Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 [ 36 ] 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148

Таблица 9

Влияние скорости возрастания нагрузки на сопротивления мерзлых грунтов

внешним силам

Наименование грунта

12 It

Мерзлая супесь (содержание частиц более 0,5 мм- 68%; менее 0,005 MM - S%)

Мерзлая глина (содержание частиц менее 0,005 мм - гб%)

Мерзлый песок (содержание частиц менее 1 мм - 100%)

15-18

156,0 46,8 23,2 20,2

15 4

31,2 30.4 21,8 17,1

30 24

-0,2

-6,6

-4,5

22,2 7,8 1,8 1,0

[26,4 \ 0,1

31,9 14,6 87,0 4,7

9,3 7,3 5,7 2,8

13,1 4,1

32 29 26 23

at

грунтов: I - затухающую ползучесть (рис. 52) и II - незатухающую ползучесть (рис. 53).

I класс - затухающая ползучесть имеет место лишь при напряжениях мерзлого грунта,

меньших некоторого он- /

-ределенного для данного физического состояния грунта и данной его отри-цательной температуры предела. Если же увеличивать напряжение грунта сверх этого предела (например, внешнюю нагрузку), то при некоторой

его величине возникают незатухающие (II класс) во времени необратимые структурные деформации -незатухающая ползучесть (см. рис. 53) - и при дальнейшем увеличении напряжений деформации ползучести лишь ускорятся и быстрее приведут грунт к хрупкому или пластическому (изменение формы с потерей устойчивости) разрушению. На основании длительных специально поставленных опытов в Игарской подземной (в вечномерзлых грунтах) лабораторнн С. С. Вялов пришел к выводу «что деформация ползучести (незатухающей - Я. Ц,) неизбежно переходит в стадию прогрессирующего течения, заканчивающуюся разрушением» *.

Рис. 52. Кривая затухающей ползучести

Таким образом, можно рассматривать два указанных выше класса (I и II) ползучести мерзлых грунтов, тем более, что аналитическое их описание будет различным.

Как вытекает из предыдущего изложения, а также и других материалов по изучению физической природы мерзлых грунтов, последние обладают чрезвычайной неоднородностью своего строения, обусловленного сложностью взаимодействия минеральных частиц скелета грунта, различных видов грунтового льда, незамерзшей воды, паров, газов и пр. и сложностью процесса формирования мерзлых грунтов, что создает условия, благоприятные для возникновения различных местных дефектов структуры. В мерзлых грунтах, так же, как и в других твердых телах, но в значительно боль-

шеи степени, вследствие их неоднородности структуры имеются полости, неустойчивые контакты между частицами и их агрегатами, микротрещины и другие ослабленные места, которые по теории дислокации акад. Ю. Н. Ра-ботнова могут считаться местами зарождения местных необратимых сдвигов и местных нарушений сплошности, которые под действием внешней нагрузки могут развиваться и образовывать новые дефекты.

Как показано для мерзлых грунтов, по-видимому, впервые Е. П. Шушериной*, а для немерзлых грунтов М. Н. Гольдштейном, А. Я. Туровской и др. и в последнее время исследовалось С. С. Вяловым, Н. К. Пекарской и Р. В. хМаксимяк зарождение и развитие ползучести обусловливается развитием микротрещин, разрушением агрегатов частиц и ростом других дефектов структуры мерзлого грунта под нагрузкой.

В случае затухаюшей ползучести мерзлых грунтов преобладает процесс закрытия микротрещин, уменьшения свободных пустот и необратимые сдвиги частиц относительно друг друга. При этом происходит также «залечивание» микро- и макротрещин вследствие процесса таяния льда в точках контакта минеральных частиц

Рис. 53. Кривая незатухающей ползучести:

оа - мгновенная; аб - неустановившаяся; бв - установившаяся; вг - прогрессирую-ш,ая стадии ползучести

*Е. П. Шушерина. О коэффициенте поперечной деформации и объемных деформациях мерзлых грунтов в процессе ползучести. Сб. МГУ, вып. V, 1966.

1. М. Н. Гольдштейн [и др.]. Доклады к V Международному конгрессу по механике грунтов и фундам. Госстройиздат, 1961;

2. Я. А. Туровская. О влиянии деформаций на структуру глинистых грунтов. Сб. № 4 ЛИИЖТа, 1957.

С. С. Вялов, Н. К. Пекарская, Р. В. М а к с и м я к. О физической сущности процессов деформирования и разрушения глинистых грунтов. «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1970, № 1.

(на что впервые обратил внимание и привел некоторые расчеты автор еще в 1937 г.) * и последующего его замерзания в менее напряженных зонах мерзлого грунта. Залечивание микротрещин в деформированных глинистых грунтах наблюдалось в опытах по петрографическому исследованию шлифов мерзлых грунтов, а вторичное замерзание льда в мерзлых грунтах в опытах С. С. Вялова по компрессии мерзлых грунтов (рис. 54, а) и при испытании вечномерзлого грунта пробной нагрузкой (рис. 54, б).

Рис. 54. Плавление льда и перемещение влаги в мерзлых грунтах (по опытам С. С. Вялова):

а-кристаллы льда из отжатой при компрессии влаги (при 9 ==-1,2° С) в образце мерзлого грунта после сдвига; б - плавление льда и перемещение влаги под давлением (б = -0,4° С); в монолите мерзлого грунта после вдавливания штампа (видны ледяные включения, образовавшиеся на границе напряженной зоны); в - то же, продавливание ледяной прослойки ленточной глины

Затухающая ползучесть характеризуется (на кривых зависимости деформаций от времени) постепенным уменьшением скорости необратимых деформаций, в пределе стремящихся к нулю. В процессе затухающей ползучести происходит переориентиронка и перекристаллизация льда с уменьшением размеров кристаллов (рис. 55), что увеличивает плотность льда.

Затухающая ползучесть мерзлых грунтов будет описываться иными уравнениями реологического напряженно-деформативного состояния грунтов, чем ползучесть незатухающая.

Незатухающая ползучесть мерзлых грунтов, как указывалось ранее, возникает лишь при напряжениях грунта, больших опреде-