CC BY
27
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар.
Материал поступил в редакцию 14.03.13.
S. K. Auganov, Zh. B. Kabdrashit, R. K. Bolat, Zh. Е. Ahmetov, А. Е. Kundakpaeva
Application of «STAKRIL» is the «liquid plastic» in main oil pipelines for the corrosion protection
Pavlodar State University after S. Toraigyrov, Pavlodar.
Material received on 14.03.13.
Сроки служб разных антикоррозионных лаков и красок, применяемых в магистральных нефтепроводах, ограничиваются в пределах 5-10 лет. В связи с этим, для магистральных нефтепроводов предлагается применение нового материала «STAKRIL» -«жидкая пластика», которая все шире находит применение в другой отрасли.
Terms of service of different anticorrosive varnishes and paints applied in main oil pipelinesare limited within 5-10 years. In this connection, for main oil pipelines application of new material "STAKRIL" - the "liquid plastic"is offered that finds a wider application in other industry.
УДК 624.131.3:539.58
Р. М. САДИМОВА, А. С. БЕЗУГЛОВ, В. А. КОЗИОНОВ
КОМПРЕССИОННАЯ СЖИМАЕМОСТЬ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ
С КРУПНООБЛОМОЧНЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ
В работе излагается методика, которая может быть использована как дополнение к существующим способам испытаний грунтов, когда непосредственное проведение экспериментов оказывается технически затруднительным или невозможным, а также при проведении калибровочных испытаний грунтов.
Разнообразные крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем широко используется в качестве оснований зданий и сооружений. Характерной особенностью таких грунтов является наличие в них мелкообломочных частиц размером менее 2 мм (мелкообломочная составляющая - МОС) и крупнообломочных частиц размером крупнее 2 мм (крупнообломочная составляющая - КОС) с содержанием более 50%. При преобладании в составе грунте мелкообломочной составляющей такие элементы геологического строения основания обычно называют мелкодисперсными грунтами с включениями КОС. Деформируемость таких природных смесей существенно зависит от особенностей состава, строения и состояния компонент МОС и КОС.
К настоящему времени накоплен определенный экспериментальный материал по оценке деформационных свойств обломочно-песчаных грунтов [1] и др.
В тоже время опытные данные по исследованию закономерностей деформирования структурно-неоднородных грунтов применительно к задачам калибровки параметров их расчетных моделей весьма ограничены. Под калибровкой здесь понимается установление
соответствия расчетных данных, полученных с использованием метода математического моделирования лабораторного эксперимента [1], данным физических экспериментов.
Цель настоящих исследований состоит в построении экспериментальных зависимостей между параметрами компрессионной деформируемости грунтов и количественными характеристиками их состава применительно к использованию их для проведения калибровки параметров расчетной модели грунтов.
Методика и программа экспериментов. Экспериментальные исследования проводились в компрессионном приборе ГГП - 29 на искусственных смесях из мелкого песка и включений из: стальных шариков диаметром 5 и 8 мм; шариков из керамзитового гравия диаметром 5 и 10 мм; кубиков из резины с размером ребра 5 и 7 мм. Величина ступеней нагрузки и продолжительность их выдерживания принималась по ГОСТ 12248 - 96. При составлении программы испытаний была использована теория планирования многофакторного эксперимента. При построении матрицы планирования эксперимента число факторов было принято равным трем. Факторы и их численные значения варьировались на двух уровнях (+1 и -1):
- X1 (п) - процентное содержание включений:-1 ^ п = 0,3; +1 ^ п =0, 6;
- X2 (I) - относительная крупность включений (I = В / ё, где в - диаметр компрессионного прибора, ё - размер включения): -1 ^ 1 = 15; +1 ^ I = 7,5;
- хз (т ) - относительная жесткость включений (т = ЕВ / ЕЗ, где ЕВ - модуль деформации включения, ЕЗ - модуль деформации заполнителя, т.е. песка);
- 1 ^ т = 0,61; +1 ^ т = 10216).
Для определения механических характеристик включений (керамзит) использовалисть современные электронные приборы неразрушающего контроля «ОНИКС 2.5», «ПУЛЬСАР 1.0» и «ИЧСК 1» (рисунок 1).
а - «ОНИКС 2.5»; б - «ПУЛЬСАР 1.0»; в - «ИЧСК 1» Рисунок 1 - Приборы неразрушающего контроля
тл " "
В качестве заполнителя использовался воздушно-сухой мелкий песок со следующими характеристиками: начальная плотность р= 1,72 г/см3; модуль деформации Е = 20555 кПа; коэффициент поперечной деформации у = 0,3. В качестве прочных включений использовались:
- стальные шарики с модулем упругости Е = 2,1-108 кПа и коэффициентом Пуассона у = 0,3;
- шарики из керамзитового гравия с модулем упругости Е = 20000 кПа и коэффициентом Пуассона у = 0,3;
- резиновые кубики с модулем упругости Е = 12500 кПа и коэффициентом Пуассона у = 0,5.
Следует отметить наличие значительной вариации полученных в опытах параметров деформируемости мелкого песка и керамзитового гравия, что необходимо учитывать при проведении калибровочных испытаний.
Подготовка к опытам проводилась следующим образом. В камеру компрессионного прибора слоями с фиксированным уплотнением укладывалась песчано-обломочная смесь с фотофиксацией структуры поверхности (рисунок 2).
а - стальные шарики; б - керамзит; в - резина Рисунок 2 - Схемы расположения включений в песчаном грунте
Результаты экспериментальных исследований. На рисунке 3 приведены результаты выполненных экспериментов в виде зависимостей относительной деформации компрессионного сжатия 8 от вида заполнителя и параметров п, I, т .
а - п = 0,3 ; б - п = 0,4; в
п = 0,5 . г п = 0,6 ; г -
Рисунок 3 - Зависимости е = / (п, I, т)
Анализ приведенных результатов свидетельствует о существенном влиянии на деформируемость грунта факторов п, I, т, а также об определенном влиянии упомянутой выше вариации показателей деформируемости песка и керамзитового гравия на зависимости е = /(п, I, т).
Рассмотрим более подробно влияние указанных показателей.
Эмпирические зависимости для параметров сжимаемости. Для количественной оценки влияния параметров КОС и МОС на деформируемость грунта используем величину компрессионного модуля деформации.
Ек =
Рг +1 - Рг
е+1
в
(1)
где р1, р1+1 - ступени приложения нагрузки;
е, е+1 - относительные деформации грунта при ступенях <у, , <у1+1 ; в - коэффициент, учитывающий отсутствие бокового расширения.
Результаты опытов с двукратной повторностью определения модуля деформации Е в интервале нагрузок р = 50.. .300 кПа приведены в таблице.
№ опытов Факторы Значения факторов Результаты опытов: модуль деформации Е, кПа
Л X 1= п X 2 = 1 X 3 = т п 1 т Е1 Е1 Е
1 +1 -1 -1 -1 0,3 15 0,61 11935 12759 12347
2 +1 +1 -1 -1 0,6 15 0,61 10220 5882 8051
3 +1 -1 + 1 -1 0,3 7,5 0,61 18137 19892 19014
4 +1 +1 + 1 -1 0,6 7,5 0,61 13704 10756 12230
5 +1 -1 -1 +1 0,3 15 10216 24667 26429 25548
6 +1 +1 -1 +1 0,6 15 10216 33036 31356 32196
7 +1 -1 + 1 +1 0,3 7,5 10216 33636 26429 30033
8 +1 +1 + 1 +1 0,6 7,5 10216 34259 28906 31582
Для построения эмпирических зависимостей модуля деформации Е от п 1 т
параметров ' ' первоначально использовался полином первого порядка Е = Ь0 + Ь1х1 + Ь2х2 + Ь3х3. По результатам статистической обработки результатов получено следующее его выражение Е = 21375 - 360х1 +1840х2 + 8465х3. Проверка показала, что данное уравнение, несмотря на близость получаемых результатов, не достаточно точно описывает полученные экспериментальные данные. Так, исследование на адекватность использованного полинома для аппроксимации опытных данных по критерию Фишера Г показала отличие его расчетного значения Г от табличного ГТ на 13,6%, т.е. F=4,7>FT=4,12.
В связи с этим, для построения эмпирических зависимостей У = Е / ЕЗ = / (п ,1,т) использован квазилинейный полином второго порядка [2]
У = Ьо + Ъ1х1 + Ь2х2 + ... + Ьпхп + Ьп+1хп+1 + ... + Ьтхт , (2)
где х1 .хп - основные нормированные факторы ядра плана эксперимента; хп+1 ..хт - дополнительные факторы плана эксперимента, учитывающие взаимодействия основных факторов х1 ...хп;
Ьп,Ьп+1 ...Ьт - коэффициенты при указанных факторах.
Коэффициенты Ьп уравнения (2) определяются из соотношения [2]
> (3)
где [х]Т - транспонированная матрица варьируемых факторов.
В результате обработки опытных данных получены следующее выражение для относительного модуля деформации грунта Е / ЕЗ с учетом КОС и МОС
Е/ЕЗ = 1,056750 - 0,017625 * щ + 0,089375 * x2 + 0,411625 * x3 - 0,046125 * щ * x2
^З I -J\J \J,\J-LI Л1 I Л2 I A3
- 0,042375 * щ * x3 + 0,117125 * x2 * x3 - 0,015875 * щ * x2 * x3. В формулах (3) и (4) приняты следующие обозначения
(4)
_ X = (Х, -X0)/АXi, (5)
где X - кодированное значение ьго фактора;
Хг - натуральное значение фактора; X
0 - нулевой уровень; Ахг - интервал варьирования факторов.
Анализ (4) показал, что при х3 > I00 включения можно рассматривать как абсолютно жесткие и принять х3 = 0 . Для этих условий выражение (4) примет вид
Е/ЕЗ = 1,056750 -0,017625* х1 + 0,089375* х2 -0,046125* х1 *х2. (6)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Ухов, С. Б., Конвиз, А. В., Семенов, В. В. Механические свойства крупнообломочных грунтов с заполнителем // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1993. - № 1. - С 2 - 7.
2 Рогов, В. А., Позняк, Г. Г. Методика и практика технических экспериментов: Учебное пособие. М. : Изд. центр «Академия», 2005. - 288 с.
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар. Материал поступил в редакцию 14.03.13.
Р. М. Садимова, А. С. Безуглов, В. А. Козионов
^умды компрессорлык кысымдылыкты 1рькалдыкпен косу
С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекетлк университет^ Павлодар к.
Материал 14.03.13. баспаFа тYстi.
R. M. Sadimova, A. S. Bezuglov, V. A. Kozionov Compressibility of sand soils with the coarse-clastic inclusions
Pavlodar State University after S. Toraigyrov, Pavlodar.
Material received on 14.03.13.
Жумыста топырацтарды зерттеу mocMepi арцылы толыцтыру негiзiнде крлданады, эксперимент жург1зу барысында техникалыц ацаулыцтар мен циындыцтар туады, сонымен цатар топырацтарды зерттеуде калибрлж влшeудi цолданады.
In the work the technique which can be used as addition to existing ways of soil tests when direct carrying out the experiments is technically difficult or impossible, and also when carrying out calibration soil tests is stated.
