I)

где б" - нормальное напряженна, LLW - поровоо дчвяг.ниа, tfip~ KoatiJ:iuieHT внутреннего трения, С - сцепление.

Исштивялись образцы," предварительно уплотненные давлением 25, 50 п IGG кПа, соответственно при всестороннем давлении 25, 50 и 100 кПа. Обработка рззультатов проводилась с помощью кругов Нора.' Средние значения У = 25,67°, 22,25° п 19,2°, а С - 2,üb; 5,22 п 7,7 кПа, соответственпо для торфов со степенью разложения Ц/р = 16, 32 и 49

Испытания на прямой сдвиг проводились на приборе конструкции Г^дрэпроекта. Исследования Н.Н.Морарескуда показывают, что срез волокнистого торфа на обычных приборах прямого сдвига не достигается, а наблюдается смятие образца. Поэтому былз разработана конструкция дополнительного приспособления, в которой в верхний и в шгашй птачпн сдвгатго прибора внедрялись иглы высотой 15 мм л диаметром I мм. Иглы располагались по концеатриче-СЖ! ОКруЯНОСТЯМ С раССТОЯНИЁМ 10 1.1!, а мезду ними были просвзр-лены отверстия для фильтрации воды. Вдсота испытанных образцов торфа составила 40 :?л. Обгний объем игл составляет 1,9 % от всего объема образца, поэтому модно пренебречь их влиянием на пористость и коэффициент пористости образца.

Испытан™ подвергались образцы, предварительно уплотненные давлением IU, 25, 50 и 100 кПа, под действием нормальных давлений, равных па величине давления:.! предварительного уплотнения, чтобы но вызвать переуплотнение пл;: разуплотнение образцов. Сдвиг образца проводился в течение 3-5 мин. Таким образом, результаты испытаний мок!о отнести к первоначальному коэффициенту пористости. ОСцоэ количество опытов составило 36. Зависимости

СР) устанавливались па основе корреляционного гнали- ■ за. Прочность торфяных грунтов по данной методике оплсывзется уравнением типа: p.tij if -/-С -В диссертации приведены

rpa-iiHGi зависимости .на основании которых получе-

ны слпдупциэ значония: f = 27,5°, 20,8° п 13,5°, а С = 2,0в; G.S6 п 8,6 кПа соответственно для торгов с D^p = 16, 32 и 49

Пенетрпциошыз испытания проводились па лабораторной установке ЛИКаТа с цолыз определения доформатнвяих и прочностных своПстп. Испитивались тор*ы, предварительно уплотненные давленном Р.. = 10, 25; 50 и 1U0 кПа, с использованием конусов с у гО О 1

лпми при влреншо 2«-= 30 , СО и 90 . Максимальная глубина потру;; опия конуса hrTVW - 4 см для конуса.с углом Исх. - 30° б:ш» KJöpara на основании исследовании Е.Н.Богдаиола и В.й.Разорви на, а для остальных конусов рассчитывалась по формуле

Ц Ю'/Ьр*. . (2)

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

= 1,3 и 1,2 cu . Общее количество опытов составило 108. Построены 1рафини зависимости h «» f С Р) , с помощью которых были рассчитаны значения удельного сопротивления пенетрации R по форвдлз

ff - Éj - Р} (3)

где í* , h¿ n íj , hj - нагрузки на конус и глубина погружения, соответствующие началу в концу прямой на графика

Ь ej^СР). Установлено наличие прямой зависимости Я от Р . На основе корреляционного анализа подучены параметры этой зависимости для разных конусов и степеней разложения торфа.

Испытания вращательным срезом проводились на лабораторной крыльчатке ЛИМТа. Испытывались образцы,1 предварительно уплотненные давлением Рупл = 10, 25, 50 в 100 кПа. Испытания проводились по быстрой методике,'так что время от начала опыта до полного поворота крыльчатки составляло 3-5 мин. Скорость сдвига составила г» 15-20 град./шн, так как, по данным Е.А.Стрекалкина, при скорости сдвига менее 4 град.Дин происходит уплотнение торфа в ноне сдвига и мобилизация его внутренних сил разрупаащзцу процессу, что приводит к завышенным зн&чениям *ZT" .

Испытания проводились при внедрении крыльчатки на полную ее высоту h > повтоцу для вычисления были использованы сле-

дующее форцулы:

Т-М/В ; П= Р.г ; (4)

• , (5)

"где М - максимальный крутящий момонт, при котором происходит срез образца, В - постоянная, зависящая от диаметра лопастей крыльчатки и глубины ее погружения, Р - максимальная сдвигающая нагрузка. И; £ = 5,5 сы - плечо, cL = 2,6 см - диаметр крыльчатки, h =3,0 см - высота крыльчатки. 3 нашем случае Б = * 36,45 см3.

Исследования Ii.А.Шапошникова показали, что в торфяных грунтах при вращательном среза прямоугольной хсрыльчаткоЛ образуется 14

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

+ (6)

Зная значения 6 и В , определяли значение понижающего (корректирующего) коэффициента К^:

Ккор = (7)

Обедай объем испытаний составил 60 опытов. В диссертации приведена значения Л л К1С0 для торфов различной степени разложения в зависимости от уплотняющего давления.

Четвертая глава диссертации посвящена анализу результатов испытаний, их сопоставлении с привязкой к коэффициенту пористости и установлению взаимосвязей мвяду показателя!,« и методами. С цолья обеспечения возможного сопоставления результатов экспериментальных исследовании, полученных разными методами, а такяо поиска взаимосвязей мояду ними необходимо было привести все денете к общему- показателя - 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 графики зависимости = рис. 5), на котором видно, *то эта зависимость характеризуется уравнением прямой связи и пдеет вид:

-Я«,-* А,- , (8)

де &сн - начальный коэффициент относительной сжимаемости,

V

коэффициент пролорциональности.

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

а0 = я> (е- екр) , (9)

где /77 - постоянный коэффициент,

^кр - критическое значение коэффициента пористости. Методом корреляционного анализа результатов были получены надежные пкпирические уравнения, которыми можно пользоваться для предварительных расчетов оснований.

Для слабо- II средиеразлоклвпихся торфов:

С10 ■= 1,179( е - 2,054), при Г = 0,93 ; (10)

для сильноразложлнаихся торфов:

а0 = 1,597(е - 3,300), при г = 0,99 . (II)

С псмощш (10) и (II) можно определить значения 0-д , для этого требуется определить только коэффициент пористости торфа, а также можно определить модуль деформации £ по а.ормуле

Е• гдэ $ -.коэффициент, учитывающий отсутствие бокового расширения' при одномерном уплотнении.

По результатам стобилометрлческих испытаний были рассчитаны значения модуля деформации. Для сравнения результатов стаби-ломэтркчеекпх испытание о дашшми прямого сдвига и вращательного среза был осуществлен пероход от главных напряжений, Фиксируемых в опытах, к касательным л нормальным в соответствии с законом прочности Нора - Кулона по формулам:

%= . см Ч7 . . ; (12)

. (13)

По розультагам прыдптлльного среза с учетом били построены графики зависимости (Р) , На основ-? корреляционного анализа оыля получены ииачония Ф и С .

С пэлш введения переходных коэффисивнтчв между результатами определения сопротивления сдвигу, получ^тш.-я: ;.£3!-г»уП ;-л'.-то-

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

Т=К(Ткр-в) . (14)

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

Таблица 4 Результаты статистической обработки

Степень разложения торфа Испытания' Искомые параметры

К Б Г

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

\ = 32 % 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 збразом, о. помощью (14) и данных табл. 4 могло будет осуществлять переходы от результатов одних испытаний к другим. В диссертации приведены графики зависимостей сопротивления сдви ГУ- долучевных разными методами, от коэффициента пористости, а тшоео графики зависимостей компрессионного и стабилометрическог модулей деформации от С , совместная обработка которых позво тала установить коэффициента перехода от отабилэматрического мо дуля деформации (по ускоренной методике) к компрессионному. Зна чения этих коэффициентов составили 0,610; 0,646 и 0,591 соотвэт стьенно для торгов слабой, средней и сильной степеней разложена 1Ь

i 3

ti л

n

CD

fro

33

а «.

tí cs

iL a> « s

sí «

ГЯ 53

a о

a

(Ь>

д m s»«

о

Й §

2

о So о

3

а к.

а

и в

a

о а.

о

3 о О

g

ti. cz

о s A«

а, о

Величины компрессионного модуля, рассчитанные с помощи этих коэффициентов, шлеат максимальные отклонения, не провышаодие

Ь Ш —о /0.

На основании корреляционно-регрессионного анализа болшого. количества определений установлено наличие пряной зависимости между платностью скелета торфа и уплотнягцим давлением (см. рис. 4). Эта зависимость описывается уравнением

^■^а-гЯ.Р . (15)

Значения параметров в (15) установлены в зависимости.от степени разложения торфа:

^ = 0,133 + 0.001Р при слабой Б^ , Г = 0,93;

ч/2 - 0,167 + 0.0С09Р при средней ,Г= 0,93;

= 0,248 + 0.0008Р при сильной ,Г= 0,92.

Необходимо отметить, что прямые этой зависимости (см. рис.4) на могуг фактически продолжаться, так как они действительны только до предела первой критической точки влажности и плотности. Поело достижения торфом этого значения он практически перестает уплотняться и прямолинейный характер зависимости нару-пается.

Далее, нэ основании установленного В.Ф.Разореновы?.! раваног-ва соотношений

моено найта соотпопение Ег ¡Ял - К для первого грунта н определить для второго грунта, близкого по состояло» к первому, определяя 1'олько значение для второго грунта:

£2 = К-8г (17)

По результатам компроссиэнних п пенетрсцвонных испытаний были построены графики Зависимостей

Зависимость описывается уравнением прямой линии:

Е = Е0 + КП. . {18)

На оснозэ корреляционного авилиэа всех данных были подучены еяедувзуо уравнения регрессии дяя определения модуля деформации торСоь различной степени разложения по результатам понетрацион-ных г.сттатавсД о использована ем разных конусов. 20

Для торфов слабой степени разложения:

прз 2 о< - 30° Е = 59,83 + 1,15 /? прз Г = 0,98

пра 2 ос =60° " Е = 52,54 + 0,517/? прз Г = 0,99

при 2 сх =£0° Е= 56,53 + 0,212/? при Г =0,99.

Для гор!ов средней степени разложения:

при 2 = 20° Е = 69,02 1,281 Я при Т = 0,99 при 2 ос - 60° Е = 64,112 + 0,570 Я при Г = 0,99 при 2 £Х = 90° Е = 63,79 + 0,245/? при Г 0,99.

Для торгов сильной степени разложения:

при 2 0е- = 30° ' Е = 84,85 + 2,09 (? при Г = 0,98 при 2 <Х =60° Е = 84,78 + 0,763/? при Г =0,99 прл 2с< =90° Е = 90,82 + 0,344 Я прз Г = 0,99.

Весьма высокие значения коэффициентов корреляции Г" указывает на бэльпую надежность сцепки модуля деформации тор! л::их грунтов по результатам только пенатрацпошшх испытаний. Зги уравнения могут быть использованы для предварительных расчетов модуля деформация Е со значительно нппгазгго! затратами дефицитного оборудования и времени, особенно для таких длительно сжимаемых грунтов, как торфы.

ОЕ!Е ШВОДЫ

1. Анализ разностороннего литературного материала показал, что к настоящему времени методы исследования фпзико-механлчгекзх свойств торфа разработаны хоропо. Следует оплатить, что вэдугая роль в этой "области знаний принадлежит советской паука.

Но основании сопоставления свойств торфа и минеральных грунтов, а такяо анализа методов пх определения выявлены структурно-механические особенности этого своеобразного грунта. Результатом анализа является классификация методов определения этих свойств. Учот влияния указанных особенностей'представляет практический интерес при оценке строительных показателей торфяных грунтов.

2. В определении деформативкых и прочностных свойств торфа по существующий методам зплэзены разни о предпосылки и разные силовые воздействия на образцы. Целесообразно установить связь мьх-ду разными метода«! я результатами через единый показатель свойств тор;а - коэффициент пористости.

3- Вкопвошантияьно устадовлвна тесная взаимосвязь г-ззду февячеохеме свойствами ы анеаяж давгэенем. На осйовзяее большого чжсле огыгов подучвЕы графики и вадегшыв уревгекая регрвосаи,, которыми моаио пользоваться для косвелиой оценяв физических СВОЙСТВ торфов раЗЕЕЧНОЁ СТЗП02Н раЗЛОКСЕЕЯ В бвЕЕСНКОСГН от величины приложенного дазлэаия. . -

4« Сопоставление рззудьтатои кошрессЕ0Екнх ииштелвй', по-лучвявшс по разным методвзаы, позсолало усгаяояять,, что ьакболеь достоверные результаты доотнгеется всзытазнямз по ускоренной иг-тоднка с обработкой дашых но матоду А.С.Корэлева. При этой задано сократить длительность вспыганвй о шшашльвоЗ логреаноствз дня результатов %)*

5„ Методом коррвл^ткояного анализа подучены уравнения к грЕф2кн0 огр£ХЁ2!ЦЯв завгсшость модуля деФормеяза и когффздззята сгшлаемостн от когфф^дэозта Еорзстостз. С помощью втея уравзендй иона о прогнозировать Еблзчиау конечной осадки торфяных грунтов.

л

6. Сравнение значений модуля деформации, полученных по данным компрессионных в стаб;-.лометрических пспытадий о увязкой результатов с коэффициентом пористости, позволило установить нали-чио связи ывзду ниш в определить когффпцпеиты для перехода от одного ьвда испытаний к другому;

7. Предложены косвенный злзтод н надежные уравнения регрессии д;,-д определения' модуля дзфор&иидаи торфяных грунтов з завасч-мооти от их степени разложения по результатам певотрацяошшх испытаний. Эти уравнения найдены для разных углов раскрытия конуса

8. Обоснованно показана приемлемость методов пенетрации для оценки сг^лЕгтсм торфа независима от применяемые конусов. Одна ко следаст отметить ограниченную возможность агого метода при оп редолаипи механвчес^шх- свойств, особенно для торфов слабой и средний степеней разложения.

9. Экспериментально доказана необходимость учета приращения диаметра срезаемого тела торфяного грунта при вращательном срезе величинз которого зависит не только от степени разложения торфа и размеров лопастей используемой-крыльчатки, но а от степени уплотненности торфа. Приведение величины приращений могут быть ж пользованы при обработке результатов испытаний торфяных грунтов вращательным срезом..