автореферат диссертации по строительству, 05.23.17, диссертация на тему:Применение фотовязкоупругости к исследованию напряженного состояния грунтов

государственный 'комитет российской федерации по высшему образованию

АЛОЯИ РОЬЕРТ МИШАЕВИЧ

ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОВЯШОУПРУГОСГИ К ИССЛЕДОВАНИЮ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВЯ $КО-ПЛАСТЙЦ ЕСКИХ ТЕЛ

Специальность 01.02.04 - механика деформируемого твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

• • г; од

1 О ВИВ 193В

московский государственный открытый университет

На правах рукопси УДК 539.3

кандидата технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена в лаборатории кафедры механики Ивановского инженерно-строительного института Научный руководитель

доктор технических наук, профессор, академик ПАНИ Г.Ф.Пшцик

Официальные оппоненты :

доктор технических наук, профессор П.Ф.Сабодаш доктор технических наук, профессор Б.К.Михайлов Ведущая организация : АО ПО "СОВИВТЕРВОД"

Защита состоится 1996 г.

,< ТО

в часов на заседании специализированного совета Д 053.20.02

в Московском Государственном открытом университете по адресу: 129805, г. Москва, ул.Павла Корчагина, д.22

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГОУ Автореферат разослан" 1995 г.

. Ученый секретарь

специализированного совета С! . ...___

кандидат технических наук, доцент . В.Г.Дмитриев

ОБЩАЯ ХАРА К Т Е Р И С Т И К А

Актуальность работы. Роль механики вязко-пластических тел в качестве инженерной науки имеет большое значение, так как без знания ее основ нельзя правильно епроектирошп ь современные промышленные сооружения, жилые здания (особенно повышенной этажности), мелиоративные н дорожные, земляные и гидротехнические сооружения (насыпи, плотины, здания ГЭС я т.п.). Примените механики вязко-пластических тел особенно полно использовать, в частности, несущую способность грунтов, достаточно точно учитывать деформации грунтовых оснований под действием нагрузки от сооружений,' что'обуславливает принятие не только Наиболее безопасных, но и наиболее -экономичных' решений.

Учитывая вышеизложенное, использование, теоретических решений и проведение экспериментальных исследований (в данном, случае - применение фоговязкоупругостй к определению напряженного состояния вязко-пластических з ел), являются актуальными и имеют практическое значение. '

Цель н задачи исследований. Цель диссертационной работы заключается в исследовании основных положении теории упругости, теорий пластичности и полярйзащшнно-оптического метода исследования напряжений в сопоставлении с результатами,, полученными учеными, занимающимися механикой грунтов (в том числе автором и сотрудниками лаборатории механики ИИСИ) для использования полученных рё-зультатов в практиче-. ских сиз уациях. .. •

■ Для реализации поставленной .цели, в диссертации решались следующие задачи: ' :. . .... ' -,;'■' -

- возможность проведения необходимых исследований с помощью по-ляризацйоин'о-оптичеекгого метода;'

- выбор необходимых материалов для проведения исследований;.

- изучение напряженного состояния пластических тел;

- изучение и математическое описание рсологичеекого поведения р;п-личных тел;

- моделирование процесса пластической деформации;

-теоретические исследования ряда вопросов механики грунтов;

- изучение вопросов,"связанных с поведением течения вязкого материала, расположенного между различно расположенными плоскостями;. .

- подтверждение теоретических предпосылок экспериментальными исследованиями при решении задач фотовязкоупругости.

Научная новизна работы состоит в:

г обобщении имеющихся теоретических и экспериментальных данных по теории упругости и пластичности1, '■'фотоупругости, фотопластичностп и фотовязкопластичностй;

- совершенствовании использования поляризационно-оптического ме: тода исследования напряжений -для использования его при исследовании, напряженного состояния упругих, пластичных и вязкопластичныл тел; • .

- Нахождении на основе проведенных экспериментальных исследований новых граничных условий/ позволяющих существенно расширить область анали+ических решений, вытекающих из имеющихся теоретических разработок, касающихся как. Механики вязко-пластических тел, так и общих • положений теории упругости и пластичности;

- решении плоской задачи Предельного равновесия грунтов, с помощью проведенных экспериментов: • •/

- решении ряда задач по поведению пластичныхдг вязкоупругих .\iaie-риалов при различных граничных условиях.

Практическое значение предлагаемой работы -заключается в углублении знаний, связанных с такими наукам!?, как теории упругости и пластичности, фотоупругоеш II фотопдастичносш, механики грунтов. Применение этих наук позволяет наиболее целесообразно использовать несущую способность грунтов, достаточно точно учитывать деформаций грунтовых

оснований под действием нагрузок ог сооружений, что обуславливает принятие не только наиболее. безопасных, по н наиболее зкономнчных решений. Проведенные нседедоиашшпозволякп использовать теоретические [шло'/кеиия ч жсперименпцьно полученные результаты в строительной практике.

Результаты диссертации использованы в ПО "Сошшгервод" при разработке проекта инженерной зашиты г. Бабаева Вологодской области.

Достоисрность результатов обеспечивается строгостью применяемых методов зкепериментального анализа и подтвержденных практикой положений теорий упругости и пластичности, на которых посцюеиы теоретические исследонаиия. Основные теоретические разработки подтверждены экспериментальными исследованиями.

Апробации работы. Основные результаты исследований докладывались на: 8-ой облаезпои научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в строительстве н подготовке спецналпстов"(ИИСИ, г.Иваново, 1990 г.); 11-ой научно-технической конференции научно-исследовательские и методических работ (ИИСИ, г.Иваново, 1993); науч-но-меюдпческнх семинарах (Санкт-Петербург, 1995); ар-хитектурно-строителышго упиверситаа (Санкт-Петербург, 1995 т.); Московского Государственногооткрыют'о университета (199-Ы995 гг.).'.

Пуб.шклиии. Основное содержание проведенных исследований опубликовано в 5 работах.

О бьем работы. Обьем диссертации составляет 163 стр., включая введение, пять глав, основные выводы, 83 рисунка. Слисок использованной литературы содержит 95 наименований.

С оД Е Р Ж АН ИЕ РА БОТ Ы

В введении обосновывается актуальность выбранной темы исследования, цель и задачи проведенных исследования. и их научная новизна, возможности практического применения результатов проделанной работы. Здесь же дается формулировка следующих вопросов, входящих в задачу исследований; "

. - обоснование применения поляризационно-оптического метода исследования напряжений,-(ПОМИН) Для исследования механики вязко-пластических тел; •

- исследование связи основных положений теорий упругости, теории пластичности и ПОМИН; . •.

- рассмотрение напряженно-деформированного состояния материалов, обладающих упругими, вязкоупрупшн, пластичными и вязкопластнчны-ми свойствами в условиях линейной'и нелинейной постановок решения соответствующих задач; " .

г вопросы моделирования для перехода от результатов, полученных на моделях к решетцо практических задач механики-! рунюв:

-вопросы реологии комбинаций, реологических тел ; • т нахождение общих закономерностей в поведении нагружённых комбинированных тел теоретическими и экспериментальными методами. . В следующей 'за введением главе рассматриваются основные положе-. нйя, касающиеся исследовалкя напряжений* Поляризационно-оптическим методом как для упругих, так и пластических тел, причем, для определения коэффициента: оптической активности'во избежание внецентренности приложения нагрузки предлагается Использовать образцы. в виде дисков. При определении в каждой точке деформируемого упругого тела величины ■ максимального касательного напряжения,, направлений главных, напряжс-

iiuü и краевых условий при использовании методов теории упругости можно определить тензор напряжений для каждой точки упруго деформированной среды. .

При аналитическом методе определения напряженных состояний пластически деформируемого тела приходится математическим аппаратом, который дает математическая теория пластичности и данными, предоставляемыми современной техникой лабораторного эксперимента.

При этом решение задач теории пластичности больше* чем задач теории упругости связано с решением весьма сложных дифференциальных уравнений в частных производных и с затруднениями при нахождении граничных условий. Описание механического поведения пластически деформированного тела вызывает значительно большие трудности, чем при описании упруго деформированного. Да и сама природа пластического .процесса еще недостаточно изучена:.

Разработка экспериментального метода изучения напряжений при пластической деформации п вязком течении дает возможность проверять существующие- и разрабатываемые методы математической теории пластичности, уточнять и усовершенствовать их, расширять представление о природе .пластичности.

Направление исследований, проводимых методом фотопластичности, существенно отличаются друг от друга fió своей физической сущности и со-держ-а/шю. В соответствие с этим к материалам, используемым в фотопластичности, предъявляется ряд требований, зависящих от конкретных условий проводимых исследований. Грунтовые основания являются сложной средой, в которую входят и твердые, и жидкие, и газообразные компоненты, поэтому реальные грунты отличаются сложной связью между напряжениями и деформациями, однако, при использовании ряда оправданных допущений решения теорий упругости и пластичности вполне применимы й задачам о напряженно-деформированном состоянии грунтов.

■ ' 6

Деформация путем вязкого течения свойственна всем телам природы, в том числе и грунтам. Вообще -материковые массы, составляющие оболочку Земли, находятся в состоянии медленного течения, поэтому важно проследить за состоянием таких тел при различных условиях, что и.позволяет сделать метод фотоИластичностй,- для применения которого используются многие материалы.. В рассматриваемой главе дается обзор основных материалов с их характеристиками и рекомендациями для применения в конкретных случаях. .

В конце главы рассмотрены основные закономерности вязкой задачи фотрпластичности, которая позволяет получать экспериментальные данные о распределении напряжений, деформации и скоростей деформаций в макрообъемах сплошной среды, а Также применим и для исследования явлений в микрообъемах, позволяя моделировать и изучать механизмы пластической деформации и разрушения, структурные изменения и образования текстур при пластическом деформировании, остаточные напряжения, усталость, релаксацию, ползучесть, упругое последействие.

■ Для решения практических задач, связанных с феноменологической фотопластичностью, не обязательным является полное знание э;ребова-ний к природе пластической деформации фртопластичного материала и натуры, так как достаточно чисто внешнего подобия в поведении модели и натуры. • '

Необходимое изменение формы тел происходит путем вязкого и пластичного течения. Каждому из этих видов течения присущи свои специфические особенности, требующие различного подхода при расчетах и проведении экспериментов. Основным признаком вязкого течения является зависимость девиаторной части тензора напряжений от тензора скоростей деформаций и независимость от величины самих деформаций. При моделирований нет необхЬдимости рассматривать, механизмы различных видов формоизменения, нужно лишь определить вид связи между тензорами на-

пряжений, деформации и скоростей деформаций, что обычно устанавливается экспериментально. При течении материалов, динамическая вязкость

которых больше 10 Па , силы внутреннего трения значительно превосходя! массовые и по лому силами вес;1 и инерции можно пренебречь. Это дает возможность определит!, связь между компонентами напряжений к скоростями течения: '

.6 V«.. ■'...' 6 V. о \'у

с. = Сс + 2.1)----:— ; т»у ~ >1 (—■—---) ;

'6* .6» б*

'о * е V, . о V,

ст> = ас + 2 ц----; • . ту« = ц ( ---- +---— ) ;

Оу 6/ • 6у

6 V/. • . . а V; д Ук

а. = ст. +• 2 ц ------;. г« = т] (--+ -г- ) ;

6* р* ■ 6*

где о( - среднее напряжение;

11 - коэффициент внутреннего трения.

Для полного описания процесса течения слелует добавить известные уравнения равновесия н условия постоянства обьема.

Если коэффициент п можно'считать постоянным, то указанные выше зависимости будут иметь вид:

6 Ос ;. б Ос : о Стс. --:— + >1 V V« - 0 ; --•—^ + г)У V, = 0 ; ----+ п V V* = 0 ,

, 6х ' б, ' ■ Ог

где.V - оператор Лапласа. . •' •

В действительности коэффициент ц является функцией среднего напряжения и температуры. Для постоянной температуры

■'.-■■• - и ТС ' .

. ' . Ч = .Ч°е.'... где и - коэффициент^ зависящий от исследуемого материала.

В результате получаются нелинейные дифференциальные уравнения, решение которых даже для простейших процессов вызывает большие математические трудности. Именно поэтому изучение многих процессов вязкого течения оказывается возможным лишь экспериментально. Одним из самых доступных н прямых экспериментальных путей и является метод фо-товязкоупругости.

Следующая глава посвящена реологическому поведению различных тел и дает представление о реологическом поведении материалов при данной температуре в зависимости от сопротивления сдвигу (от скорости н степени деформации) при одновременном учете влияния среднего напряжения и характера разрушения вещества. В этом случае все твердые вещества можно различать по характерным деформационным признакам и представить конкретным рядом реологических тел: идеально упругого, вязкого, пластичного и т.д. -'В'природе имеют место комбинации реологических тел и классификация их известна, но в Настоящем труде она рассмотрена по Той причине, что поведение грунтов при различных условиях нагружения Может соответствовать любому реологическому типу. Соответственно в работе приведены все основные типы грунтов и их характеристики.

Следует учитывать, что. пластическая деформация твердого тела по своей природе являйся состоянием движения н явление текучести должно исследоваться как некоторое движениенепрерывной среды, в течение неопределенного промежутка времени (изгиб лластов горных пород в ре-, зультате исключительно большой продолжительности действия сил). Природа таких явлений как релаксация (падение напряжений при неизменной деформации) и ползу честь, (рост деформаций при постоянных нагрузках) не может.быть объяснена с точки зрения идеальных упругого или пластического тел. Частичное объяснение указанных Явлений можно, получить при рассмотрении комбинированных тел,например, упругогвязких или вяз-, ко-пластических. В этом смысле всякое реальное тело, уподобляется кок-

ч

гломерату, состоящему из твердого (упругого или пластического) скелета н полужидкого, жидкого или газообразно! о вещества, которыми заполне-KI.1 промежутки между твердыми 'элементами.' Конкретным примером последнего и является грунг, в котором влага вместе с газами заполняет про-еграист'во между твердыми чаезпиамн песка и глины.

При рассмотрении поведения различных нагруженных тел на первый план выступает или их свойство текучести, или свойство упругости, в зависимости от продолжительности иагружепия, гак как степень проявления свойств рассматриваемого тела зависит от отношения времени наблюдения к времени релаксации (время, в течение которого напряжения ослабевают в е раз). Для различных материалов время релаксации различно и оно для них является важнейшей характеристикой.

Для случая рлечяжешш лииенИый закон деформации можно принять в такой форме:

.-'■".• oil) ",■ tii)'

О г II --1— = li t. +----- , •'.'■''

.11 • ."-. •''-..

где ш и а - акнвезсткующне орты по направлениям изменения напряже-. иий.

При деформировании за пределами упругости и зеку чести в этом уравнении линейный член Е t следует заменить нелинейной зависимостью и считать мол) ль длительного сопрот ивления переменным и зависящим от деформации. '

Исходя из теории упруго-вязких тел вытекает'уравнение ■ • .

: ' '■ 4 у t tl t ti ;

' ' [г',' .. <i i ' . G dr n '•■■'•;•

где у - деформация и G - модуль сдвига; '■.■.'•■''

тГ - касательные напряжения, возникающие за счет сил внутреннего .. Трения. .

Эхо уравнение лает возможность записать зависимость для определения BpcMeini релаксации. При постоянной деформации левая часть уравнения равна нулю, откуда

■ (<Wi|II

Т = т" <•' ■ ■ ' ' / . '

где То - напряжение, существовавшее и данном теле в момент времени t - 0:

Если в линейном законе деформации положить п = 0, то имеет место . случаи упруго-вязкого, но не релаксируюшеш тела, по явление ползучести будет описано полностью. При постоянной нагрузке (а - const). когда соблюдается условие, что при t ■= 0 деформация равна нулю, из зтого закона вытекает, что

■ О ' - 1.ц,'т И . . .

, С .-- ——'< 1-е )

и движение происходит по показательному закону, асимптотически приближаясь к величине ст/Е.

Переходя к сложному напряженному состоянию,для каждой точки исследуемого тела можно Записать в характерной форме для теории малых упруго-пластических деформаций, а точнее в форме закона нелинейного деформирования: ■ •

' DM ( Г) .. П, ( I )

D„ + п---:--= 2 ( G Df + G-----— ) ,

dl . dt

где Dh и Dg - девиаторы напряжений и деформации:'

D., (t) П,(t)

..—.— и —-— - девиазоры скоростей напряжении и деформаций; dt dt

G' - переменный модуль длительного сопротивления;

G" - величина, пропорциональная переменному модулю мгновенно) о сопротивления.

'Записанное выражение является реологическим уравнением состояния .юла. Решение такого уравнения, как. и жеперименпшыюе определение всех физических конаант, входящих в него, и составляет задачу технической реологии.

В последнем разделе рассматриваемой главы решается вопрос о моделировании процесса пластической деформации вязко-пластических материала», поскольку как грунты, так и большинство конструкционных материалов не являются оптически чувствительными, а ноггому'для определения 'напряженно-деформированного состояния в'грунтовом' объеме или какой-то конструкции -необходимо установить условия подобия модели и лронмипа. Для поляризационно-оптнческих исследований, касающихся поведения.футов .различного состава н испытывающих' различные внешние нагрузки, используется обычно метод аналогии, заключающийся в изучений физических явлений па моделях иной физической природы, но имеющих в го же время математическое описание как 1) у натуры.

15 дальнейшем рассматриваю!ся теоретические исследования вопросов, касающихся механики'грунтов.' Поскольку возраст природных, грунтов весьма значителен, ю создан, искусственно условия их деформирования невозможно. За длительное время существования пород Могут иметь значение физико-химические процессы, протекающие в грунтах с ничтожно малой скоростью. От 'обуславливает'необходимость рассматривать природные грунты во взаимодействии их с окружающей физико-химической средой и с учетом непрерывности изменений их свойств, протекающих часто очень медленО, а иногда быстро пробегающих.

Как уже говорилось, Грунты в Цх естественном состоянии представляют собой дисперсные тела, образующие трехфазную систему. При полном заполнении гюр водой си^ема превращается й .двухфазную.

Для оценки свойств грунтов используется ряд характеристик, определяемых опытным и расчетным путем. В рыхлых горных породах при действии внешней нагрузки возникают как общие деформации, присущие

реем сплошным твердым телам j так и деформации, вызванные взаимным перемещением твердых минеральных частиц. Если при действии внешних нагрузок .структурные связи между этими частицами нарушаются,' го грунты деформируются как сплошные тела. При нарушении структурных связей деформации грунта Определяются взаимным персмсштисм его частиц:. В связи с этим грунты обладают.рядом особенностей и закономерно-, стей деформаций. Эти закономерности носят название "основные taráiio-; мерности механики грунтов", к которым относятся сжимаемость, водопро- ! ницаемость, контактные сопротивления сдвигу и деформируемость. В диссертации приводится краткая характеристика этих закономерностей^ что : необходимо для анализа результатов исследований, которые излагаются , ниже. •■•• ■ • „ '■ Л •

Теоретические исследования посвящены вопросам распределения на-;, . Пряжений и деформаций в грунтовом массиве. Сначала рассматривается действие сосредоточенной силы, .приложенной к горизонтальной, прямолинейной границе бесконечно большой по длине пластины. РаЫрсделспие Нагрузки по толщине пластины считается однородным, толщина пласт ины принята равной.единице. Действие на полуплоскость нагрузки, равнодействующая которой равна F, можно получить как частный случай дей- ■ ствйя этой силы на вершину .клина. При этом функция напряжений имеет, вид: ' . -. . ' : . - .-...■' ?

ф.= С О sin 0 + I) О CPS 0 . где С и D : некоторые постоянные величины;

0- угол между осью х, совпадающий с направлением действия си лы и. направлением к рассматриваемой точке, расположенной на расстоянии z от места приложения силы. • Следует рассмотреть несколько частных случаев.

В первом случае на симметрйчный относительно горизонтальной оси клина действует горизонтальная,сила F. Угол раствора клипа 2 а .

• IJ ■

В общем случае поверхности, ограничивающие клип, расположены под углами ai и а: от оси ОХ , сила F - под углом (i к той же оси: В первом частном случае полагаем си = - a и аз = а, (5 = 0. Решение в лом случае» декартовых координатах будетиместь вид При ( 2 a + sin 2 á ) Ix* .ir y 2 y = К

2 p i 2 F x y 2 F x y

fff .« ——r— ; t>>.

К • к. . к. . .

0o втором случае на симметричный относительно оси х клин действует вертикальная еи;1а F. Гра.ничйые условия те же, lio [J = 90' . тогда при (2 и • ski 2 и )Ц1 + у *}* = L

2 1- х.. у ''. _.• 2 F у "■ 2 F х у

СТ» = ---- ; д» = - -;—-—, ; ■ tiy' =

I. •• I - . . L.

Можно noKUiar.li, что на .окружности Диаметромd , касательной к точке приложения силь| .F, с центром на вертикали' под силой F напряжение <ir = const, г = d eos Ü и при

':'■ .• 2- F ' . • ' ■. ' .

.■• .; -———- « м: ''' '.

• • . : '¡х (X? + y¡ у : :' ■ ' . • ...

х "':•'■ х у х у •

•Оу — - '-— ; ■ : Тяу

".-..■• ,м • м м

Дрн действии Двух сил при ;Г = 0 и г = 2 с) 'в сечении для г = с1 действуют напряжения , . .-. ' . . ' ;

<И = - —-" и- ■ ' 1«у = 0 . '

;.';:-• •.■•■;■■•■'•'•'■.'■■•■' м . ■ • ' '. .-

. Этими зависимостями пользуются для определения давления грунта на вертикальное, ограждение подпорной стены от сосредоточенной нагрузки Т , расположеннЬй.шнорнзонтальной засыпке. :

Если нагрузка касается полуплоскости, то следует принять

и тс ■ ■ л .' - ' ' 2 Г . а, = _ ■_:-. аз = - - ; р = —— ; 1,, = - -----51п О

' 2 ■ 2 . 2 г ••

или в декартовых координатах

г " з . .'з .

. х у ' у у х

СТХ = — -■—- ; = —---;

м м м

Следует иметь в виду, что Р - нагрузка на единицу толщины, пласз и-

ны.

При. действии распределенной нагрузки, перпендикулярно!-! к полуплоскости, следует рассмотреть площадку в точке на границе, для которой

с1Г = Ч( 0) ау. '

Исходя из известных положений теории упругости и несложных математических преобразований можно записать, что при

. 2 ч (8) ' . ------= N ;

Оз 0з ■ 0:

f Г ■ Г '

о« = (- N.cos2 в de ; Су = I - N sin2 0 d 0; пу = I - N sin в cos в UG .

J J ' ■. J ■

01 ' . в! Ol

где 01 и 02 - углы, ограничивающие расположение распределенной нагрузки.

При проведении аналогичных исследований определяются напряжения от действия нагрузки, касательной к полуплоскости. Практический интерес представляет случай,когдй q = const, тогда:

я« - - q/я (fin'02 sill® 01 ) '

- cos Оз sin* O2 — sin2 Oí

tjy = - 2 4 / rc (In----+ ---——:---)

Sin Or 2

г., ' = - q / 0 J ( fe - Di ) - (sin 0; cos 0з - sin Di cos 0.' ).

Располагая решениями на действия нормальной и касательной Haï ру-зок к полуплоскости, легко получить формулы при действии лю-бых нагрузок, расположенных под определенным углом к полуплоскости. Для этого следует нагрузку разложить на нормальную il касательную, а затем использовать соответствующие выражения.

Все изложенные теоретические соображения находят экспериментальное подтверждение. При проведении окружности произвольного диаметра il , касающейся верхнего края в точке приложения внешней силы для всех точек пой окружности радиальные напряжения будут равны си = - 2 F / я d . Для этих точек будут равными и наибольшие касательные напряжения ттах = F / я d. Полученные экспериментально изохромы и расчетные данные прак тически показывают одинаковые результаты.

Далее рассматривается течение вязкого материала в углу, образованном двумя безграничными плоскостями, расположенными под углом а и движущимися в направлении своих плоскостей.со скоростями Vi и Vî ; <р - текущая координата точки.

Компоненты тензора.напряжений при учете радиальной У г к тангенциальной V,, составляющих скоростей и условие несжимаемости ззлмш-ваются в виде: ;

; о\'г

Or - о + .2 ri :---' ;

• ô dr .

. . ' i . а V» Уг

а» = а + 2 i) ( ...... ..+ —■—) i

• '■•■ ■ • ■ г ci? у

I б Vr ' ó V» VT

tr» = ■>)( -- ------l ----- — — ) .

' / ; t p 4> 6 r . , r

Из-за прилипания вязкого материала к стенкам граничные условия можно записать в виде: v

при «1=0' Y.p = О и vr =Vi; ■ при (¡I = a .Vf = 0 и VV = V: ;

После нахождения общего решения и выражении для определения скоростей V, и Y* записываются компоненты тензора напряжений для рассматриваемого случая записываются в виде:

2 П. " sin1 а ( V: а - Vi sin а)

t¡r ~ а ; • а» - с ; ■ ir» := —;— [ —-----'—1—г—------— sin q> - .

г' sin2 а - аг

W(cosa sina - а) + Vi .( sin а - а eos а)

■■■■• .:■ - -—:-————-----———----—— eos <¡> ]'• .

... sin2 а - а' ■■

При аг - а» , tr» = tmax , поэтому траектории максимальных сдвигающих напряжений представляют собой радиусы П дуги окружностей, а траектории главных напряжении образуют два семейства логарифмических спиралей

• . ■ .'■ tf

г= С е'-. ; .'"•■.:■ •■-..■

а уравнение для полос в: окончательно»! виде запишется Так:

V аг4 Ьг" • ■

1) -----—- sin ( Ip - Р ) ,

где а и b - константы, определяемые материалом, расположение плоскостей и их скоростями, а угол .р определяется как угол прямоугольного треугольника с катетами а и Ь,

Таким образом полосы • представляют собой дуги , окружностей, касающиеся в начале координат прямой <р - р , которая является нейтральной линией.

При рассмотрении течения вязкого материала в углу, образованном двумя движущимися навстречу друг другу плоскостями, одна из которых расположена под произвольным углом скорость V: раскладывается на Две составляющие Vj cos ot и V: sih a. При этом граничные условия при Ч> -Q записываются в виде:

. V., = Vi м V: = 0; : г

я прп <р - а ■ ~ V» =. - Vi cos а и Vi = - V¡ sin a .

Решение, аналогичное предыдущему, дает следующие р>езультаты:

по определению тензора напряжений

' ' Or - О ¡ Oip = О ; . ■ Тою* ~ Тгч> ;

2 г) sin; (х ( Vi 4 V: ) (Vi + Vj j cos rt sth a + a

. ti». ='-' —г»--{ —----:-------;---COS (()------г————----:—:-Sin ф 1 .

г sin' a + а2 ■ sin' п -а'

Уравнение семейства полос й окончательной форме имеет вид:

. .. . 2 Ц d (V1 + V2) '.•'';■ , ■ : '

' " —г——-----Sin ( <¡> - р ) ,

г Го • ,'■

Как ii в. Предыдущей случае полосы представляют собой дуги окружностей, касающихся в начал е.координат прямой tp = Р'.

Общее решение задачи позволяет рассмотреть Несколько, частных случаев. . . '

1. Скорости Направлены , перпендикулярно к плоскостям. При этом составляющая V; sin а = 0 , а вторую составляющую, V: cos a обозначают через V:'. Тогда г раничные условия имеют вид:

d¡

ори v ■■= о -". V» = Vi и V, =0;

яри <|> 7= « - V» = - Vi ' и V, = Ü .•„.

На основании чего компоненты тензора напряжений и уравнение по- . лос запишутся следуюцим.образом: ;

■'■Иг - <Т. ; <J? -.fl í . . fw** = Тсч> ; ; 2 ij Vi { cos a su ia + ü)> Vi.í sí na + u tos a)

Ii* = —— | - —-——---■—:—>~-:------:---------,----siíl Ip . —

r ii»2 и - a'

■ Viuu-iu - V» и sin и) .'■

' : ... .--------I ;

• 7: ti»2 ú - a' ■•"/.".■"'

2 ni ■ /■;■'" '.-. П.= ---— sin( s> - P )

Полученные формулы дозволяют сделать "вывод,, что уравнение полос и в этом случае качественно рсйехся таким жй, различие будет в том, что нейтральпая дшшя ирн ф =.j)" будет расположена под другим углом:

/2; Скорость Vi ныотярежнее направление, скорость V/ расположена в плоскойи второй пластины. Лриэтом Vi cps а."= ó" н V; .sin « -V2" ц граничные условия имеют инд; . . • . ■

.'. ■■ при : , .а - • - Vi'' ■ u ' у, = о,

• ' при . у¡г •- . г» - tí ■ « . Vi = V:". Основные соотношения, характеризующие эту задачу, запишутся в вн-

Or ~ а,; * , oq = о ; t,»»*.tr» ;

• - 2 и Vi(ft,5a sina ,+ а)Ч V2" i» sin ó

Тч> = —-If--------.-----—•-- SÍ1\ ф -

I . sin1 a - иг .

"'. Vi. sin * a + Vi" a sin a) "

_ —----------—,—---cos v) ; .

. sin* a' - аг: .

11 .

2 п d

n =- sin ( e> - P )

Г îo

Здесь снова имеется прежняя изохроматическая картина, но с другим положение нейтральной линии. ■

3. Скорость Vj" направлена в противоположную сторону Относительно принятого в пункте 2 направления. Здесь формулы ïtMeic прежний вид, но знак перед Vj" меняется на обратный н меняются местами зоны растяжения и сжатия.

4. Скорость V? = 0 . В данном случае поторяюгся югтспмостп пункта 2 при условии, что Vi =0, а уравнение полос запишется в виде:

. V 2 ч j Vi . . ; •

П = —----5ÍI1 í lp - Р ) .

. ' '. Г t. . . 'f .'.'• '• '

■ 5. Скорость Vi - 0. Граничные условия имеют вид:

при Ф = 0' - V» = 0 и Vr - 0 ; прп. <р = а - V» = - Vicos а ' п Vr .■=.. - Vj sino, a компоненты тензора напряжений и уравнение Полос запишутся так:

dr ~ а ; Of ~ о i Тгпчк- — ТГФ .:

2 Ц Vî . • '

Тг'^ — —.—-----[sin2 a cas ((i ~ ( 0.5 sin 2 а + а ) sin <р ] ;

i ( sin2 а - аг) ■

.2 Ч ti Vi

' п ---------—-— sin ( ф -- (Î ) .

' г т~ . _

Случаи .4 и 5 имеют различие лишь в распределении скоростей й напряжения зависят только от величин скоростей.

При течении вязкого материала между двумя Плоскостями, из которых одна горизонтальная, а другая расположена под углом а., причем обе плоскости движутся в горизонтальном направлении в разные стороны, граничные условия имеют внд:1

ири <t> = .Q - V» =0 .... и ... V'r = - Vi;

при <j> = а - V» = Vi sin а , н . Уг. =. Vi «os и Решения для V/ и Xv пишутся в виде:

V, -V, (V ) н V» - V*(<¡> I для которых имеются известные общие решения. Испольдоищнс урдшгенш несжимаемости и граничных усдошш дШот основные тавнашосгн: ,.

. а* о;; ■ó» ^ .<5 ; . хш»»- = " Тгц. ;

2 г) sin2 а .( Vi + V2 ) . { Vi +. Vj ) ( - u cos a sinu)

i,« =--[ ——---—:—-— а eos ч> +------------—/—.—:— tos ip j-,

г sin1 а - аг. sin* а - аг

Г , .2 п d ( Vi t Vi ) .

я-.'—----——— [sinfín sin <ji («i - sin a cos и ) .

x lo^uu' а - а*') '1 * *

Из этих соотношений также вытекает ряд частных'случаев/

1. При Vi sin ó . = Ó задача сводится к течению вязкого материала в углу, образованном двумя движущимися плоскостями, решение которой описано ранее. -..•'•. : • ■

2. .Скорость V: = ft, тогда граничные условия и основные соотношения запишутся так: ■ ... ".

. 'фи . <ji = 0 - V» - 0 ' и Vi = 0; ....'.<qpu .к» -' о. - V» = - Vj sin а н Vr =. Vi cosa ■ -a» = .о ; = o ;

■ ;,.• 2 n а v. .'..;.;• ■ ■' . ;.'■'' '• '-'•'

T<» - -—■---—-: [sin1 (i sin q) -(tí - sin'a cos u ).eos чр.,

. г i»(зшг a' - a*) .

n = .К sin;( <¡> - (J ) ., где К. - коэффициент, объединяющий все .постоянные для данного случая; р" - угол, получающнйся. при преобразовании выражения, стоящего в квадратных скобках предшествующего уравнения.

21 V

3. Скорость V; = 0. В этом случае основные соотношения -для тензора напряжений будут такими же, как и для второго частного случая, только в обозначении скорости индекс "два" меняется на "один". Аналогично и для уравнения полос.

4. Горизонтальная плоскость движется со скоростью Vi вторая - со скоростью Vi, перпендикулярной к ней. В зтом случае Уг cos а = 0 , V2 sin а = Vi 11 основные соотношения имеют вид:.

' при . <Р = 0 - у» = О й . Vr = - V); • при T|> = а - VT = - V; и V =.0;

— <т ; *■ Or — d tmn» ^. т*

2ij Vi sill2 а + Vj (sin« —а cosa) Vi( а - sin « eos а )+У2 a sin а)

Tr» =---[-----»--------—- Silt (p- —----i-'-:--:-:---:-— COS <(l ) .

,.- r ' ■ ' . sin' a - <t! . 4 sin2 a - a»

, ' ' " : • n = K" sin (<p - fti') .

.где К" и |5Г имеют значения, полученные'на тех же основаниях, кото-

• рые были описаны выше. ■'•■<'. 5. Вязкое течение материала . При взаимно перпендикулярных-скоростях плоскостей, расположенных под углом а. Этот частный случай вытекает из предыдущею; если разложить скорость Vj' 11а две составляющие: вертикальную V. = V»' cos a и горизонтальную, которую следует приравнять к нулто. Для решения задачи скорость V, также раскладывается на две составляющие,, причем- получается решение, аналогичное решению основной задачи. Разница будет лишь в. обозначениях й, если скорости будут иметь различные направление, то в знаках,- ,

Случай течения вязкого материала между двумя Параллельными плоскостями, движущимися в разине стороны с одинаковой скоростью V0, можно вывести из рассмотренного перед этим" подраздела, однако его решение можно выполнять проще и нагляднее.. При учете . дифференциаль-

ныл уравнений равновесия и условии постоянства обьема решение пишется и инде:

V. = V. (» и \'у = Vy (у), т.е. изучается зависимость только « направлении осп Y ; Плаогннм считаются бесконечными, полому по оси X картина по всем сечениям .будет одинаковой, что для общего обьемного случая определяется зависимостью

' ,■•.;.' .. 6 ' v, ■•';•'

:------- = о.

3 -

Из условий прилипания вязкого материала к пластинам выiскани ipa иичные условия (пластины расположит.: на расстоянии 2а друг от дру; а): при у = а = \'о н V> = и ;

при у = - а V» =-Yo и Yy = 0 .

Вследствие симметричности картины можно записать, ню при у = 0 Vx = 0 и тогда решение, указанною выше дифференциального уравнения дает возможность определить параметры полосы:

т.»« d Yo J

' л .па

Эксперицентшшное исследование для твердого вязкого зела иодгеервдао! ио-лучешшш результат: в модели наблюдается однородное напряженное состояние, которое оптически проявляется в одинаковой окраске всего ноля модели, если не учитывать краевой эффект.

Уравнение это интересно й тем, что оно позволяет находи ть коэффициент вязкости: . ■ '

'То.л п

'.''.'■ V. d

причем входящие в эту формулу параметры полосы то н порядок полос л достаточно легко определяются экспериментально. .

■ ■ '2.1

При решении задачи о клине, нагруженном сосредоточенной силой, приложенной к его вершине, покатано, что при изгибе клина, когда сила F нормальна к оси клипа и |5 = 90 '

я Г ! sin О

2 : и - 0,5 sin it . à (а - 0.5 sin « )

и нейтральная линия проходит по оси клина, где все компоненты напряжений равны нулю. Зависимости ;щя опредслеш1я напряжений <т*, сту и a«v легко получить из укатанных соотношений, и соотношений связи между полярными и декартовыми координатами. Общие результаты такого исследования известим, но они Определялись при ином расположении сил.

При действии произвольно расположенной сосредоточенной силы Fo , направленной под углом и к оси X, использование функции Дирака и переход от полярных к декартовым координатам решение имеет вид:

" "2 cos (0 - .à) . • Г,.---—— cosг 0 ;

7t Г ' ■

г ' ' cos ( 0 - a ) ' ôy =■-..—— I7o. - - ——sin2 6.;

к. г

F» cos (0 - a )

иy =:----. -—;-----sin- Ó.

я г-

Эти выражения и дают картину распределения напряжений в полуплоскости от действия силыТ».

Дальнейшие теоретические исследования показывают, что если провести окружность радиуса г с центром в точке приложения силы , то на площадках, касательных к данной окружности, будут действовать только нормальные напряжения а» , изменяющиеся по чакону •

2 • cos (0 - a) . и г

"Эти напряжения являются сжимающими на участке окружности до точки, определяемой лучом, перпендикулярным к направлению действия силы, а татем меняют знак и становятся растягивающими. .

Определение напряжений в грунтовой толще при дейе|вин сосредоточенной силы на Границу, полубесконечного массива имеет важное значение для установления условий прочности и устойчивости грунтов и их деформаций (главным обратом осадок) под действием внешних сил н собст венного веса. Для грунтов чакон Гука неприменим, гак как а них возникают не Только упругие,но и значительно большей величины.ocrai очные деформации. Однако в определенных пределах н для груншв справедлива линейная сиять между напряжениями н общими деформациями, только необходимо учитывать добавочные условия, вытекающие из физической природы фунтов как дисперсных, тел: их компрессию, ползучесть скелета н т.д. При большом развитии областей предельного равновесия (например, под сооружениями, несущими значительную нагрузку, близкую к предельной) < применение решений линейно деформируемых тел будет неправомочным, кроме случая отсутствия перераспределения фаз грунта в рассматриваемом объеме во времени.

В качестве примера определения напряжений в грунтовой толще для случая пространственной задачи li рассматривается действие сосредоточенном силы F на полубесконечиое пространство, причем чта сила при- . ложена к ограничивающей полулроегранство плоскости. Это полупро- . странсгво считается однородным в глубину И в стороны и линейно деформируемым. Пло^осгь-Z* = 0,является границей рассматриваемого;тела и сила р напраадена вдоль оси Z . Задача заключается в определении всех . компонентов Тйпряжеимй и'перемещений для любой точки полупространства, имеющей координаты X и Y или Я н 0. Ниже рассматривает-

ся решение по нахождению напряжений для площадок, параллельных ограничивающей плоскости как наиболее часто используемых в расчетной практике, - ст,. , <т„ и '•'"..'

Положение любой точки, расположенной в массиве, определяется полярными координатами R и 0 . По мере удаления от точки приложения силы F напряжения должны убывать быстрее, чем в полу бесконечной пластинке, поэтому для радиального напряжения следует записать

■'' • ' " cos О

■ OR = D-----, '

"•':' . R' ' где D - коэффициент пропорциональности, определяемый из условия рав-. " иовесия.

Для составления условия равновесия в массиве провс/дится полуграфическое сечение с центром в точке приложения силы F и рассматривается шаровой пояс, интенсивность распределения напряжений по которому можно считать постоянной и равной oR. Для массива, находящегося в равновесии, сумма проекций всех внутренних сил, возникающих в грунте от действия силы F на ось Z,должна быть равна. F поэтому

■ '...' . 3 F ■ 3 F cos 9 D =----, и ш = --—--- .

2 к ' • . ' 2лК» : ■ .

. По полученной зависимости определится величина напряжения, действующего по направлению радиуса R , но в расчетной практике используются напряжения а/т»у, ъ, .

В последней главе излагаются результаты экспериментальных исследований при решении .задач фотовязкоупругости.-

Ранее рассматривалось течение вязкого материала между двумя параллельными плоскостями, движущимися в разные стороны с одинаковой скоростью иа основе реологических моделей для твердого вязкого тела и

. 2(1

вязкой жидкости. Для твердого вязкого тела экспериментальное исследование проводилось на сплаве эпоксидных смол ЭД-6 (10 %) и ЭДЛ (90 %) способом концентрического сдвига. 'В этом случае Славные напряжения равны по величине, но противоположны по знаку, а ттах определится выражением ;-

_ ■•.' 1 т '■-' -

Титл = Тг Ч> =------,

.. .. 2пг=а

где Т - крутящий момент;

г - расстояние от центра до рассматриваемой точки; <1 - толщина образца.

Эксперимент. показал линейную зависимость между разностью хода лучей т...«* и возможность определять параметры полосы т„ по зависимости • '•

1о = -------,

' , 2 л г-1,

а также, как указывалось ранее, коэффициент вязкости, который .для иселе дуемого вещества оказался'равным 3,97 10 П.

Для исследований жидкого вязкого тела наиболее приемлемым материалом является канифоль высших марок н чистое.канифольное масло. Как показал опыт, наиболее качественным оказался материал, состоящий из четырех частей канифоли и одной части канифольного масла. Смола указанного состава не имеет выраженного предела текучести, что свойственно вязкому телу. Для получения качественных результатов применя-; лись модели, имеющие толщину,- позволяющую приближать объемный ' процесс деформации ц уменьшать влияние смотровых стенок контейнеров на распределение скоростей течения И напряжений. При этом были разработаны конструкции контейнеров,- их изготовление и методика проведения эксперимента»

Следующие экспериментальные, исследования проводились для определения главных напряжении m ' и ст.> в массиве грунта. Под действием внешней нагрузки в отдельных точках или областях грунта эффективные напряжения могут превзойти внутренние связи между частицами и возникнут сдвиги одних частиц или агрегатов их по другим, что приведет к нарушению сплошности грунта. По результатам опытов сопротивлением сдвигу несвязных твердых минеральных частиц является только сопротивление их грешно, Сопротивлением же агрегатов частиц с водно' коллоидными связями будет связь вязкого сопротивления скольжению и сил сцепления. Первое зависит от скоростей нарастания сдвигающих усилий. а второе - от уплотняющих давлений, возникающих В точках и на площадках контакта частиц. Правильный выбор показателей сопротивления сдвигу имеет большое зНаче/ше для практики, так он обуславливает точность инженерных расчетов по определению предельной нагрузки на грунт, устойчивости массивов груитоа и давления грунтов на ограждения.

Для выяснения общего случая иагружения после действия lia образец грунта сжимающей нагрузки к нему прикладывается сдвигающая нагрузка, увеличиваемая до тех пор, пока не возникнут прогрессивно возрастающие . деформации сдвига и произойдет срез или скольжение одной части образца грунта по другой. . . ' -

■. Опыты повторяются при нескольких уплотняющих давлениях cri. что дает возможность строить кривую предельного сопротивления сдвигу, . которая может быть принята на прямую, исходящую из начала координат под углом ср к оси давлений. В этом случае любое предельное сдвигающее напряжение ti пред определяется зависимостями

t¡ пред ~:o¡ tgtp tg<р = f ; \x¡r>p«i '= '

где (p - угол внутреннего трения; ■ -

f-коэффициент внутреннего трения.

Для связных грунтов сопротивление их сдвигу в большой степени зависит от их связности и основными видами испытаний их на сдвиг будут по иекансолидированно-недренировакной и консолиднрованно-дренирован-ной системам. Первые испытания показывают существенное влияние плотности и влажности грунта на его сопротивление сдвигу, но при недрени-роваииом испытаний это сопротивление практически не зависит от величины внешнего давления. .

Для связных грунтов, испытываемых по открытой (дренированной) системе, результаты имеют другой характер, да и эксперимент пронодикя . другим методом(по аналогии с сыпучими грунтами)- При этом необходимо иметь образцы одинаковой плотности сложения, поэтому они предварительно уплотняются наибольшим давлением, а затем разгружаются до стабилизации деформаций для каждого случая. В данном случае кривая сдвига в диапазоне, давлений, вполне удовлетворяющем строительную практику (от = 0,05 дб ф - 0,5......0,7 МПа), также достаточно хорошо

описывается уравнением прямой лтитии, описываемой уравнением: ;• тшрм = С + о, ф ,

где С - удельное сцепление.

/ Из экспериментальных данных ■

- ■ . ' ■: с . '

'■•■'■ «Р ■ ■■•'■'•.■'.'

где (к - давление связности.

Это соотношение используется в. задачах предельного равновесия грунтов. -

Полученные значения напряжения на предельной прямой отвечают некоторой экспериментальной точке М , которая одновременно должна принадлежать и кругу предельных напряжений Мора. Для закрытой системы прямая проходит через начало координат (точка О), для открытой - пересекает ось X в точке СЬ , центр круга Мора находится в точке С .

Необходимо,-чтобы прямые ОМ и Oí М были касательными к кругу напряжений. . •

Эти условия мрж1-ш записать ti в аналитической форме:

■ . ' - ai - ct: . . ■ ai - о: ' . . " ; ' ■ - sin ф —~— ; • sin ф '=----1—-------1— ;

. ■ <71 + Ф- ci + <n + 2ccfg q>

являющейся математическим выражением условия предельно! о-равновесия грунтов. .'

Аналитическое решение для нахождения напряжений , ел и аз как правило представляет собой сложную или невыполнимую задачу, поэтому удобно пользоваться экспериментальными методами, особенно поляри-занионно-отичЬскнм", методом исследования - напряжений, дающим известную зависимость:

"''-.- о = Ciar ■ о: У.

где ' 8 - оптическая разность хода; • . ■ .' ■ ' !

С - коэффициент оптической активности. . ' - ,

Это уравнение совместно с выше указанными условиями, записанными в аналитической форме, Дают две системы, в которые входят по два уравнения с двумя неизвестными cii ii , которые легко решаются.

' Затем рассматривается задача о свдтНи массива параллельными плитами, движущимися навстречу друг другу с различными скоростями Vi и V:. В рассматриваемый момент времени расстояние между плитами равно . 2;г, поэтому граничные условия -»пишутся в пнде: . •

- при а V« ~ 0 я Vy = -Vi'; -.. . . при у--a V*. = 0 Vy = Уг. ; ■

В заключении представленной работы рассматривается задача по исследованию напряжений в вязком массиве, расположенном между взаимно перпендикулярными плоскостями, одна из которых не подвижна, а другая перемещается в своей плоскости со скоростью V»; Это частный случай уже изложенного решения,- но он - нашел экспериментальное подтвержде-

• . . JO '•

une и имеет прямую свяязь е положениями теории упругости. Здесь посто анные КйО зависят от величины силы F, ее направления {) и угла раствора клнна 2 а . В данном случае 2 и = л/4, откуда

' ' . '■:•' '■' 2.54 ■ ' ,.«,' .-

Сг'=;rr-r' I; sin ( 12 30 +U)'.

■ . ■ ' • •• 1. ■ ■ ' ' • '. ■ ' •

Соответствующая .-этому выражению эпюра <п, по цилиндрическому сечению г = const показывает, что нейтральная линия 0 ~ -12" 3Ü' отделяет зону сжимающих напряжений от.зоны растягивающих. Полученное решение характеризует'местное напряжение, когда на Небольшом участке, прилегающем к краю стены или грунтового массива приложена нагрузка большой интенсивности.

Если вернуться к исходной задаче, то граничные условия будут следующими: - ■ • ' •

'■'Vi --V»; V; -ü, и = к / 2.

При этом компоненты тензора напряжении буду т имен, вид:

'"■■■•".' '. У»

or = а; о<< = а ; Tup = - 2,52 ц--sin ¡ ip - 57 30 ) .

'■ ' ' " . ■ .' г- •. ■' •

а уравнение семейства полос . • '.'.'.'•.'

' _ ; . ' 2,52 i) d V. ■■ ' ' ■' п .= —---------sin ( q> - 57 30 ) .

. ' ■ ' ■ .' То г •

Нейтральной линией, на которой отсутствуют сдвигающие напряжения, является линия, определяемая углом 57 * 30'.

Фотография изохроматической картины, подученной в углу, образованном стенкой контейнера и прессшайбой, и проведенные теоретические расчеты показывают, что расчетная картина полос вблизи вершины угла удовлетворительно совпадает с данными экспериментов диссертанта.

3.1

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Природа таких явлений как.релаксация и ползучесть не может быть объяснена с точки зрения идеально упругого' или .идеально пластичного зела. Частичное объяснение явлений,, возникающих в таких телах при различных видах нагружений, можно получить, если исходить из представления об упруго-вязком или вязко-пластическом телах, понимая под последними такие тела, в'которых при па тружениц возникают напряжения, зависящие не только от размеров деформаций, но и от скоростей, с которыми развиваются эти деформации. Конкретным примером является грунт, » котором вляга и воздух заполняют пространство между твердыми частицами глины и песка. При изучении напряженно-деформировалного состояния. прочности и устойчивости грунтов необходимо рассматривать физические и мехгишческие Свойства дисперсных сред, а также механические процессы взаимодействия твердой, жидкой и газообразной фаз грунта, использовать теоретические решения ряда задач теорий упругости,- пластичности, ползучести и фильтрации. Большое разнообразие составов грунтов и во многих случаях сложность- построения теоретических решений требуют применения экспсриметальньгх исследований,

В предлагаемой работе рассматриваются задачи вязком течени. Ее связь с задачами, решаемыми для упругих, упруго-вязкйх и других тел; реология которых-соотйетсТвуеТ тому илй Иному виду грунтов. В результате исследований показано, что одним Из наиболее удобных и простых методов для определения .напряженного состояния грунтов является поляри-зационно-оптический, проведен ряд теоретических решений для задач течения вязкой среды между плоскостями, перемещающимися практически любым способом, Для перехода к экспериментированию рассмотрено реологическое поведение различных тел (в'применении к грунтам), что позволило обосновать методику проведения экспериментов с проектированием из-

готовлением необходимого оборудования и правильный выбор материалов для изготовления моделей. Приведение классификации реологического поведения тел не является случайным, поскольку реальное поведение грунтов при различных условиях нагруження может соответствовать любому реологическому типу тела. • .'

В целом анализ результатов исследований на основе полярнзационно-оптического метода и теоретического изучения напряженно-деформированного состояния вязка-пластческих тел, позволили автору сделать следующие выводы:

1. Показано, что при соблюдении необходимых условий подобия н правил моделирования полярнзационно-оигнческнй метод применим для исследования напряженно-деформированного состояния, самых различных сред: упругих, хрупких, пластичных, вязкихлих комбинации/

2. Определены области применения различных материалов для и но-. товления моделей при изучении поведения нагруженных груш ив, отличающихся друг от друга реологическими моделями.

3. Показано., что для исследования жидких вязких тел наиболее подходящим материалом является канифоль, пластифицированная различными минеральными н растительными маслами, а для получения оптически чувствительного прозрачного материала предлагается использовать канн-' фоль высших марок И канифольное масло, причем наиболее качественным-будет материал, состоящий.нз четырех частей канифоли и одной части канифольного'масла. . . '

4. Выяснено, что для изучения поведения .нагруженного твердого вязкого тела целесообразно использовать сплав двух эпоксидных смол, состоящий из 10 % ЗД-6 и 90 % ЭДЛ,-

.5. Показано, что тензоры напряжений для вязкого твердого тела и вязкой жидкости записываются одинаковыми выражениями.. -

6. Показано, что можег быть получена замкнутая система определяющих критериев подобия, позволяющая устанавливать необходимые условия нагруження моделей.

7. Найдена возможность с помощью метода фотопластичносзи находить коэффициент вязкое!и среды.

8. Описаны процессы вязкого течения пластичных горных пород при различных перемещениях ограничивающих их жестких пластов.

9. Доказано, что при сопоставлении результатов теоретических и экспериментальных исследований, характеризующих напряженное состояние,в случае приложения нагрузки к краю грунтового массива, стены, столба и т.п., оказывается весь охватываемый при этом круг вопросов описывается практически одинаковыми математическими зависимостями и одинаково подтверждается опытным путем. '." 1

10. Показано, что качественная картина напряженного состояния вязкой жидкости не зависит'от величины скоростей плоскостей, деформирующих эту среду..

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Природные факторы, влияющие на аэрофотоизображение дренажной сети: Тезисы докладов XI научно-технической конференции. Иваново: Иванов.инж.-строцт.ин-т. 1993, 1с.

2. Определение механических характеристик вязко-пластических тел поляризационно-оптическНм методом (метод фотопластичности): Сб.науч.-информ. статей ИЙСЙ. Вып.1. Иваново: Йванов.инж.-строит. инт. 1994. 2 с. (в соавторстве). ;

3. Изучение напряженного состояния вязко-пластических тел методом фотопластнчности: Сб.науч.-информ. статей ЙИСИ. Вып.I. Иваново: И ванов.ннж.-стронт.ин-т. 1994. 3 с. (в соавторстве).

4. Движение вязкой жидкости между параллельными плоскостями, движущимися в разные стороны с одинаковой, скоростью: Сб.науч.-технич. статей ИИСИ. Иваново: Иванов.ииж.-строит ин-т. 1995. 4 с. (в соавторстве).

5. Экспериментально-теоретическое изучение вязкой задачи фотоллас-1 точности: Сб.науч.-тех.иич.статей ИИСИ. Иваново: Иванов, инж-строит.нн-т. 1995. 5 с. (в соавторстве).

6. Применение метода фотопластичности к определению предельного равновесия фунтов: Сб.науч.-гехнич.статен ИИСИ. Иваново: Иванов, инж.-строит, ии-т. 1995. 4 с.

7. Оптические основы изучения отражательных свойств грунтов: Сб. иауч.-технич. статей ИИСИ. Иваново: Иванов, ннж.-строиг. ни-т. 1995. с. (в соавторстве).

ПЛД »Г 53 - 138 от 12.10.1394 г. Подписано к печати 13.12.95 г. Формат издания 60x841/16 Печ.л.2,0. Усл. п. л. 1,66. Заказ 8. Тираж 100 зкз. Ротапринт АОЦНИИС