автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Ползучесть глинистых грунтов в условиях сложного напряженного состояния и расчеты оснований сооружений

' / МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ РШЕНЕШО-СТРОИТЕЛЬНЬШ ШСТИ1УТ им. В.Б. КУЙБЫШЕВА

На правах рукописи

ШИРШКУДОВ КАМАЛ ТА1ШУЛАТОВИЧ

ПОЛЗУЧЕСТЬ МШИСТЫХ ГРУНТОВ В УСЛОВИЯХ сложного НАПРЯШШОГО СОСТОЯНИЯ И РАСЧЕТЫ ОСНОВАНИЯ СООРУЖЕНИЯ

05.23.02 - Основания и фундаменты

• Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1991

Работ» выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени ааненарно-сгроктельном институте им. В.'В.Куйбшева

Научный руководитель - доктор технических наук,профессор

З.ГЛ'ер-Мартирооян

Официальные оппоненты - доктор технических наук,профессор

Ю.К.Зарещсий ,> , кандидат технических наук, доцент ' Э.М.Добров

Ведушад организация ' - ВНИИГ им." В.В.Воденеева

К)

"часов на

заседании опевдагазировашого7Совё4а'Д.~053.11.05 при Московском инженерно-строительном институте им. В.В.Куййышева по адресу: Москва, Спартаковская ул., д. 2, ауд.__

. Зашита состоится ■ '7 г. в " А^ча

едании опещналазированного/Сове^а Д, 053.11.05 при Москов

С диссертацией можно,озпономитася в библиотеке института»

Просш Вас принять, участие в защите и направить Ваш отзыв на автореферат в '2-х экземплярах» подписанный и заверенный печатью, по. адресу: 123337 , Москва, Ярославское шоссе, д. 26, • МИСИ им. В.В.Куйбшева,. Ученый совет.

Автореферат разослан . 1991 г.

'■ Ученый секретарь специализированного Совета, кавдадах технических: наук,

доцент А.Д.Крыжановский.

Актуалы-шсть темы. Рещение современных задач проектирования уникальных по своим масштабам гидротехнических сооружений, .тепловых и атомных электростанций,с турбогенераторами болыцой ' мощнооги, фундаментов промышленных: и гражданских сооружений в Сложных инженерно-геологических условиях возможно только о использованием новейщих достижений-в области механики грунтов я фундаментостроения с целью использования резервов несущей способности оснований сооружений. -' ' - ' '

Эти резервы могут быть в значительной степени выявлены и расщирены на основе учета реалытх свойств деформирования грунтов оснований, взаимодействующих со строительными конструкциями, поскольку глинистые грунты обладают неоднородностью дефор-, мационннх и реологических овоЯств, Эти. свойства проявляются при взаимодействии грунтовых оснований с сооружениями и окружающей геологической средой при нелинейном деформировании грунтов под действием внещдих нагрузок.

• Современный уровень экспериментальных и теоретических исследований глинистых грунтов не позволяет предложить адекватную расчетную модель грунта, учитывавшую в равно!! мере различные свойства грунтов при их деформировании. - :

Природа деформации глинистых грунтов весьма сложна. Учесть природные механические свойства грунтов' полностью практически нельзя, поэтому приходится использовать различные гипотезы, вводить значительную схематизации природных механических процессов, протекающих в грунтах, что возможно после замены грунта основания под сооружением некоторой расчетной механической моделью.'

Выбор модели деформируемого основания является важным этапом проектирования любой конструкции на грунтовом основании,'так как от степени соответствия модели действительному основанию зависит степень достоверности расчета, следовательно, надежность, долговечность и устойчивость сооружения.

В связи с этим в настоящее время проводится много специальных экспериментальных исследований грунтов в приборах трехосного сжатия по различным траекториям нагружения на основе изучения многообразий свойств, проявляемых упрочняющими глинистыми грунтами. Это открывает широкие возможности для формулирования определяющих соотношений механических моделей, совершенствования существующих и разработки новых методов прогноза напряженно-дефор-

миргванного состояния грунтовых оснований инженерных. сооружений с'учетом неоднородности деформационных и реологических свойств грунтов оснований., что является одной из актуальных задач механики грунтов и фундаментостроения.' .

Целью диссертационной работы является: на основе экспериментальных исследований глинистых грунтов установление характера длительных деформаций глинистых грунтов в условиях трехосногс сжатия и определение параметров ползучести скелета грунтов, а также разработка методов расчета длительных деформаций оснований ограниченной толщины с учетом неоднородности механических свойств грунтов по глубине.

Для достижения этой цели необходимо бшо решить следующие задачи;

- разработка методики приготовления образцов глинистых грунтов заданной плотности и влаж&ости в специальной вакуумной камере;

- разработка методики проведения экспериментальных исследований деформационных свойств водонасыщенных глинистых грунтов

в процессе нагружения во времени и определение параметров ползучести; .

• - анализ результатов экспериментальных исследований и формулировка основных положений и уравнений выбранной модели упру-говязкопластической. подели глинистого грунта;

- анализ напряженно-деформированного состояния грунтового слоя конечной толщины с учетом неоднородности и упругоползучес-ти грунта под воздействием местной нагрузки; определение осадки основания в плоской и осесишетричной постановке и разработка

'рекомендаций по использованию результатов экспериментальных и-теоретических исследований в инженерных расчетах оснований сооружений. , ■

Достоверность полученных результатов исследований определяется повторностыо проводимых экспериментов и сопоставлением экспериментальных характеристик, а такяе представленных автором результатов расчетов с результатами расчетов, полученным другим исследователями. .

Научная новизна диссертационной работы заключается в:

- совершенствовании методов экспериментальных исследований ползучести глинистых грунтов на кратковременное и длительное • " воздействие нагрузок в условиях трехосного сжатия;

- установлении закономерности деформирования глинистых грунтов во времени и их расчетных ларамэтров в уоловиях трехосного сжатия;

- исследовании напряженно-деформированного состояния балочной плиты, лекажей на неоднородном по глубине основании,ограниченной толщины и обладающее реолотачеокпма свойствами;

- постановка и ранения плоских и осесишетричных задач об определении осадок основания о учетом ползучести грунтов;

- применении разработанной методики в практике инженерша расчетов, позволявших оцените влияние неоднородности деформационных и реологических овойотв глинистых оснований на их напря-жаяно-дефоршрованноа состояние.

Практическая ценность диссертационной работы. Результата выполненных исследований дают. возмоанооть использовать разработанные исследования свойств ползучести в условиях трехосного сгагия и катоды прогноза ооадкй основания для расчетов длительных осадок основания фундаментов турбоагрегатов тепловых и атомных электростанций и других отроитальных конструкций и сооружений, ВЕаимодаЁзгвуюаих о 'деформируемыми основаниями с учетом неоднородности деформационных и реологических свойств глинистых грунтов и оценить в каждом конкретном олучаа расчета влияния неоднородности деформационных свойств и ползучооти оснований на наирякзнно-дзформировбнное осютояние сиотеш "основание-конструкция".

На защиту выносятся:. -

1. Результаты комплекса экспериментальных иооледований глшшогнх грунтов различного шнералогячбского ооотава при воздействии длительных и кратковременных нагрузок.

Результаты яолучэнн на приборах осесишатрлчного грехооно-го оватия - стабилоштрах при различных траекториях нагруазния.

2. Анализ полученных автором результатов экопериманталь. исследований, похаэываюарй закономерности развития скоростей деформирования "вековой" ползучееги.

3. Анализ напряшшо-деформарованного состояния массивов шюгофааных грунтов с учетом ползучести скелета грунта, показывающий эффективность предлагаемого метода в расчетах оснований сооружений.

4. Результаты исследования напряженно-деформированного состояния упруго-нводнородного основания в условиях плоской задачи.

5. Аналитические"решения плоской и осесимметричной задач об определении осадок основания с учетом свойств ползучести грунта, и сопоставлением результатов расчетов с экспериментальными данными. , '; '

, 6. Разработаны аа методика проведения экспериментальных иссл дованкй деформационных и прочностных свойств' неводонасыщенных глинистых грунтов в процессе кратковременного и длительного наг-ружения и определения, 'параметров юс ползучести. : Апробация работы. Результаты исследований были апробированы Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсувдались на: 71 Всесоюзном симпозиуме по реологии грунта (Рига, 1989 г.): семинарах проблемной лаборатории "Консолидация и ползучесть многофазных ¡глинистых грунтов" кафедры Механика гру тов, оснований и фундаментов МИСИ игл. В. В.Куйбышева(1991 д)

Диссертационная работа.состоит из введения, пяти глав, выводов. >

Внедрение, Результаты-экспериментальных-и теоретических исследований автора были, использованы в расчетах длительных осадок основания реакторного,'отделения Татарской атомной станции.'

'' СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ,(,

. Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, отмечены научная новизна и практическая значимость работы, .

Первая глава диссертации посвящена обзору теоретических • методов расчета элементов сооружения, взаимодействующих с грунтовыми основаниями,- и экспериментальных исследований закономерности деформирования грунтов во времени.

Здесь проводится анализ существующих методов расчета основг ний сооружений, моделей грунтового основания, экспериментальных исследований деформируемости грунтов и определения их параметра Идеи и принципы методов расчета сооружений на деформируемо! основании, реологии грунтов были сформулированы советскими и зарубежными учеными:М.Ю.Абелевыгл» Н.Х.Арутюняном, А.Ц.Боткиным, С.С.Валовым, Д.М.Герсевановым, М.Й.Горбунова-Посадовым, А.Л. Гольдиным, В.З.Власовым, Б.Н.Жемочкиным, Ю.К.Зарецким, Г.К* Клейном, Б.Г.Кореневым, Н.Н.Деонтьевым, Н.Н.Масловым, М.В.Малв-

шевнм, А.А.Мустафаевым, С.Р.Нестаном, П.Л-Пастернаком, Г.Я.Попо-вымг Д. Н. Соболевым,, В.М.Сеймовым, З.Г.Тер-Мартиросяном, КЛерца-та, С.Б.Уховым, ВД.ФяорЕным, Ы#Ц,Фшганенко-Бсродачем, В.А.Флоринам, Н.А.Цитовичем, О.Я.Шехтерым, Л.Щукле и др.

В этой se глазе на основе проведенного анализа теоретических и экспериментальных исследований обоснована актуальность темы диссертации и сформулированы цель, задачи и методы их решения.

Во второй главе приводится методика проведения экспериментальных исследований реологических свойств глинистых грунтов, методика приготовления образцов, характеристики исследуемых грунтов, методика обработки экспериментальных данных, характеристики и особенаости различной зксперименталыюй аппаратуры»

Экспериментальные исследования механических свойств грунтов проводятся в настоящее время на все более сложной аппаратуре, что отражает стремление исследователей отказываться от приближенных схем и методов. Этому способствует высокая ответственность современных инженерных сооружений (реакторные отделения'АЭС, сооружения для морской добычи нефти и т.д.) .

В некаторьа случаях одномерные эксперименты ( компрессионные саатия,одноосное сжатие ) не позволяют отразить сложный мэ-ханическкй процесс, которым, например, является взаимодействие сдвигового и объемного деформирования грунта.

Для целей, поставленных в наших исследованиях, были использованы приборы осесишетрлчного трехосного сяатяя - стабилоыет-ры конструкция ЖСИ ям. В.В.Куйбышева.

Установка для трехосных испытаний грунтов включает следующие элементы:

отабилсмэтр, систему пневмогидравлического нагружения, системы силового, осевого нагрухения„ систему, измерения порового давления.

Данный прибор позволяет вести испытания грунта при значении бокового давления до <5а = (35 3,2 lilla и задавать вертикальную .нагрузку на шток до 10 Mía с образцом грунта цилиндрической формы диаметром d » 60 m и высотой II0-I25 ш.

Опыты проводились на пастах красно-коричневой глины (нарушенной структуры) из монолитов, отобранных э районе строительства Татарской АЭС, и зеленой глины из основания Загорской ГАЭС.

Третья глава посвящена анализу результатов экспериментальных исследований механических характеристик грунтов.

• Обзор экспериментальных исследований деформируемости: грунтов во времени по результатам'компрессионных испытаний показывает,, что при скоростях деформировании, близких к скоростям условной стабилизации деформаций но ГОСТу, графики зависимости

или ? з

выходят за линейную зависимость, что характеризуется "вековой", ползучестью грунта.

При всей заманчивости кошрессиошшх испытаний проверка'и установление закономерностей "вековой" ползучести должны быть произведены в условиях трехосного напряженного состояния, когда различные значения принимают среднее напряйание <э и интенсивность касательных напряжений О] . '

Для прогноза деформаций оснований сооружений-во времени необходимо установить закономерности изменения скоростей деформаций "вековой" ползучести в зависимости от уровней среднего напряжения <3 , девиаторного нагрукеняя . Компрессионная же траектория нагружения имеет приблизительно одно и то не соотношение мезду 0 и ■ , что не позволяет на их основе говорить об общих закономерностях деформирования грунта.

Поэтому необходимы эксперименты в приборе трехосного сжатия (стабилометр ) , с возможностью исследовать закономерности "вековой" ползучести в условиях сложного напряженного состояния с разделением процесса деформирования.на обьемное деформирование С объемные деформации - ) и деформирование формоизменения (интенсивность деформации сдвига - ) .

Экспериментальные исследования глинистых грунтов в стаби- . лометре проводились практически по стандартной методике с целью . получения закономерностей "вековой" ползучести при испытании образцов грунтов двух видов по траекториям нагружения: раздавливания - '*> Д&/Софт » 0,5774 и по чисто девиаторной традк-■ тории нагружения - Л «о = 0,000. .

Исследовались скорости "вековой" ползучести в полулогарифмических координатах:

в зависимости от уровня гидростатического ( б) и девиаторного

( ) нагружения, а также от степени приближения к предельному состоянию ' От

_ £ _

где., и - значений интенсивности касательных напряяе-

у

н'ий в текущем ^ предельном напряженном состояниях ( в - С*). В настоящее время проведение испытаний в

стабилометре по консолидированно-дренированноЕ схеме даже при стандартной методики по ГОСТ для трехосных испытаний редко осуществляется, так как для глинистых грунтов она очень продолжительно г хотя эта схема испытаний грунтов чаще всего соответствует реальной работе грунта оснований под сооружением.

На(рис.I.)представлен паспорт трехосных испытаний красно-коричневой глины ^нарушенной структуры основания Татарской АЭС, д траектории раздавливания ~ = Л<3 /А^ - 0,5774.

Основные экспериментальные зависимости: ;

Л^-^-ь) 5 получались в процессе нагружения;.

образцов грунта по траектории нагружения - по ступенчатой схеме с, выдержкой во времени и построением зависимостей в полулогарифмическом масштабе.

Характерной особенностью всех полулогарифмических графиков ; <2у - ; является завершающий

участок - участок "вековой" ползучести. Если для осевой деформации этот линейный участок наблюдался и при компрессионном сжатии и ранее проведенных исследованиях, то "вековая" ползучесть для различных напряженных состояний по деформированию формоизменения ( & - А«-б ) и объемному деформированию ( наглядно'свидетельствует об идентичности процесса "вековой" ползучести в плане линейности зависимостей в полулогарифмических координатах.

Прогноз скорости "вековой" ползучести для различных напряженных состояний может быть осуществлен экстраполяцией линейной части полулогарифмического графика на необходимое время прогноза.

Для траектории изотропного (-гидростатического ) напряженного состояния наклон линейного участка графика зависит,'.ости ~

определяется темпом развития обьешшх деформаций на соответствующей ступени нагружения по среднему напряжению О ,

Там, где более жесткое поведение грунта (меньше развиваются объемные деформации ) , наклон линейной части графика <5,-меньше и наоборот. Сама же кривая - <3 (объемная дефор-

мация - среднее напряжение ) определяется этапами прогрессирующего и затухающего развития объемных деформаций в зависимости от предварительного' уплотнения образцов грунта.

Рио.1. Паояорг трехосных (стабдломагричвских) испытаний образцов нарушенной структуры красно-коричневой глины основания Тагасской АЭС. Л » 2,72 г/смЗ; р = 1,96 г/оы3, V/ «= и,23У Сао траектории раздавливания)

Рис.2. Изолинии скоростей вековой" ползучести по траектории раздавливания при различных этапах нагруиаяпя в проограногве ^ —<5 при {/ч^ в -I)

Обраиает яа себя внимание факт изменения наклона линейного участка полулогарифмических графиков зависимости и

— по мере приближения напряженного состояния к

предельному.

Особый интерес в этой .связи вызывает скорость "вековой* пол-'зучестк глинистых грунтов в зависимости от степени приближения напряаенного состояния к предельному, что характеризуется коэффициентом степени приближения напряженного состояния к предельному

с

о

где - текущая интенсивность касательных напряжений; О1- *

- предельная интенсивность касательных напряжений при действующем среднем напряжении ©

<5^<Р*+ С*

где (Р'* и С * - параметры прочности грунта (параметры Мизе-са-Шлейхора-Боткина ).

Для иллюстрации влияния степени приближения напряженного состояния на скорость "вековой" ползучести изолинии скоростей нанесены на фрагмент области допредельного напряаенного состояния в координатах Щ - <3

Изолинии скоростей "вековой" ползучести -Д

/а Кл-'Ь четко

фиксируется систему прямых паралельяых предельной прямой в координатах — б , что говорит об обусловленности скоростей деформации "вековой" ползучести степенью приближения к предельному состоянию, которая характеризуется коэффициентом £ (рис,2)

- Аналогичные изолиния скоростей "вековой" ползучести лб^дР^ (для осевой-вертикальной деформации) также образуют систему прямых линий, паралельннх предельной поверхности л координатах ,.." (ркс.З).

Все испытания образцов грунта в стабияометре доводились до разрушения для построения предельной прямой и определения ее параметров и С * ,

В качестве параметров "вековой" ползучести для осевого деформирования (по бл ) , объемного деформирования (по )и деформирования формоизмененшт( по ^ ) , представляется удобным использовать тангенсы наклона линейной заключительной части пелу-

г

догарифшческих графиков зависимостей:. — > 6у

р. - в силу, повсеместного экспериментального подвераде-

ния этих зависимостей.

Л. в,е с? е,ч о,а Ф р.б <¡3 {ЗсрШсь'

Рис.3. Изолинии скоростей "вековой" ползучести

по траекториям раздавливания при различных этапах нагру-жения в пространстве €г-{¿> ( при ^ = -I ^

Определение ае стабилизированных деформационных характерас-'тик мокет производиться по деформациям, соответствующим времени условной стабилизации деформаций по ГОСТ для трехосных испытаний о использованием зависимостей из обобщенного закона Гука на лрбои интервале нагруяения. Через приращения напряжений и главных дефор мацой. Модуль общей деформации в коэффициент относительного бокового расширения определялись по формула!.!:

£

Д6, -ле4)

где и

и Д<эа » Д<35 - приращения главных напряжений ^ " ' в заданном диапазоне интервале нагружения у

А<51 ^ л ¿г = Д <5 5 - приращения главных деформаций £

х

£а - &3 в заданной днапозоне.

Помимо модуля общей деформации Е и коэффициента относительного бокового расширения модуль объемной деформации N и модуль сдвига (3 определялись по формулам

О: б

где ж Зч' ~ интенсивность касательных напряжений и дефор-

маций сдвига соответственно: <3 и Су - среднее напряжение и объемная деформация.

Вышеуказанные вши, параметры, определенные в расчетной области грунтового основания по глубине и по иирене слоя ограниченной толщины для характерных элементов грунтов основания, далее используются в расчете в виде зависимостей того или иного параметра от глубины или местоположения расчетного элемента в основании.

В строительной практике часто встречаются грунты, неоднородные по механически,1 свойствам. Например, при постоянном гранулометрическом составе грунта глубинные слои имеет большой модуль . деформации, чем поверхностные, в результате уплотнения вышележащими слоями и развития цементационных связей. Часто встречаются неоднородные напластования - грунты, подстилаемые скалой или слоем мерзлого грунта, глинистые грунты с песчаными прослойками и т.д.

Разработанные теоретические исследования у нас и за рубежом не учитывают всего многообразия встречающихся неоднородных грунтов.'

При расчетах конструкция на деформируемом основании приходится выбирать наиболее подходящий .из разработанных методов. .-•

В четвертой главе диссертации предлагается способ расчета конструкций Еа деформируемом основании, основанный на вариационном методе В.З.Власова, который.дает возможность получить решение задачи при произвольном законе изменения характеристик основания с глубиной и является достаточно точным и простым для практических приложений.

Рассмотрим неоднородное (по глубине) основание, представляю щее собой сжимаемый, слой толщины йг. расположенный на бесконечно жестком пространстве. Предполагается, что толщина основания, ус-

и

-до-

ловил его опирания, значения упругих характеристик и др. остаются в направлении оси £ постоянными. При этом перемещения всех точек слоя-основания происходят в плоскостях, перпендикулярных к оси 2 , что называется плоской деформацией.

Уравнения состояния в условиях плоской деформации неоднородной (по направлению оси ^ среды грунта) устанавливаются зависимостями

<зЛ

(

зогс

)

Е(1)

где

»у

зЕ"гр (у)

(I

(2)

I - соответственно модуль обьщэй деформаци

и коэффициент относительного бокового расширения неоднородного грунта.

Задача решается в перемещениях, лриняв за основные иеизвес ные перемещения и. к. г? некоторой теки -М основания. Ы у) и ^ представляются в виде конечных разложений

= 2 ил*) Ч>. <*)'

13

где I/ (х) и - неизвестные обобщенные перемещения; ^ (

и заданные безразмерные функции, характеризующие нош

речные распределения перемещений неоднородного основания.

■ Для определения перемещений и "^(ас) основания ра<

сматриваются условия равновесия элементарной полоски единичной

виршш, выделенной из неоднородного основания. Составляются выражения работы внешних п внутренних сил этой полоски на возможных для нее /т-п перемещениях

( ^ = ......V

1И?* к* 1

' С »>«.....

' Вынося выражения (I ) в уравнения (4 ), имея в виду при этог, соотношения Копи'и разложения ( 3 ) , получаем систему дифференциальных уравнений относительно неизвестных Ц (я) и (ас)

>Ч II I Ъ >* — и -ч. _

¿..и + £ О -

Л I 2 Л I ¡Й х » Лс

О-М......Ч)

¿1 * • Й ^ Ь 2 к.

......,0

где аи ^¿Ц • Л $м > ^ ПГ* Н р

Соотношения

С5)

2,.......о

(6)

, позволяет установить на поперечных краях основания обобщенные граничные условия.

Общий интеграл системы дифференциальных уравнений ( 5 Дописывает- некоторую обобщенную модель неоднородного основания, построенную на базе вариационного метода. Действительно, выбирая . для функций ^ [у) , ^„С^) , ТВ, и (у) различные выражения в зависимости от координат и соответствующие физичес-

кому содержанию задачи, имеем возможность получить ряд моделей упругого неоднородного по.глубине основания» приближенны:: о точки зрения теории упругости» но достаточно точных о точки зрения практических приложений.

На основании системы и дифференциальных уравнена! 5 ) решен .ряд задач по определений НДС неоднородного грунта ограниченной толщины,в условиях плоской деформации. Так, например, определена осадка неоднородного основания от сосредоточенной силы, приложенной на поверцости:.рассмотрен расчет жесткой балки, легашей на неоднородном основании,с учетом влияния равномерно распределенной боковой пригрузки.

Сравнивая осадки поверхности однородного п неоднорожого основания, приходим к заключению,.что,если функций, характеризующая неоднородные свойства грунта по толщине, увеличивается, и подчишат-ся линейному закону, то осадка поверхности неоднородного основания по сравнен® с однородным уменьшается.

Пятая глава диссертации посвящена исследованию напряпенао-деформированвото состояния НДО вязкоупругого основания конечной толщины в условиях плоской задачи.

Теория балок ж плат, ленашх на вяэкоунругом основании, предъявляет собой весьма обширный раздел современной теории оснований, фундаментов и механики грунтов. В этой области выполнено большое количество работ, многие из которых содержат ценные прэ"-тические метода расчета балок е плит на вязкоупругом основашш.

Однако существующие метода расчета'носят слишком сложный для практических вычислений характер. Поэтому одьа из серьезных проблем стояшйх перед современной теорией расчета фундаментов на вязкоупругом основании, заключается в упрощении методов расчета сооружений на упрутоползучем основании в целях болев широкого внедрения их в инкенериую практику.

О этой целью в этой главе, как п в предыдущей, напряженно-деформированное состояние упругоползучего основания исоледуется о помощью вариационного метода В.З.Власова-Н.Н.Леонтьева.

При этом напряжения /деформации <2^ и перемете-

ния и.1 являются функциями не только координат (х>4) во и времени £ ,

Предполагается, что материал основания удовлетворяет требованиям основных предпосылок теории упругоползучего тела Г.В.

Маслова-НД.Арутюняна, а коэффициент поперечной деформации ползучести равен коэффициенту относительной боковой деформации и постоянен во времени (¡е., '¿У) (-¿-) с.о

При таких предполояениях связь между напряжениями*и деформациями в условиях плоеной деформации для упругоползучего основания устанавливается следующими зависимостями

* о-

1

» «

Ядро ползучести К определялись в виде 2-х функций: экспоненциальной

и логарифмической {на основе "вековой" уравнения ползучести)

^ .Г —

4-С .

в л >

о — е- л >

Причем логарифмический вид ядра ползучести Жпозволяет прогнозировать накопление деформаций ползучести грунтового основания с малыми логарифмическими скоростями деформирования на длительное время

- Л _ А«* _

<Л

« с = „

&И.

Величины С„ и определялись в различных точках осно-

вания толщиной Н, по графикам зависимости от глубины основания С„ > Е в решаемой задаче.

Задача решается в перемещениях, за основные неизвестные приняты перемещения и некаторой точки упругоползучего грунта-основания.

Подставляя неизвестные функции и (я, у ,-ь) и в (3) , используя выражение работ внешних и внутренних сил и

соотнощення Кош, получаем систему интегро-диф^ерещиальных уравнений относительно неизвестных функций и У^ *)

На основании полученных уравнений решены задачи об'определении НДС грунтового слоя толщиной Н, обладающего реологическими свойствами, находящегося в условиях плоской деформации, определены осадки упрутоползучего основания от сосредоточенной и распределенной нагрузки, приложенной на поверхности основания (рис.4).

сооружения.

■ Определено давление основания под абсалютно жестким круглы?,! штампом, решены плоские осесимметричные контактные задачи теории ползучести неоднородных тел, модули деформации и мера ползучести которого является детерминированной функцией глубины.

На конкретных численных примерах показано влияние ползучести на НДС основания. Установлено, что при учете ползучести основания происходит перераспределение. поля напряжений и перемещений, а осадка развивается пропорционально логарифму времени.

ОСНОВШЗ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Коотрессиошпи условия деформирования не могут полностью характеризовать процесс "вековой" ползучести, так как они обусловлена обьемнш и сдвиговым механизмами деформирования, для па~ торнх различна прдрода накоплений деформации.

2. Аналогично зависимости компрессионных условий деформирования полулогарифмические графики зависимости для объемного деформирования- - ) ; осевого- ( ~ Ь) н деформирования формоизменения (^ - глинистых грунтов имеют заключительный линейный участок "вековой? ползучести

3. Скорости угловой (л Ц/л^) и осевой деформаций исследованных глинистнх грунтов увеличивается по мере приближения напряженного состояния к предельному.

4. Скорость объемных деформаций глинистых грунтов (л ) для условий гидростатического обжатия существенно зависит от1 уровня среднего напряжения <3 ц от траектории предварительного нагрукенпя ( предушютнения ) .

5. Анализ решения5 ёадачи з плоской постановке о воздействии сосредоточенной и равномерно распределенной нагрузок на неоднородный слой конечной толщины показал, что учет неоднородности -приводит к существенному изменении расчетной осадки, но сравнений с однородным слоем.

в. Рассмотрен'расчет жесткой балки, взаимодействующей с неоднородный основанием, с учетом влияния равномерно распределенной боковой пригрузки. Установлено, что учет неоднородности основания с глубиной приводит к существенному уменьшении осадки поверхности основания (на 52,3^)по сравнению с однородным.

7. Использованием определяющих физических соотношений теории упругоползучего тела Маслова-Арутюняна получены интегро-дифферен-циальнне уравнения, описывающие напряженно-деформированное,состояние слоя грунта конечной мощности.

8. Получены решения плоской» осесимметричной задач теории ползучести об определении перемещения и давления в условиях при воздействии сосредоточенной и равномерно распределенной нагрузок.

Установлено влияние ползучести и'старения материала на величину перемещений и давления. Показано, что учет свойства ползучести приводит к увеличении расчетных значений перемещений и давлений ,..''•

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих 'работах:

. I. Прошин И.В., Ширинкулов К.Т. Исследование закономерностей ползучести.глин в стабиломегре / Сб.докл. Л сю. по реоло1 грунтов».-Рига, 1989г./

2. Тураев Х.Ш. г Ширинкулов'К.Т. Исследование напряжешо-Д5 формированного состояния балочной плиты, лежащей на неоднородна основании. - Дэп. в ВНИИНШ. \ . V .

3. Ширинкулов К,Т» Еалряаенно-деформированное состояние ш коупругого основания конечной толшшы в условиях плоской задач!

Деп. в ШШШШ. •■ '

Подписано в печать 10.12,91 Формат 60x84 1/16 Печать офсе И-394 Объем I уч.-изд. л. Т. 100 Зака^/^Ьесплатно

Ротапринт МИСИ им. В.В, Куйбышева