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

и значениях 5дл/Д>ОД - формула для средних нормальных напряжений становится весьма приближенной. Отметим, что «Инструктивными указаниями» НИИОСПа (1970 г.) рекомендуется нагрузка на шток штампа, например, при диаметре шарикового штампа в 22 мм на пластичномерзлые глинпстые грунты 2-3 /сГ, а на мерзлые мелконесчаные - 4-5 кГ.

Испытания шаровым штампом дают возможность построить полную кривую длительного сопротивления мерзлого грунта, соответствующего любому промежутку времени t (рис. 62), при этом за условно мгновенное сопротивление принимают обычно напряжение, вызывающее осадку шарового штампа за 10 сек от начала его за-гр ужения.

Что касается определения установившейся осадки 5дл, то обычно

наблюдения осадок шарового штампа приходится проводить в течение нескольких часов до полного затухания деформации мерзлого грунта. Однако, как показали исселедова-ния Института мерзлотоведения Сиб. отд. АН СССР, длительную осадку шарового штампа на вечномерзлых грунтах приближенно можно принимать равной половине Рис. 62. Кривая длительной проч- осадки штампа за 30 мин наблю-ностн мерзлого грунта (по данным дений от начала загрузки, т. е.

испытания шаровым штампом) SO,5so.

Таким образом, метод шарового штампа дает возможность весьхма просто, с достаточной для практических целей точностью, однозначно и автоматически определять предельно-длительное сопротивление мерзлых грунтов.

Второй метод определения длительной прочности мерзлых грунтов- динамометрический, как указывалось выше, предложен С. С. Вяловым с использованием в качестве пружинного пресса стандартного динамометра.

Применение пружинного пресса для исследования механических свойств грунтов было предложено и с успехом применялось нами при исследовании вечномерзлых грунтов еще в 1937 г.* На рис. 63 показан универсальный пружинный пресс в том конструктивном оформлении, в каком он применялся при полевых исследованиях вечномерзлых грунтов: для определения сопротивления сжатию, модуля упругости и осадок в мерзлом и оттаивающем состоянии. В качестве загрузочного механизма и динамометра служила жесткая стальная пружина, деформации которой определялись по двум мессура м, а деформации испытываемого образца мерзлого грунта замерялись двумя чу в ст в ИТ ел ь н ы м и (с точностью до 0,001 мм) тензометрами системы проф. Н. Н. Аистова. На прессе испытывались

* Н. А. Ц ы т о в и ч. Некоторые механические свойства вечномерзлых грунтов Якутии. Труды Комитета по вечной мерзлоте, т. X. Изд-во АН СССР, 1940,

образцы как кубической формы, так и призматические и цилиндрические в условиях свободного расширения грунта и при его невозможности (в одометрах). Пружинный переносной пресс позволял вести полевые испытания в любом шурфе при большой точности измерения деформаций и величины передаваемой на образец грунта нагрузки.

Определеиие предела длительной прочности пред Одл, по С. С. Вялову, производится почти автоматически с помопдью динамометрического (пружинного) пресса, конструктивно оформленного В. Ф. Ермаковым (рис. 64).

При динамометрическом испытании мерзлого грунта (образцов кубической или призматической формы) при посредстве нажатия динамометра к образцу грунта прикладывается нагрузка (несколько меньшая временного сопротивления сжатию) и производятся замеры начальной деформации пружины пли стандартного динамометра Яо и начальной деформации образца мерзлого грунта

С течением времени вследствие релаксации напряжений пружинный динамометр будет разжиматься, его деформация уменьшаться, а деформация испытываемого образца грунта будет увеличиваться, пока не достигнет (при стабилизированном состоянии) конечного значения деформаций: динамометра Хк и образца грунта V.

Нагрузка Рк, соответствующая длительной прочности испытываемого грунта, при жестком динамометре будет равна

длитЯк==к, (III. 12)

где Е - градуировочный коэффициент динамометра.

Длительное же сопротивление (на единицу площади образца) равно

длит Рк /ттт

пред а,,л ~ --- , (ill. 13)

где Р - площадь образца мерзлого грунта.

Достаточность жесткости динамометра, когда его деформируемостью можно пренебречь, согласно Инструктивным указаниям НИИОСПа 1970 г., определяется условием

5-1362 ,29

Рис. 63. Полевой пружинный пресс для испытания мерзлых грунтов (конструкция 1937 г.)

= 1 ± А,

(111.14)

где А - допустимая погрешность (обычно принимается равной 0,1).

Если условие жесткости динамометра (III.14) не удовлетворяется, то в выражение (III.13) вводится поправка

I i" Х""

(III. 15)

где т - параметр (коэффициент упрочнения), определяемый по графику (рис. 65), построенному в логарифмических координатах:

давления In Рг- деформации грунта In Я/, как арктангенс угла наклона экспериментальной прямой к оси деформаций.

Тогда выражение для определения предельно-длительного сопротивления мерзлого грунта, по данным динамо-

Рис. 64. Динамометрический пресс для определения длительной прочности мерзлых грунтов при сжатии:

1 - образец грунта; 2 - мессуоа для измерения деформаций образца; 3 - динамометр; 4-мессура динамометра

" LnX"

Рис. 65. График экспериментальных данных (в логарифмических координатах) для определения параметра поправки на жесткость динамометра пресса, показанного на рис.. 64

метрических испытаний, принимает следующий вид:

длит Як

пред =---<7.

(111.13)

Результаты непосредственных опытов по определению длительной прочности мерзлых и вечномерзлых грунтов будут подробно рассмотрены в следующей главе. Здесь же лишь в самых общих чертах мы отметим, что согласно опытам, снижение прочности мерзлых грунтов, обусловленное релаксацией в них напряжений при длительном действии нагрузки, весьма значительно и достигает величины от 7з до Vi5 от их мгновенной прочности.