CC BY
2
УДК 624.131.43
Б01: 10.24412/2071 -6168-2024-3-71 -72
ИССЛЕДОВАНИЕ СЖИМАЕМОСТИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
В.Н. Кузнецова, И.С. Кузнецов, В.В. Дубков
Во многих теоретических зависимостях, разработанных для определения силы сопротивления резанию, копанию и уплотнению грунта, в качестве одного из коэффициентов присутствует сжимаемость грунта. Ранее было установлено, что свойства и тип грунта влияют на значение данного параметра. В связи с этим были проведены экспериментальные исследования для определения влияния типа мерзлого грунта, температуры и сжимающего давления на сжимаемость грунта.
Ключевые слова: сжимаемость грунта, сила сопротивления резанию, мерзлый грунт, рабочий орган.
Теоретические исследования резания грунтов позволяют описать процесс взаимодействия рабочих органов землеройных машин со средой без необходимости изготовления и экспериментальных исследования рабочего органа. За годы исследований в данной области накоплено большое количество информации. Также существуют различные модели, позволяющие описать процесс резания грунта. Одной из таких является пластическая модель сжимаемой среды, принимаемая в качестве реологической модели мерзлого грунта [1-31.
В теоретических исследованиях одним из параметров, входящим в исследуемую модель, является сжимаемость грунта, которая оказывает существенное влияние на конечный результат. Ранее уже было установлено, что данный параметр зависит от текущего состояния грунта [4, 5]. В связи с этим было решено выполнить экспериментальное исследование для установления зависимости сжимаемости различных типов мерзлых грунтов от температуры и сжимающего давления.
Для проведения исследования был использован лабораторный комплекс ЛКСМ-1К (рис. 1) [6-8]. В стандартизированные металлические формы помещались образцы глинистого, супесчаного и песчаного грунта влажностью 15%. После этого 5 образцов грунта замораживались до температуры от -3 °С до -11 °С градусов с шагом в 2 °С.
Нагружение исследуемых образцов производилось при вертикальном перемещении траверсы лабораторного комплекса. В ходе эксперимента фиксировалось положение траверсы и сила сжатия грунта. Сжимаемость грунта определялась как отношение конечного объема грунта к начальному (1):
Pua 1. Лабораторный комплекс ЛКСМ-1К с образцами грунта
В результате были получены данные величины сжимаемости Ь1 от сжимающего давления P и температуры Т грунта, представленные в таблице.
Значение сжимаемости Ь1 от сжимающего давления Р и температуры I мерзлого грунта (глинистый грунт)
P, МПа
1 2 3 4 5
Т, °С
-3 0,975 0,930 0,913 0,898 0,894
-5 0,982 0,934 0,918 0,902 0,896
-7 0,986 0,946 0,930 0,915 0,905
-9 0,990 0,970 0,954 0,938 0,927
-11 0,994 0,982 0,973 0,964 0,958
Для обработки и сравнения результатов с теоретическими данными аппроксимируем полученные результаты квадратичной функцией. Следует учитывать, что величина сжимаемости не может превышать 1, а минимальное её значение стремится к постоянной величине, не равной нулю [9, 10]. На рис. 2 представлена зависимость сжимаемости Ь1 глинистого грунта от сжимающего давления Р для пяти значений температуры (кривые 1-5).
0.98 jjj 0.96 S 0.94 CJ а g 092 |_| 0.9 0.88
ь
■4 if , 2 1
05 1.5 2 25 3 3.5 4 4.5 5 Сжимающее давление Р. МПа
Рис. 2. Кривые сжимаемости грунта в зависимости от сжимающего давления
Для более наглядного представления зависимостей были получены поверхности сжимаемости глинистого, супесчаного и песчаного грунта от сжимающего давления Р и температуры Т в «МаНаЬ» (рис. 3-5).
Рис. 3. Зависимость сжимаемости глинистого грунта bi от температуры Т и величины сжимающего давления P
Рис. 4. Зависимость сжимаемости супесчаного грунта bi от температуры Т и величины сжимающего давления P
Были определены погрешности теоретических и экспериментальных исследований сжимаемости, которые не превышают 2%.
При анализе графических зависимостей видно, что на начальном этапе нагружения всех типов грунта происходит его резкая усадка, что объясняется нарушением структуры льда, выдавливанием воздуха и воды и заполнением пустот частицами грунта. При дальнейшем действии нагрузки скорость сжатия грунта замедляется в связи с практически полным отсутствием в грунте пустот, воды и газа. На последним этапе сжимаемость выходит на «плато», что характеризуется максимальной степенью уплотнения грунта.
Plia 5. Зависимость сжимаемости песчаного грунта bi от температуры Т и величины сжимающего давления P
При снижении температуры испытанных образцов грунта скорость протекания сжимаемости существенно снижалась, а максимальная степень сжимаемости составляла не более 0,89 для грунта с температурой -12 °C.
Скорость протекания процесса сжатия для песчаного и супесчаного грунта протекала быстрее, чем для глинистого грунта, так как последний характеризуется большим водонасыщением, что приводит к медленному процессу выдавливания воды из образца. В целом, для всех типов исследуемых грунтов значения необратимых деформаций существенны, что значительно влияет на процесс их разработки.
Список литературы
1.Кузнецова В.Н., Завьялов A.M. Мёрзлый грунт как пластически сжимаемая среда // Строительные и дорожные машины, 2008. № 7. С. 37 - 39.
2.Завьялов А.М., Завьялов М.А., Кузнецова В.Н., Мещеряков В.А. Математическое моделирование рабочих процессов дорожных и строительных машин: имитационные и адаптивные модели. Омск: Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), 2012. 408 с.
3.Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Высшая школа, 1983. 289 с.
4.Абелев М.Ю., Аверин И.В., Коптева О.В. Сравнение результатов полевых и лабораторных исследований характеристик деформируемости глинистых грунтов // Промышленное и гражданское строительство. 2019. №. 6. С. 40 - 45.
5.Потолова И.Е. Определение характеристик сжимаемости грунтов в полевых условиях // Сб. науч. тр. 4-й Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные методы проектирования строительных конструкций зданий и сооружений». Курск: Изд-во ЮЗГУ. 2022. С. 423 - 425.
6. Денисенко В.В., Ляшенко П.А. О сжимаемости грунтов при компрессионных испытаниях методом постоянно возрастающей нагрузки // Электронный сетевой политематический журнал. Научные труды КубГТУ". 2015. №. 12. С. 108 - 120.
7. Денисенко В.В., Ляшенко П.А. Исследование влияния скорости приложения постоянно возрастающей нагрузки на консолидацию грунтов после нагружения // Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ». 2016. №. 15. С. 1 - 15.
8.Брагов А.М., Баландин В.В., Ломунов А.К. Методика исследования динамической сжимаемости мягких грунтов // Труды научного конгресса 13-го Российского архитектурно-строительного форума. Нижний Новгород: Изд-во ННГАСУ. 2016. С. 87 - 90.
9.Li S., Wan Z., Zhao S., Ma P., Wang M., Xiong B. Soil conditioning tests on sandy soil for earth pressure balance shield tunneling and field applications // Tunnelling and Underground Space Technology. 2022. V. 120.
10. Денисенко В.В., Ляшенко П.А. Технические требования к компрессионному прибору для испытаний грунтов постоянно возрастающей нагрузкой // Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ», 2016. №. 6. С. 11 - 28.
Кузнецова Виктория Николаевна, д-р техн. наук, профессор, проректор, [email protected], Россия, Омск, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет,
Кузнецов Илья Сергеевич, преподаватель, ilyxa [email protected], Россия, Омск, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет,
Дубков Валерий Витальевич, канд. техн. наук, доцент, dubkovvv. [email protected], Россия, Омск, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет
RESEARCH OF FROZEN SOILS COMPRESSIBILITY WITH DIFFERENT PARAMETERS
V.N. Kuznetsova, I.S. Kuznetsov, V. V. Dubkov 73
In many theoretical relationships developed to determine the force of resistance to cutting, digging and soil compaction, soil compressibility is present as one of the coefficients. It was previously established that the properties and type of soil influence the value of this parameter. In this regard, experimental studies were carried out to determine the influence of frozen soil type, temperature and compressive pressure on soil compressibility.
Key words: soil compression, cutting resistance force, frozen soil, working body.
Kuznetsova Victoria Nikolaevna, doctor of technical sciences, professor, vice rector, [email protected], Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Highway University,
Kuznetsov Ilya Sergeevich, lecturer, ilvxa_kvznetsov@yk. com, Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Highway University,
Dubkov Valery Vitalievich, candidate of technical sciences, docent, dubkovvv. [email protected], Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Highway University
УДК 519.234.6; 004.942
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-74-75
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАНЖИРОВАНИЯ НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА РАНГОВОЙ КОРРЕЛЯЦИИ
И.Г. Ольгина
В работе рассмотрены вопросы ранжирования публикаций с использованием комплексного показателя, созданного на основе сетевых метрик. Использованы методы ранговой корреляции Спирмена и Стьюдента для сравнения результатов ранжирования с рейтингом Field-Weighted Citation Impact в Scopus. Определена тесная положительная линейная зависимость между двумя ранжированиями. Установлено также, что теснота связи между рангами, полученными с помощью разработанного метода, и рангами по показателю цитируемости, взвешенного по предметной области, зависит от комбинации сетевых метрик, входящих в комплексных показатель. Сделан ряд содержательных выводов, следующих из анализа графа цитирования.
Ключевые слова: сеть цитирования, граф, публикация, наукометрия, сетевой анализ, метод ранговой корреляции.
Введение. Ведется создание национальной системы оценки результативности научных исследований. Важным результатом научной деятельности для представления полученных успехов и обсуждения их в научном сообществе являются научные публикации. C 2022 года в России приостановлен доступ к крупнейшим в мире реферативно-библиографическим и наукометрическим базам данных Scopus и Web of Science. Для определения уровня научных публикаций в наукометрических базах данных используются различные метрики. Показатели оценки результативности публикаций, которые предоставляли указанные базы, стали недоступны. К тому же имеющиеся показатели, используемые в наукометрических базах имели ограничения. Они учитывали только количество цитирований. Этого недостаточно для качественной оценки публикации. Следует отметить, что, ориентируясь только на цитирования, можно упустить из виду новейшие публикации, которые не получили цитирований в силу времени. Такие показатели не позволяют при анализе публикации учитывать авторитетность авторов в исследуемой тематике, цитирующих ее, на какие источники по важности она ссылается. Таким образом, значения показателей у двух публикаций могут быть одинаковыми, но неравносильны по значимости.
Исходя из перечисленных выше затруднений, с которыми можно столкнуться при качественном анализе научных публикаций, определяется необходимость поиска принципиально нового подхода к выявлению важных публикаций по требуемой тематике.
Появление науки о сетях - Network Science - позволяет исследовать сложные сетевые системы посредством представления их в виде графовых моделей. Широкое применение нашел метод сетевого анализа [1]. За последние десятилетия возрос интерес к науке о сетях, что повлекло за собой закономерное развитие всевозможных инструментов для исследований в данной области. Возможно построение сетей цитирования патентов [1], ключевых слов [2], научных публикаций [3], сетей цитирования авторов [4], сетей по совместному цитированию и соавторству
[5].
Основная задача данного исследования заключается в построении графа цитирования научных публикаций Scopus и его исследовании. Следует доказать применимость метода анализа сетей цитирования путем сравнения ранжирований для графа цитирования с известным показателем Field-Weighted Citation Impact.
Основные определения и постановка задачи. Предметом данного исследования являются графовые модели сетей цитирования научных публикаций. При этом вершинами графа являются научные публикации, дуги -коммуникации между ними, реализующиеся путем цитирования. Соответственно сеть цитирования научных публикаций представляется в виде ориентированного графа G = (V, E), где V - множество вершин графа, E -множество дуг графа.
Предлагаемый метод определения важности узла сети цитирования заключается в ранжировании показателей комплексной оценки центральности узлов сети цитирования по убыванию приоритета. Строится математическая модель, позволяющая определить Ch - меру центральности по важности - соответствующего профиля исследования по следующей формуле:
