ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРУЕМОСТИ ГЛИНИСТОГО ГРУНТА ВО ВРЕМЕНИ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 624.131.43 DOI: 10.22227/1997-0935.2020.12.1654-1662

Исследование деформируемости глинистого грунта

во времени

М.Н. Микова, Е.Н. Акбулякова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ); г. Пермь, Россия АННОТАЦИЯ

Введение. Изучен процесс деформирования глинистого грунта различной консистенции во времени при постоянной нагрузке. В глинистых грунтах процесс консолидации протекает медленно и может длиться годами или десятилетиями. Учет длительных деформаций глинистых грунтов необходим при проектировании и строительстве зданий и сооружений, и для расчета скорости и максимальных значений осадки основания фундамента. Материалы и методы. Использовались образцы глины полутвердой, тугопластичной, мягкопластичной, текучепла-стичной и текучей консистенции. Изучаемый параметр — относительная и абсолютная деформация образца грунта во времени в зависимости от его консистенции. Все лабораторные испытания проведены в приборах компрессионного сжатия при постоянной нагрузке на образец. Полученные экспериментальные данные были дополнены сведениями М.А. Колтунова.

Результаты. Получены значения абсолютных деформаций и зависимости «время» - «относительная деформация» для глины различной консистенции. Анализ полученных кривых «время» - «относительная деформация» показал, что в зависимости от консистенции глинистого грунта деформации во времени развиваются с различной скоростью. Увеличение значений показателей консистенции глинистого грунта приводило к возрастанию значений начальных деформаций и возрастанию скорости деформации.

Выводы. Полученные уравнения позволяют выполнить расчет деформации глины полутвердой, тугопластичной, мягкопластичной, текучепластичной и текучей консистенции для различных диапазонов времени в зависимости от О о начальной консистенции глины. Достоверность аппроксимации этих уравнений составляет от 0,801 до 0,993, что

О q дает возможность охарактеризовать данные зависимости как математические модели хорошего качества.

сч сч

сч сч КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: консолидация, компрессионное сжатие, глина, деформация, консистенция, ползучесть,

осадки основания

* ш U 3

$ ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Микова М.Н., Акбулякова Е.Н. Исследование деформируемости глинистого грунта во вре-

3 - мени // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. Вып. 12. С. 1654-1662. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.12.1654-1662

to in

in щ

¡1

<U ф

ii !з

---- _

о

§ < ABSTRACT

1 ~o

g £= Introduction. The study is focused on the process of clay soil deformation over time, provided that this soil, featuring varied

£= liquidity index values, is exposed to constant load. The consolidation process is slow; it can run for years or decades in clay

2 £ soils. Long-term deformations of clay soils must be taken into account in the course of design and construction of buildings

2 and structures, on the one hand, and in the process of analyzing settlement rates and maximal settlement values for founda-

~ w tion beds, on the other hand. -*-1 с

.Ц о Materials and methods. Semi-solid, low-plasticity, high-plasticity, very high plasticity, and free-flowing clay samples were Ql ^ used in the study. The parameters under research encompass relative and absolute deformation of soil samples over time. lo о These parameters are dependent on the soil liquidity index value. All laboratory tests were carried out in compression mag с chines, and tested samples were exposed to constant load. The experimental data thus obtained were supplemented by ^ :5 the information provided M.A. Koltunov.

cn Results. Values of absolute deformations and time-to-relative deformation ratios were obtained for clays having different liquidity index values. The analysis of the time-to-relative deformation curves shows that deformations develop over time at

со g different rates depending on the liquidity index of clay soils. An increase in the value of the liquidity index boosts the values

— 2 of initial deformations and deformation rates.

A study of clay soil deformability over time

Marina N. Mikova, Evgeniya N. Akbulyakova

Perm National Research Polytechnic University (PNRPU); Perm, Russian Federation

Conclusions. The equations, derived in the course of the study, allow to analyze the deformation of semi-solid, low-plas-O jj ticity, high-plasticity, very high plasticity, and free-flowing clays for various time ranges depending on the initial clay liquidity

g O index. The accuracy of the approximation of these equations varies from 0.801 to 0.993, which makes it possible to charac-

^ S terize these dependences as high quality mathematical models.

s £

h £ KEYWORDS: consolidation, compression, clay, deformation, liquidity index, creep, foundation bed settlement

U in v m

HQ > FOR CITATION: Mikova M.N., Akbulyakova E.N. A study of clay soil deformability over time. Vestnik MGSU [Monthly

Journal on Construction and Architecture]. 2020; 15(12):1654-1662. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.12.1654-1662 (rus.).

1654

© М.Н. Микова, Е.Н. Акбулякова, 2020 Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)

ВВЕДЕНИЕ

Слабые местные глинистые грунты и высокие эксплуатационные требования к конструкциям, возводимым на таких основаниях, приводят к необходимости учета процесса консолидации грунта при выполнении геотехнических расчетов. Процессы консолидации в глинистых грунтах могут продолжаться длительное время. Мировой опыт показывает, что учет деформаций, развивающихся в процессе консолидации глинистого грунта, позволяет существенно повысить надежность расчетов насыпей и оснований фундаментов [1, 2]. В исследовании [3] было доказано, что осадка сваи на вендских глинах возрастает за 16 суток в 2 раза. Поэтому на глинистых основаниях фундаментов зданий и сооружений необходимо прогнозировать длительное взаимодействие фундамента и грунтового основания. Скорость затухания осадки сваи зависит от типа глинистого грунта и его показателя консистенции. По данным А.А. Бартоломея «Прогноз осадок свайных фундаментов», краткосрочные осадки одиночной сваи не превышают 2-3 мм, а стабилизированные осадки одиночной сваи в тугопластичных и твердых глинах составляют примерно 6-12 мм. Если в результате процесса длительной консолидации глинистого грунта основания разность осадок фундамента превысит предельные значения, то в надземных конструкциях здания или сооружения могут возникнуть дополнительные усилия, которые приведут к разрушению элементов конструкций. В работе [4] изучены зависимости между деформациями и временем глинистого грунта в течение заданного промежутка времени. Было выявлено, что в начальный период времени зависимости имеют линейное отношение, но при долгосрочном испытании глинистых грунтов между зависимостями возникает нелинейное отношение. Так же в трудах [5-9] показаны зависимости деформаций глинистых грунтов от времени с учетом консолидации грунта. В работах [10-12] рассмотрены ползучести глинистого грунта текучей консистенции. Многие публикации [13-16] посвящены упрощениям расчетов при определении параметров реологических свойств грунта и расчета осадок оснований. Изучением ползучести глины и упрощения расчета осадок таких оснований занимались многие зарубежные ученые [17-20].

Особый интерес представляет исследование деформирования глинистых грунтов с учетом различных значений показателя текучести, поскольку именно этот параметр во многом определяет скорость и продолжительность развития вертикальных деформаций в глинистых грунтах. Таким образом, проблема прогноза длительных деформаций грунтового основания, представленного глинистыми грунтами, в настоящее время является актуальной.

Согласно М.А. Колтунову «Ползучесть и релаксация», ползучестью называется процесс изме-

нения деформаций тела во времени при постоянном напряжении. Скорость ползучести с течением времени может стать нулевой или конечной величиной, но в некоторых случаях скорость начинает возрастать. Выделяются три типа ползучести: ограниченная, установившаяся и неограниченная, при которой деформации растут до момента разрушения образца.

Ползучесть описывается теорией наследственности Больцмана - Вольтерры:

е(0 = ^т + ^ \к (1)

Е Е ■О

где е(/) и с(/) — напряжение и деформации в момент наблюдения t при одноосном состоянии; т — предшествующее моменту t время; Е — модуль упругости; К(0 — функция влияния.

Теория наследственной вязкоупругости Боль-цмана - Вольтерры была предложена для описания процессов деформирования упруговязких материалов, построенная на основе принципа суперпозиции. Математическая запись зависимости напряжений от деформаций имеет вид:

^ = s(t) -Xe(t )Дт T (t -т), E

(2)

где с — напряжения; е — деформация; Е — модуль упругости; T(t - т) — функция влияния, убывающая при возрастании t - т; t — время наблюдения; т — предшествующее моменту наблюдения время.

При c(t) = с = const уравнение (1) выражается следующим образом:

e(t) = ^ E

1+ |к (t )d т

(3)

После дифференцирования уравнение прини мает вид:

E d е (t)

K (t) =-

dt

П(0) =е(0) = 1/E.

П \t) =1K (t). E

< П

l*

IS

G Г

S 3

О сл

n CO

z о

У ->■

J to

u 3

^ I

n °

os

о O

OPi n

(4)

Q.

co co

Из уравнения (3) следует, что функция влияния К(^ пропорциональна функции скорости ползучести. Ползучесть включает в себя значения упругой деформации, вязкоупругой и пластической. Модуль упругости определяется при помощи определения упругой части деформации.

Функция при отсутствии пластической составляющей, называемая податливостью материала П(0, равна величине, обратной модулю (5):

(5)

Податливость П^) — функция ползучести. Отношение между функцией Кф и П(^ представлено формулой:

(6)

n ° 0

o66

a CD

г 6

c о

• ) Ц

® 5

л '

01 П ■ т

s У с о

<D Ж

.N.!0

2 2 о о 2 2 О О

k

1655

О О

сч N

О о

N N

N N г г

К <D

U 3

> (Л

С И

U ш

ю щ

il ф ф

О ё

Наибольшее из значений напряжений ч для которых кривые податливостей П(/) совпадают, называется границей области линейности свойств деформаций. Если напряжения много больше граничных значений, то применение линейных уравнений (3) невозможно. В таких случаях подбирают нелинейную теорию связи напряжения и деформаций во времени.

Данная работа призвана решить вопрос о характере развития длительных деформаций глин различной консистенции. Для достижения поставленной цели авторами были решены следующие задачи:

• разработана методика лабораторных экспериментов для определения длительных деформаций глин различной консистенции;

• результаты лабораторных экспериментов дополнены результатами теоретических исследований в области развития длительных деформаций материалов;

• предложена методика для прогноза длительных деформаций глинистых грунтов с различными значениями показателя консистенции;

• сформулированы выводы по выполненному исследованию.

; , МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

от " от Е

— -ь^

^ (Л

I §

¿НО

с

ю о

S «

о Е

СП ^ т-

Z £ £

от °

> А

sS

■S

il

О (О

Нагрузка на образцы глины принята постоянной и равной 200 кПа. Лабораторные испытания образцов грунта выполнены по двум схемам: до условной стабилизации образцов грунта по ГОСТ 12248-2010 и длительные испытания с измерением абсолютных вертикальных деформаций образца.

В результате компрессионных испытаний были получены зависимости абсолютных деформаций образцов глинистого грунта от времени.

Полученные экспериментальные данные проанализированы и дополнены данными М.А. Колту-нова «Ползучесть и релаксация». Для этого полученные в ходе лабораторных испытаний зависимости «время» - «относительная деформация», с помощью коэффициента подобия были совмещены с графиками ползучести по М.А. Колтунову.

В исследовании использовались образцы глины полутвердой, тугопластичной, мягкопластич-ной, текучепластичной и текучей консистенции, отобранные в Пермском крае. Исследуемые глины являются глинами аллювиального происхождения и широко используются в качестве естественных оснований фундаментов зданий и сооружений, а также как грунты земляного полотна и обратной засыпки.

Лабораторные испытания по определению деформируемости образцов глин производились в приборе компрессионного сжатия. Применено устройство компрессионного сжатия (1 т) ГТ 1.1.4-01 в составе измерительно-вычислительного комплекса «АСИС-1» (рис. 1).

Размер испытываемых в приборе образцов — 80,26 см3. Значения некоторых физических характеристик испытываемых образцов приведены в табл. 1.

Компрессионные испытания выполнялись в следующем порядке: на первом этапе установлены характеристики глинистого грунта: плотность (методом режущего кольца), природная влажность (методом высушивания грунта до постоянной массы) и показатели пластичности (определением границы текучести и границы раскатывания). На следующем этапе выполнена подготовка согласно ГОСТ 30416-2012 серии образцов глины для испытаний с заданными значениями влажности и показателя консистенции. Для проведения лабораторного исследования была составлена матрица экспериментов, приведенная в табл. 2.

Рис. 1. Проведение лабораторного испытания в приборе компрессионного сжатия

Fig. 1. Laboratory testing performed inside a compression machine

Табл. 1. Средние значения некоторых физических характеристик исследуемых образцов грунта Table 1. Average values of several physical characteristics of soil samples under research

Показатель текучести, д. ед. Creep, unit fraction Плотность, г/см3 Density, g/cm3 Влажность, д. ед. Moisture content, unit fraction

0,157 1,938 0,1796

0,375 2,002 0,2410

0,625 2,002 0,2480

0,875 2,003 0,2580

1,150 2,002 0,2640

1656

Табл. 2. Матрица экспериментов Table 2. Matrix of experiments

Схема испытания / Testing pattern

Тип испытываемого грунта Soil type Согласно ГОСТ 12248-2010 (до условной стабилизации) Pursuant to GOST 12248-2010 (before conventional stabilization) С учетом консолидации грунта (длительная) With regard for soil consolidation (long-term)

Глина полутвердая (IL = 0,157) Semi-solid clay(IL = 0.157) + +

Глина тугопластичная (IL = 0,375) Low-plasticity clay (IL = 0.375) + +

Глина мягкопластичная (IL = 0,625) High-plasticity clay (IL = 0.625) + +

Глина текучепластичная (IL = 0,875) Very high plasticity clay (IL = 0.875) + +

Глина текучая (IL = 1,15) Free-flowing clay (IL = 1.15) + +

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

По результатам компрессионных испытаний получены зависимости абсолютных и относительных деформаций образцов глины от времени. Сравнение компрессионных испытаний глины, проведенных до условной стабилизации и проведенных с учетом консолидации, показало, что испытания, выполненные до условной стабилизации, демонстрируют заниженные результаты деформаций образца по отношению к длительным испытаниям. Относительные деформации глинистого грунта полутвердой

консистенции до условной стабилизации составляют 0,058 д. ед. (достигнуты через 24,5 ч — 1,02 дн.), так же при испытании, выполненном с учетом консолидации, относительные деформации равны 0,112 д. ед. (достигнуты через 504 ч — 21 дн). Следовательно, деформации, полученные в результате длительного испытания, значительно превышают деформации, выполненные по стандартной методике в 1,9 раз. Сравнение деформаций с учетом проведения испытания для грунтов различной консистенции отображено в табл. 3.

Табл. 3. Сравнение результатов, полученных по разным схемам испытания Table 3. Comparison of test results generated by different testing patterns

< П

8 8 i H

G Г

S 2

0 сл

n СО

1 o

y ->■ J со

U I

^ I

n °

О 3

о s

o7 n

Тип испытываемого грунта Soil type

s

<N

ft OO

о ^

Щ CN « ^

и H " О

S

«

H

о «

§ «

И -Д

S ^ И « о >

о JS « tu

w р/

43 Ö

ID С

eü

CD £ CD £

^ n

OO K Ci g 13

й 1

9 ё о §

О (N

ZA § &

л .В m h-

л

m î-

Q.

СО СО

n

o 0

o 66

A CD

Г 6

• ) Ц

® w

л ' (Л DO ■ T

W у с о <D * 1 1 .N.!0

M 2

о о to to о о

Глина полутвердая (IL = 0,157) Semi-solid clay(IL = 0.157)

0,0580

1,0

0,1120

21,0

1,90

Глина тугопластичная (I = 0,375) Low-plasticity clay (I = 0.375)

0,0930

0,6

0,1190

10,0

1,27

Глина мягкопластичная (IL = 0,625) High-plasticity clay (I = 0.625)

0,0095

0,5

0,0925

75,0

9,70

Глина текучепластичная (IL = 0,875) Free-flowing clay (IL = 0.875)

0,1195

0,8

0,1275

48,9

1,07

1657

О О

сч N

О о

N N

сч сч

г г

К <D U 3 > (Л С И

to in

in щ

il <D ф

О ё

Из табл. 3 видно, что разница деформаций, полученных в результате экспериментов, выполненных до условной стабилизации и длительных, является значимой. Было получено, что относительные деформации глины при длительном испытании превышают деформации грунта при испытании согласно ГОСТ 12248-2010 (до условной стабилизации) в 1,07...9,7 раз. Таким образом, при стандартных испытаниях по ГОСТ до условной стабилизации часть деформаций оказывается неучтенной.

По данным компрессионных испытаний глин построены кривые «время - относительная деформация», которые приведены на рис. 2, и определены уравнения для этих кривых.

Анализ рис. 2 показал, что деформации глинистого грунта в зависимости от его консистенции развиваются с различной скоростью. Была выявлена зависимость показателя текучести глинистого грунта от скорости протекания осадок, т.е. чем больше показатель текучести глинистого грунта, тем быстрее развиваются деформации и тем больше начальная деформация грунта. Кривые, построенные по экспериментальным данным (рис. 2), можно разбить на три участка, характеризующихся различной скоростью изменения относительной деформации грунта во времени. Для каждого из выделенных участков получены уравнения, позволяющие определить относительную деформацию глины в зависимости от заданного момента времени.

Первый участок на кривых характеризует относительную деформацию в начальный момент

времени £ Второй (2 уч.) и третий (3 уч.) участки кривой отображают дальнейшее развитие деформаций, которые затихают со временем (рис. 2). Для образцов глин различной консистенции были получены системы уравнений, приведенные ниже.

Для образца полутвердой глины (11 = 0,157) получена следующая система уравнений (7):

y = 0, 0008 ln О) - 0,0004,

при 0 < t < 4,5 дн;

у = 4Е - 0,6л:2 - 5Е - 0,5* + 0,004,

при 4,5 < t < 21 дн.

(7)

Для образца тугопластичной глины (I = 0,375) — система уравнений (8):

y = 0,0006ln( x) + 0,0004, при 0 < t < 1 дн;

у = -3Е - 0,1 х2 + ЕЕ - 0,5* + 0,0022,

при 1 < t < 9 дн.

(8)

Для образца мягкопластичной глины (IL = 0, 625) получена система уравнений (9):

y = 0,0013 ln( x) + 0,0843, при 0 < t < 34 дн;

у =-8 Е - 0,8jc2 +3^-0,5* + 0,0902,

при 34 < t < 75 дн.

(9)

Для образца текучепластичной глины (IL = 0,875) — система уравнений (10):

от " от Е

— -ь^

^ (Л

I §

cl"

• с Ю о

о Е

fe ° СП ^ т-

2: £

£

от °

il

О (П

Рис. 2. Зависимости «время» - «относительная деформация» для образцов глинистого грунта различной консистенции, где 2, 3 — номера участков кривых, для которых получены уравнения

Fig. 2. Time-to-relative deformation dependencies for clay soil samples featuring different liquidity index values, where 2 and 3 are the numbers of curve sections, for which the equations are derived

1658

(10)

(11)

у = 0,0007 1п( х) + 0,0002, при 0 < г < 7 дн;

у=1Е- 0 ,Тх2+2Е-0,5х + 0,003, при 7 < г < 49 дн.

Для образца текучей глины (I = 1,15) — система уравнений (11):

' у = 0,0007 1п (х ) + 6Е - 05, при 0 < г < 10 дн;

у=АЕ- 0 ,!х2-2Е-0,5х + 0,0031, при 10 < г < 48 дн.

Экспериментальные данные дополнены данными М.А. Колтунова «Ползучесть и релаксация», что позволило определить развитие деформаций глинистого грунта в течение 200 дней. Опытные кривые податливостей е^)/о(0 были совмещены с полученными в ходе лабораторного испытания экспериментальными зависимостями. Таким образом, выявлено, что для описания процесса ползучести следует принять нелинейное соотношение — случай подобия кривых ползучести.

Для каждой полученной в результате опыта кривой определен коэффициент подобия хк (12):

е(г, а, )_¥( а,)

Ik К ) = ■

ст0) = %0 (0 )Т(0,

(14)

(12)

е(, а) а)' где — коэффициент подобия; ск) — ордината кривой по данным М.А. Колтунова; ¥(ак) — ордината кривой, полученной опытным путем; 6(t, а0) — ордината кривой по данным М.А. Колтунова при напряжении, равном 0; ¥(с0) — ордината кривой, полученной опытным путем, при напряжении, равном 0.

Среди семейства теоретических кривых ет(^ = ), где /(^ — подобная функция, следует выражение:

(13)

где х0(о0) — коэффициент подобия кривых о0) и ет(0, равный величине вертикального сдвига кривой о0) для совмещения ее с кривой ет(^.

Для каждой экспериментальной кривой был определен коэффициент подобия. В зависимости от консистенции грунта для каждой кривой опре-

делены числовые параметры функции влияния а, в, А, с помощью которых были установлены дополнительные данные. Для исследуемого глинистого грунта а = 0,025, в = 0,05. Параметр А менялся в зависимости от консистенции глинистого грунта. Полученный коэффициент подобия и числовые параметры сведены в табл. 4.

По полученным значениям параметров функции влияния а, в, А (табл. 3) выявленные в исследовании экспериментальные зависимости были

t

дополнены уравнениями, описывающими ^Кёт,

0

где К(0 — функция скорости ползучести по М.А. Колтунову «Ползучесть и релаксация».

Для образца полутвердой глины (11 = 0,157) получено следующее уравнение (14):

у = -2Е - 0,5х2 + 0,0003х + 0,1165,

при 21 < г < 200 дн.

Для образца тугопластичной глины (I = 0, 375) — уравнение (15):

у =-2Е- 0,5л:2 + 0, 0005* + 0,1259,

при 9 < г < 200 дн.

Для образца мягкопластичной глины (1£ = 0,625) — уравнение (16):

у = -2Е - 06х2 - 3Е - 06х + 0,0962,

при 34 < г < 200 дн.

Для образца текучепластичной глины (I = 0,875) — уравнение (17):

у = -6Е - 0,6х2 +6Е - 0,5х + 0,1296,

при 49 < г < 200 дн.

Для образца текучей глины (11 = 1,15) — уравнение (18):

у =-8£-0,6х2 +9£-0,5*+ 0,1757,

при 48 < г < 200 дн.

Таким образом, полученные в данном исследовании уравнения (7)-(11), (14)-(18) позволяют выполнить расчет деформации глины для времени от 3 ч до 200 дней в зависимости от начальной консистенции испытываемой глины. Достоверность

(15)

(16)

(17)

(18)

< п

I*

iH G Г

S 3

о

n s

y ->■

J CD I

n

OS

o O OPi О)

СЯ '

co co

n

O 0

O 66

A CD

Г 6

c О

Табл. 4. Числовые параметры для определения функций влияния в зависимости от консистенции глинистого грунта Table 4. Numerical parameters designated for the identification of influence functions depending on the liquidity index of clay soil

Тип испытываемого грунта Soil type Коэффициент подобия, х^ Similarity coefficient, xk a в А

Глина тугопластичная / Low-plasticity clay 0,2587 0,0074

Глина мягкопластичная / High-plasticity clay 0,284 0,0074

Глина текучепластичная / Very high plasticity clay 0,2118 0,025 0,05 0,0074

Глина текучая / Free-flowing clay 0,3894 0,0059

Глина тугопластичная / Low-plasticity clay 0,528 0,0059

• ) Ц

® 5 л '

01 П ■

s □

s у с о <D X

.N.!0

2 2 о о 2 2 О О

1659

О О

сч N

О о

N N

сч сч

к ш

U 3

> (Л

с и to in

U) <u

il <D <u

o í¿

аппроксимации полученных уравнений составляет 0,801-0,993, что дает возможность их охарактеризовать как математические модели хорошего качества.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ

Сравнение результатов, полученных с использованием различных схем компрессионных испытаний по ГОСТ 12248-2010 (до условной стабилизации) и с учетом консолидации грунта (длительные испытания), показало, что при выполнении стандартных компрессионных испытаний до достижения условной стабилизации грунта значительная часть вертикальных деформаций не учитывается. В ходе лабораторных испытаний было получено, что относительные деформации глины по результатам длительного испытания превышают в 1,07.9,7 раз деформации глины по результатам испытания до условной стабилизации.

Анализ экспериментальных данных деформируемости глины Пермского края и теоретических исследований позволил получить уравнения зависимости деформаций глины от времени. В зависимости от консистенции глинистого грунта деформа-

ции во времени изменяются с различной скоростью. Выявлена следующая зависимость — при увеличении значений показателей консистенции глины происходит возрастание начальных деформаций и возрастание скорости деформаций грунта.

Полученные в данном исследовании уравнения позволяют выполнить расчет деформации глины для времени от 3 ч до 200 дней в зависимости от заданной консистенции испытываемой глины и ее начальной деформации. Достоверность аппроксимации представленных уравнений составляет от 0,801 до 0,993, что дает возможность охарактеризовать полученные уравнения как математические модели хорошего качества.

По мнению авторов, продолжение экспериментальных исследований в области длительного деформирования глинистых грунтов будет служить основой для усовершенствования методики расчета длительных осадок насыпей и оснований фундаментов зданий и сооружений. Поэтому необходимо продолжать исследования в области консолидации глинистого грунта для уточнения существующих методов расчета осадки оснований.

ЛИТЕРАТУРА

от от

.Е о

• с ю о

8 « о Е

СП ^

V-

£ £

от °

> i Е!

О (0 №

1. Тер-Мартиросян З.Г., Тер-Мартиросян А.З. Консолидация водонасыщенного грунта при действии циклической нагрузки // Вестник МСГУ. 2010. № 4-2. С. 194-197.

2. Тер-Мартиросян З.Г., Тер-Мартиросян А.З., Нгуен Х.Х. Консолидация и ползучесть оснований фундаментов конечной ширины // Вестник МСГУ. 2013. № 4. С. 38-51. DOI: 10.22227/1997-0935. 2013. 4.38-52

3. Шулятьев О.А. Фундаменты высотных зданий // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. 2014. № 4. С. 202-244.

4. Feng W.-Q., Lalit B., Yin Z.-Y., Yin J.H. Long-term Non-linear creep and swelling behavior of Hong Kong marine deposits in oedometer condition // Computers and Geotechnics. 2017. Vol. 84. Pp. 1-15. DOI: 10.1016/j.compgeo.2016.11.009

5. Hu W., Yin Z.-Y., Scaringi G, Dano C., Hich-er P.-Y. Relating fragmentation, plastic work and critical state in crushable rock clasts // Engineering Geology.

2018. Vol. 246. Pp. 326-336. DOI: 10.1016/j.enggeo. 2018.10.012

6. Сычкина Е.Н., Офрихтер Я.В., Антипов В.В. Прогноз длительной осадки сваи на песчаниках и аргиллитоподобных глинах пермского возраста // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура.

2019. Т. 10. № 2. С. 5-13. DOI: 10.15593/2224-9826/ 2019.2.01

7. Sychkina E.N. Forecast of settlement of single pile based on hereditary creep // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 687. P. 044033. DOI: 10.1088/1757-899X/687/4/044033

8. Wong R.C.K., Varatharajan S. Viscous behaviour of clays in one-dimensional compression // Canadian Geotechnical Journal. 2014. Vol. 51. Issue 7. Pp. 795-809. DOI: 10.1139/cgj-2013-0198

9. Xia C.G., Hu A.F., Cui J, Lu W.-X. Analytical solutions for one-dimensional nonlinear consolidation of saturated soft layered soils // Rock and Soil Mechanics.

2018. Vol. 39. Issue 8. Pp. 2858-2864. DOI: 10.16285/j. rsm.2016.2500

10. OliveiraP.J.V., CorreiaA.A.S.,MiraE.S.P. Mitigation of creep deformations by preloading: laboratory study // Proceedings of the Institution of Civil Engineers — Geotechnical Engineering. 2013. Vol. 166. Issue 6. Pp. 594-600. DOI: 10.1680/geng.11.00056

11. Oliveira P.J.V., Correia A.A.S., Lemos L.J.L. Numerical prediction of the creep behaviour of an un-stabilised and a chemically stabilised soft soil // Computers and Geotechnics. 2017. Vol. 87. Pp. 20-31. DOI: 10.1016/j.compgeo.2017.02.006

12. Oliveira P.J.V., Santos S.L., Correia A.A.S., Lemos L.J.L. Numerical prediction of the creep behaviour of an embankment built on soft soils subjected to preloading // Computers and Geotechnics.

2019. Vol. 114. P. 103140. DOI: 10.1016/j.compgeo. 2019.103140

1660

13. Sivasithamparam N., Karstunen M., Bonnier P. Modelling creep behaviour of anisotropic soft soils // Computers and Geotechnics. 2015. Vol. 69. Pp. 46-57. DOI: 10.1016/j.compgeo.2015.04.015

14. Zhao D., Gao Q.F., Hattab M., Hicher P.Y., Yin Z.Y. Microstructural evolution of remolded clay related to creep // Transportation Geotechnics. 2020. Vol. 24. P. 100367. DOI: 10.1016/j.trgeo.2020.100367

15. Zhao D., Hattab M., Yin Z.Y., Hicher P.Y. Dilative behavior of kaolinite under drained creep condition // Acta Geotechnica. 2019. Vol. 14. Issue 4. Pp. 1003-1019. DOI: 10.1007/s11440-018-0686-x

16. Xie X., Qi S., Zhao F., Wang D. Creep behavior and the microstructural evolution of loess-like soil from Xi'an area, China // Engineering Geology. 2018. Vol. 236. Pp. 43-59. DOI: 10.1016/j.enggeo. 2017.11.003

17. Xu X.B., Cui Z.D. Investigation of a fractional derivative creep model of clay and its numerical

implementation // Computers and Geotechnics. 2020. Vol. 119. P. 103387. DOI: 10.1016/j.compgeo. 2019. 103387

18. Feng W.Q., Yin J.H., Chen W.B., Tan D.Y., Wu P.C. A new simplified method for calculating consolidation settlement of multi-layer soft soils with creep under multi-stage ramp loading // Engineering Geology. 2020. Vol. 264. P. 105322. DOI: 10.1016/j.enggeo. 2019.105322

19. Zhou W.H., Tan F., Yuen K.V. Model updating and uncertainty analysis for creep behavior of soft soil // Computers and Geotechnics. 2018. Vol. 100. Pp. 135-143. DOI: 10.1016/j.compgeo.2018.04.006

20. Wu P.C, Feng W.Q., Yin J.H. Numerical study of creep effects on settlements and load transfer mechanisms of soft soil improved by deep cement mixed soil columns under embankment load // Geotextiles and Geomembranes. 2020. Vol. 48. Issue 3. Pp. 331-348. DOI: 10.1016/j.geotexmem.2019.12.005

Поступила в редакцию 30 ноября 2020 г. Принята в доработанном виде 10 декабря 2020 г. Одобрена для публикации 10 декабря 2020 г.

Об авторах: Марина Николаевна Микова — магистрант кафедры строительного производства и геотехники; Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ); 614990, г. Пермь, Комсомольский пр-т, д. 29; [email protected];

Евгения Николаевна Акбулякова—кандидат технических наук, доцент кафедры строительного производства и геотехники; Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ); 614990, г Пермь, Комсомольский пр-т, д. 29; РИНЦ ID: 655291, Scopus: 56320563700, ResearcherlD: E-3018-2018, ORCID: 0000-0002-7556-6573; [email protected].

REFERENCES

1. Ter-Martirosjan Z.G., Ter-Martirosjan A.Z. Consolidation of water-saturated soil under cyclic loading. Vestnik MGSU [Proceedings of the Moscow State University of Civil Engineering]. 2010; 4-2:194-197. (rus.).

2. Ter-Martirosjan Z.G., Ter-Martirosjan A.Z., Nguen H.H. Consolidation and creep of foundations of finite widths. Vestnik MGSU [Proceedings of the Moscow State University of Civil Engineering]. 2013; 4:38-51. DOI: 10.22227/1997-0935.2013.4.38-52 (rus.).

3. Shulyatiev O.A. Foundations of high-rise buildings. Proceedings of the Perm National Research Polytechnic University. Construction and Architecture. 2014; 4:202-244. (rus.)

4. Feng W.-Q., Lalit B., Yin Z.-Y., Yin J.H. Long-term Non-linear creep and swelling behavior of Hong Kong marine deposits in oedometer condition. Computers and Geotechnics. 2017; 84:1-15. DOI: 10.1016/j. compgeo.2016.11.009

5. Hu W., Yin Z.-Y., Scaringi G., Dano C., Hicher P.-Y. Relating fragmentation, plastic work and criti-

cal state in crushable rock clasts. Engineering Geology. 2018; 246:326-336. DOI: 10.1016/j.enggeo.2018.10.012

6. Sychkina E.N., Ofrihter Ja.V., Antipov V.V. The forecast of long-term settlement of the pile on sandstones and claystones of the Permian age. Proceedings of the Perm National Research Polytechnic University. Construction and Architecture. 2019; 10(2):5-13. DOI: 10.15593/2224-9826/2019.2.01 (rus.).

7. Sychkina E.N. Forecast of settlement of single pile based on hereditary creep. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019; 687:044033. DOI: 10.1088/1757-899X/687/4/044033

8. Wong R.C.K., Varatharajan S. Viscous behaviour of clays in one-dimensional compression. Canadian Geo-technical Journal. 2014; 51(7):795-809. DOI: 10.1139/ cgj-2013-0198

9. Xia C.G., Hu A.F., Cui J., Lu W.-X. Analytical solutions for one-dimensional nonlinear consolidation of saturated soft layered soils. Rock and Soil Mechanics. 2018; 39(8):2858-2864. DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2500

10. Oliveira P.J.V., Correia A.A.S., Mira E.S.P. Mitigation of creep deformations by preloading: labora-

< n

iH G Г

S 2

0 œ

n CO

1 o

y ->■ J со

u -

^ I

n °

О 3

о s

o7 n

Q.

co co

n

S 0

o 66

A CD

Г 6

О Q

• )

f!

® 5 л ' 01 П

■ T

s У с о

(D X

•Ni0 м м о о to м о о

1661

o o tv N o o

N N

ci ci

r r

H <D U 3 > in E M

to m

in Q

il <D <u

O £

tory study. Proceedings of the Institution of Civil Engineers — Geotechnical Engineering. 2013; 166(6):594-600. DOI: 10.1680/geng.11.00056

11. Oliveira P.J.V., Correia A.A.S., Lemos L.J.L. Numerical prediction of the creep behaviour of an un-stabilised and a chemically stabilised soft soil. Computers and Geotechnics. 2017; 87:20-31. DOI: 10.1016/j. compgeo.2017.02.006

12. Oliveira P.J.V., Santos S.L., Correia A.A.S., Lemos L.J.L. Numerical prediction of the creep behaviour of an embankment built on soft soils subjected to preloading. Computers and Geotechnics. 2019; 114:103140. DOI: 10.1016/j.compgeo.2019.103140

13. Sivasithamparam N., Karstunen M., Bonnier P. Modelling creep behaviour of anisotropic soft soils. Computers and Geotechnics. 2015; 69:46-57. DOI: 10.1016/j.compgeo.2015.04.015

14. Zhao D., Gao Q.F., Hattab M., Hicher P.Y., Yin Z.Y. Microstructural evolution of remolded clay related to creep. Transportation Geotechnics. 2020; 24:100367. DOI: 10.1016/j.trgeo.2020.100367

15. Zhao D., Hattab M., Yin Z.Y., Hicher P.Y. Dilative behavior of kaolinite under drained creep condition. Acta Geotechnica. 2019; 14(4):1003-1019. DOI: 10.1007/s11440-018-0686-x

Received November 30, 2020.

Adopted in revised form on December 10, 2020.

Approved for publication on December 10, 2020.

Bionotes: Marina N. Mikova — master student of the Department of Construction Technology and Geotechnics; Perm National Research Polytechnic University (PNRPU); 29 Komsomolsky prospekt, Perm, 614990, Russian Federation; [email protected];

Evgeniya N. Akbulyakova — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Construction Technology and Geotechnics; Perm National Research Polytechnic University (PNRPU); 29 Komsomolsky prospekt, Perm, 614990, Russian Federation; ID RISC: 655291, Scopus: 56320563700, ResearcherlD: E-3018-2018, ORCID: 0000-0002-7556-6573; [email protected].

16. Xie X., Qi S., Zhao F., Wang D. Creep behavior and the microstructural evolution of loess-like soil from Xi'an area, China. Engineering Geology. 2018; 236:43-59. DOI: 10.1016/j.enggeo.2017.11.003

17. Xu X.B., Cui Z.D. Investigation of a fractional derivative creep model of clay and its numerical implementation. Computers and Geotechnics. 2020; 119:103387. DOI: 10.1016/j.compgeo.2019. 103387

18. Feng W.Q., Yin J.H., Chen W.B., Tan D.Y., Wu P.C. A new simplified method for calculating consolidation settlement of multi-layer soft soils with creep under multi-stage ramp loading. Engineering Geology. 2020; 264:105322. DOI: 10.1016/j.enggeo.2019. 105322

19. Zhou W.H., Tan F., Yuen K.V. Model updating and uncertainty analysis for creep behavior of soft soil. Computers and Geotechnics. 2018; 100:135-143. DOI: 10.1016/j.compgeo.2018.04.006

20. Wu P.C., Feng W.Q., Yin J.H. Numerical study of creep effects on settlements and load transfer mechanisms of soft soil improved by deep cement mixed soil columns under embankment load. Geotextiles and Geomembranes. 2020; 48(3):331-348. DOI: 10.1016/j. geotexmem.2019.12.005

in

.E o cl"

• c Ln o

s«

o E

fe ° CD ^

v-

Z £ £

CO °

■s £

E3s

o in

1662