Научная статья на тему 'Опытное определение деформативных свойств пляжных песков Куршской косы'

Опытное определение деформативных свойств пляжных песков Куршской косы Текст научной статьи по специальности «Машиностроение»

CC BY
44
11
Поделиться
Ключевые слова
МОДУЛЬ СЖИМАЕМОСТИ / МОДУЛЬ ОСАДКИ / МОДУЛЬ УПРУГОСТИ / ИСПЫТАНИЯ

Аннотация научной статьи по машиностроению, автор научной работы — Ведяшкин А. С., Терещенко Л. А.

Изложены результаты опытного определения в лабораторных условиях де-формативных свойств образцов песка, отобранных на пляжах Куршской косы Балтийского побережья.

Похожие темы научных работ по машиностроению , автор научной работы — Ведяшкин А.С., Терещенко Л.А.,

SKILLED DEFINITION OF PROPERTIES OF DEFORMATION BEACH SAND OF THE KURSHSKY PLAIT

The results of the experimental determinations the laboratory conditions of the deformation properties of sand samples, selected on beaches of the Curonian Spit of the Baltic Sea coast are given.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Опытное определение деформативных свойств пляжных песков Куршской косы»

6. Производство зубчатых колес: справочник / С. Н. Калашников [и др.]; под общ. ред. Б. А. Тайца. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1990. 464 с.

7. Борискин О.И., Валиков Е.Н., Белякова В. А. Комбинированная обработка зубьев цилиндрических зубчатых колес шевингованием - при-катыванием: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. 123 с.

A.V. Sidorkin

STATISTICAL ANALYSIS OF PATCHING ABILITIES SHAVE-ROLLING OF CYLINDRICAL SPROCKETS WITH CIRCULAR TEETHS

The experimental research of patching abilities of a mode shave-rolling cylindrical sprockets with circular teeths is described. It is displayed that integral exactitude of a processed tooth gear improves on 1-2 degrees at high efficiency of process.

Key words: a tooth gear, drcular teeths, exactitude, shave-rolling.

Получено 14.12.11

УДК 551.46(261.24)(06)

А.С. Ведяшкин, д-р техн. наук, ст. н. с., проф., (4012) 935 107, lusi1011@mail.ru (Россия, Калининград, КГТУ), Л.А. Терещенко, асп., 89114538576, lusi1011@mail.ru (Россия, Калининград, КГТУ)

ОПЫТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАТИВНЫХ СВОЙСТВ ПЛЯЖНЫХ ПЕСКОВ КУРШСКОЙ КОСЫ

Изложены результаты опытного определения в лабораторных условиях де-формативных свойств образцов песка, отобранных на пляжах Куршской косы Балтийского побережья.

Ключевые слова: модуль сжимаемости, модуль осадки, модуль упругости, испытания.

Испытания образцов пляжного песка выполнялись с использованием специального устройства [1], с помощью которого создавались условия, в которых находятся напорные откосы морских пляжей (периодическое затопление и осушение песка, связанное с воздействием прибойных волн).

Испытания сжимаемости и осадки песка выполнялись штампом с квадратной площадью загрузки, составляющей 4 см2 при следующих ступенях давления: 1,0; 3,5; 5,5; 7,5 и 10 кПа (для песка, затопленного водой) и 25,0; 50,0; 75,0; 100,0 и 125,0 кПа (для осушенного песка). Испытания заканчивались при достижении давления, при котором отмечалось резкое

52

увеличение осадки штампа (более 10,0 кПа для затопленного и более 125,0 кПа для осушенного образца) и начиналась нелинейная зависимость между осадками и нагрузкой. Замер величин осадок штампа осуществлялся индикатором часового типа с ценой деления 0,01 мм.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Модуль сжимаемости (общей деформации) Ер (Па) вычислялся по

ГОСТ на полевые испытания грунтов штампами по формуле [3]

Е = Ер

• i

w-р ■ в(1 - V )

Л*

где ю - коэффициент формы площади подошвы и жесткости штампа (для абсолютно жесткого штампа с квадратной площадью загрузки при отношении толщины слоя наносов к стороне площади загрузки более 5, ю =0,88); V - коэффициент Пуассона, равный для песков 0,3; р - полная нагрузка на штамп, Па; в - сторона квадратного штампа, м; цк - конечная осадка штампа (остаточная и упругая, но в пределах линейной зависимости между осадками цк и давлениемр), м.

Расчетное значение модуля сжимаемости пляжного песка принималось равным среднему значению, полученному по результатам испытаний шести образцов.

Результаты испытаний представлены на графике рис.1, откуда видно, что осадка штампа линейно зависит от нагрузки в диапазоне от 0 до 125 кПа, после чего увеличение нагрузки приводит к резкому росту осадки, что несущая способность пляжного песка при условии понижения уровня воды на расстояние, превышающее в 5 раз сторону квадратного штампа, составляет 125 кПа. Модуль сжимаемости для указанного на графике диапазона нагрузок в среднем равен 1,16 МПа.

^«Г.гтг-Т

4

1 /

1 /

i >

/ /

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

у'

О 20 40 60 80 100 120 Í4.0 /60 180 р, к Па.

Рис. 1. Зависимость осадки л* от нагрузкир для осушенного песка

Далее определялся модуль сжимаемости пляжного песка при полном затоплении водой, уровень которой над поверхностью песка составлял в опытах 1,5 см.

Результаты испытаний затопленного песка представлены на рис. 2. Видно, что песок в затопленном состоянии имеет существенно меньшую несущую способность - 10 кПа и меньший модуль сжимаемости - 0,12 МПа, по сравнению с осушенным песком.

Рис. 2. Зависимость осадки от нагрузки р для затопленного песка

Как следует из сравнения графиков рис.1 и 2, модуль сжимаемости песка при его затоплении снижается в 9,7 раза, а несущая способность - в 12,5 раза. Следует отметить, что даже при полном затоплении пляжного песка он сохраняет определенную несущую способность, которую следует использовать при проектировании и размещении на напорном откосе различных устройств по защите пляжей от размыва прибойными волнами.

Результаты определения модуля сжимаемости Ер легли в основу расчета модуля осадки ер, который определялся из выражения [3]

ер = 1000^-,

р Е

Е р

где р - нагрузка, при которой получено значение Ер.

Зависимость модуля осадки ер пляжного песка от действующей нагрузки показана на графиках рис. 3. Модуль осадки затопленного и осушенного песка так же, как и величины осадки цк (рис. 1, 2), линейно зависит от нагрузки р и для его определения при различных уровнях нагрузки можно использовать данные табл. 1 и графики рис. 3.

Модуль упругости пляжного песка определялся при испытании образцов жестким круглым в плане штампом диаметром 2,5 см, осадка которого при разных ступенях нагрузки измерялась индикатором часового типа с ценой деления 0,01 мм. Перед установкой штампа поверхность образца песка тщательно выравнивалась, а при испытании обеспечивалось полное прилегание штампа к поверхности песка за счет точечного приложения нагрузки в центре опорной поверхности штампа.

Таблица 1

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Результаты расчета модуля осадки ер песка

Нагрузка, кПа Модуль сжимаемости, кПа Модуль осадки

1 2 3

Песок осушенный

25 1103,03 (1601,60-953,33) 22,66 (26,22-15,61)

50 1182,86 (1634,28 -976,5) 42,27 (51,20-30,59)

75 1169,62 (1645,48-960,96) 64,12 (78,05-45,58)

100 1166,45 (1634,27-988,64) 85,73 (101,15-61,19)

125 1181,12(1627,64-1016,24) 105,83 (123,00-76,80)

Песок затопленный

1,0 125,12 (177,95-88,98) 7,99 (11,23-5,61)

3,5 122,66 (224,22-81,24) 28,53 (43,08-15,61)

5,5 117,14 (176,18-80,81) 46,95 (68,06-31,22)

7,5 117,42 (174,09-80,62) 63,87 (93,03-43,08)

10,0 122,54 (188,42-88,49) 81,61 (113,01-53,07)

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Примечание: в скобках - диапазон изменения величин, определен-

ный по минимальной и максимальной осадке в пробах

е/> то

90

80

70

60

50

40

30

20

ю

0 чо го зо 4о во 7о 8о эв еоо но Г20 р,кПа

Рис. 3. Зависимость модуля осадки е от нагрузки р:

1 - песок осушенный; 2 - песок затопленный

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

При каждой ступени нагрузки фиксировались показания индикатора часового типа в нагруженном состоянии и после полного снятия нагруз-

55

ки. По показаниям индикатора вычислялась восстанавливающаяся (упругая) деформация при каждой ступени нагружения штампа. Удельное давление при данной ступени нагружения определялось с учетом остаточной нагрузки (от пружины-индикатора часового типа).

Вычисление модуля упругости Еупр (Па) образцов пляжного песка производилось по формуле [2]

Е _р р-р(1 -у)2

Еупр 4- I '

где — - поправочный коэффициент, учитывающий использование в опытах

жесткого штампа; р - удельная нагрузка под действием которой получена величина обратимой деформации I, Па; В - диаметр жесткого штампа, м; у - коэффициент Пуассона (у =0,3).

Результаты определения модуля упругости образцов осушенного пляжного песка, а также исходные данные опытов приведены в табл.2 и на графике рис. 4.

Рис. 4. Зависимость обратимой деформации Еупр от нагрузки р

Как видно из графика рис. 4, обратимые деформации линейно зависят от величины приложенной нагрузки. По результатам испытаний 6 образцов песка при пяти уровнях нагрузки среднее значение модуля упругости составило 6,83 МПа.

Таблица 2

Результаты испытаний и определение модуля упругости Еупр

(песок осушен)

Нагрузка, кП Обратимая деформация (мм) в пробах № Модуль упругости, МПа

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

1 2 3 4 5 6 средняя

25 0,04 0,03 0,02 0,03 0,03 0,03 0,036 6,67

50 0,08 0,07 0,05 0,07 0,06 0,07 0,067 7,18

75 0,12 0,11 0,09 0,11 0,10 0,11 0,107 6,74

100 0,17 0,14 0,12 0,13 0,12 0,15 0,138 6,97

125 0,21 0,19 0,16 0,17 0,16 0,20 0,182 6,60

Среднее значение 6,83

Сравнение полученного значения модуля упругости песка пляжей Куршской косы показывает хорошую сходимость с результатами испытаний песка с пляжа западной окраины Зеленоградска [2] и с данными для песчаных грунтов, используемых при проектировании строительных работ [4] (пылеватые пески с коэффициентом пористости 0,6...0,8 имеют Е0= 4,9.9,8 МПа).

Список литературы

1. Географический атлас Калининградской области/ гл. ред. В.В. Орленок. Калининград: КГУ; ЦНИТ, 2002. 276 с.

2. Ведяшкин А.С., Кудрявцева О.В. Исследование деформативных свойств пляжных песков // Особенности водохозяйственных проблем Калининградской области: сборник научных трудов. Калининград: Изд-во КГТУ, 2007. С. 43-49.

3. Методическое пособие по определению физико-механических свойств грунтов/ Н.С. Бирюков [и др.]. М.: Недра, 1975. 176 с.

4. Справочник инженера-строителя / под ред. Н.А. Онуфриева и А.С. Данилевского: в 2 т. М.: Госстройиздат, 1958. Т. 1. 623 с.

A.S. Vedjashkin, L.A. Tereschenko

SKILLED DEFINITION OF PROPERTIES OF DEFORMATION BEACH SAND OF THE KURSHSKY PLAIT

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

The results of the experimental determinationin the laboratory conditions of the deformation properties of sand samples, selected on beaches of the Curonian Spit of the Baltic Sea coast are given.

Key words: the compressibility module, the module deposits, the elasticity module, is-pytanija.

Получено 09.11.11