CC BY
23УДК 351.02
РАЗВИТИЕ УПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЙ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЛАЖНОСТИ
Черныш А. С. - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой городского кадастра и инженерных изысканий, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, [email protected], [email protected]
Губарев С.А. - студент магистратуры, инженер кафедры городского кадастра и инженерных изысканий, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, [email protected]
Аннотация: рассмотрены причины возникновения упругих деформаций в грунтах, их зависимости от физико-механических свойств грунта. Также представлены графические изображения результатов проведенных опытов.
Ключевые слова: просадочный грунт, пластические деформации, упругие деформации, вязкопластические деформации, компрессионных кривые.
Введение.
Среди грунтов, на которых можно возводить здания и сооружения, не редко встречаются грунты с неустойчивыми структурными связями. Возведение конструкций на таких грунтах во многом связаны со специальными мероприятиями, несоблюдение которых часто приводит к непредсказуемым последствиям. К таким относятся - лессовые грунты. Как известно, лессовые грунты, вследствие неустойчивой структуры, под влиянием увлажнения резко изменяют свои физико-механические свойства. При этом, лессовые грунты могут получать упругие, пластические и вязкие деформации. Как показывают многочисленные опыты, теория линейных деформаций в условиях повышенной влажности не пригодна, т.к. деформации лессовых грунтов носят не линейный характер. Этим и объясняется несоответствие фактических величин просадок расчетным.
Основная часть. Нами установлена зависимость вязкопластических деформаций
лессовых грунтов от влажности, а в первую очередь, связь прочностных показателей с р аз л и чными значениями влажности. Важно определить граничные условия области возможного применения теории линейных деформаций к просадочным грунтам в зависимости от степени влажности, что дает возможность установить удельные соотношения упругих и пластических деформаций с тем, чтобы наметить дальнейшие возможные пути установления теории напряженного состояния просадочного грунта, а также практические зависимости.
Рассматривалось нарастание влажности от е стественного состояния просадочного грунта, до более высоких значений влаж-ностей, соответствующих вязко-
пластическим состояниям грунта. Испытаниям подвергались образцы просадочного грунта с ненарушенной структурой, с четырьмя различными влажностями. Образцы были взяты из одного монолита лессовых отложений юга Запорожской области. Физи-чес к и е характеристики исследованного грунта представлены в табл. 1.
Таблица 1
Основные физико-математические характеристики
Наименование района Объемный вес у, гс/см3 Объемный вес с келета рж гс/см3 Удельный вес Js, гс/см3 Естествен-н ая вл аж-ность Ж Предел текучести WL Предел раскатывания ЖР Число пластичности 1Р Пористость п, % Коэффициент пористости, £
Белгородская область 1,45 1,402 2,72 0,046 0,35 0,22 0,13 98,7 0,945
Исследование проводилось на компрессионных приборах типа полевой одометр (й = 64 мм, h = 20 мм). Образцы грунта с заданной влажностью сжимались при определенных нагрузках (Р = 1, 2, 3 кгс/см2) до стабилизации деформации. Путем разгрузки образцов устанавливался характер обратной ветви компрессионной кривой. Эксперименты проводились при каждой степени влажности и определенном давлении, по результатам которых строились загрузочные ветви
компрессионных кривых, после чего устан авливались величины упругих и относительных деформаций грунта.
Такая методика позволила получить количественные показатели упругих и пластических деформаций просадочного грунта в зависимости от напряжения и влажности. На рис. 1...3 представлены графические изображения результатов проведенных опытов.
Рис. 1. Сжатие при нагрузке Р = 1 кгс/см2
Рис. 2. Сжатие при нагрузке Р = 2 кгс/см2
В табл. 2 собраны результаты испытаний четырех образцов для наглядного сравнения и систематизации.
Из приведенных графиков установлено, что соотношение упругих деформаций к
полным деформациям д = А^ с возрастанием влажности носит закономерный характер с тенденцией к уменьшенной до стабилизации Г1...5].
Рис. 3. Сжатие при нагрузке Р = 3 кгс/см2
Таблица 2
Количественные показатели упругих и пластических деформаций испытанного грунта
№ образца Влажность, Ж Давление на грунт, кгс/см2
Р = 1 Р = 2 Р 3
% упругой остаточная % упругой остаточная % у пругой остаточная
деформа- деформация, деформации деформация, деформации деформация,
ции 8 мм 8 мм д мм
1 0,046 13,8 0,132 29,2 0,198 34,1 0,282
2 0,138 7,1 0,510 10,9 0,685 18,9 0,785
3 0,219 5,9 0,522 11,2 0,812 18,2 0,915
4 0,249 4,6 0,762 10,2 0,910 17,4 1,192
На рис. 4, д представляет процентное отношение упругих деформаций к общей, а А есть абсолютная величина упругих деформаций. Следует отметить, что при
одних и тех же значениях нагрузки, с увеличением влажности в соответствии с уменьшением упругой деформации увеличиваются пластические деформации.
о О — ^ — — «у
Рис. 4. График изменения упругих и пластических деформаций испытанных образцов грунта
в зависимости от влажности
Заключение. Полученные данные показывают, что и при достижении влажности W = 0,19...0,24 упругие деформации составляют лишь 4,0 % от общей деформации и являются настолько незначительными, что использование теории упругости в этих условиях становится необоснованной. При этом коэффициент водонасыщения грунта равен 0,05...0,07. Данная работа требует продолжения в выделении области пластических деформаций и вязких деформаций в зависимости от напряженного состояния и влажности просадочного грунта.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Белов Ю.В., Куликов Г.В., Копачев-ская И.Г. О зависимости между упругими, прочностными и физическими характеристиками структурно-неустойчивых грунтов // Мат-лы междунар. науч. конф. «Автомобильный транспорт и дорожное хозяйство на рубеже 3-го тысячелетия». Харьков: ХГАДТУ, 2002.
2. Калачук Т.Г., Шин Е.Р. О видах деформации лессовых просадочных грунтов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2016. № 3. С. 59-61.
3. Черныш А.С., Губарев С.А. Учет реологических особенностей грунта // Вектор ГеоНаук. 2018. Т.1. №1. С. 5-7.
4. Пантюшина Е.В. Лессовые грунты и инженерные методы устранения их проса-
дочных свойств // Ползуновский вестник. 2011. № 1. С. 127-130.
5. Усманов Р.А. Водонасыщенные лессовые грунты как основания зданий и сооружений в условиях республики Таджикистан. С-П.: Санкт-Петербургский гос. архитектурно-строительный ун-т. 2009. 210 с.
REFERENCES
1. B elov Yu.V., Kulikov G.V., Kopachevskaya I.G. O zavisimosti mezhdu up-rugimi, prochnostnymi i fizicheskimi harakter-istikami strukturno-neustojchivyh gruntov // Mat-ly mezhdunar. nauch. konf. «Avtomobil'nyj transport i dorozhnoe hozyajst-vo na rubezhe 3-go tysyacheletiya». Har'kov: HGADTU, 2002.
2. Kalachuk T.G., Shin E.R. O vidah defor-macii lessovyh prosadochnyh gruntov // Vest-nik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhno-logicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 20 1 6 . № 3. S. 59-61.
3. Chernysh A.S., Gubarev S.A. Uchet reo-logicheskih osobennostej grunta // Vektor GeoNauk. 2018. T.1. №1. S. 5-7.
4. Pantyushina E.V. Lessovye grunty i in-zhenernye metody ustraneniya ih prosadochnyh svojstv // Polzunovskij vestnik. 2011. № 1. S. 127-130.
5. Usmanov R.A. Vodonasyshchennye lessovye grunty kak osnovaniya zdanij i sooru-zhenij v usloviyah respubliki Tadzhikistan. S-P.: Sankt-Peterburgskij gos. arhitekturno-stroitel'nyj un-t. 2009. 210 s.
THE DEVELOPMENT OF ELASTIC DEFORMATION OF LOESS SOILS IN
DEPENDING ON THE HUMIDITY
Chernysh A. S, Gubarev S.A.
Annotation: the causes of elastic deformations in soils, their dependence on the physical and mechanical properties of the soil are considered. Graphic images of the results of the experiments are also presented.
Key words: subsidence soil, plastic deformation, elastic deformation, viscoplastic deformation, compression curves.
© Черныш А.С., Губарев С.А., 2018
Черныш А.С., Губарев С.А. Развитие упругих деформаций лессовых грунтов в зависимости от влажности //Вектор ГеоНаук. 2018. Т.1. №2. С. 17-20.
Chernysh A.S., Gubarev S.A., 2018. The development of elastic deformation of loess soils in depending on the humidity. Vector of Geosciences. 1(2): 17-20.
