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

Тмгн ДО Тдл. Так, например, в опытах с мерзлым глинистым грунтом сетчатой структуры, имеющим суммарную влажность Wc = 33% и температуру 9=-2С,было получено Тмгн=13,7 кГ/см а длительное сопротивление Тдл=1,1 кГ/см.

Снижение сопротивления сдвигу мерзлых грунтов при длительном действии ПОСТОЯННОЙ нагрузки происходит главным образом за счет сил сцепления мерзлых грунтов (табл. 19).

Таблица 19

Снижение сцепления мерзлого грунта (супесь тяжелая, пылеватая) при длительном воздействии нагрузки (по опытам С. С. Вялова)

Для иллюстрации сказанного на рис. 81, а приведены результаты некоторых наших опытов по определению сопротивления той же мерзлой глины (ttc = 337o), но при температуре 0= -1°С: быстрому сдвигу- прямая 1 и предельно-длительному -прямая 2 при различной величине нормального давления р, а на рис. 81, б - релаксация во времени сил сцепления того же грунта. Приведенные данные показывают, что в рассматриваемых опытах имело место снижение угла внутреннего трения мерзлой глины с 14° (при мгновенном сдвиге) до 4° (при предельно-длительном сдвиге), а сцепления- с 5,2 до 0,9 кГ/сму т. е. в несколько раз.

Опыты также показали, что, как правило, особо существенное снижение во времени имеет место у сил сцепления мерзлых грунтов (примерно от 7з до Vs от Смш) -этой основной прочностной характеристики мерзлых грунтов, причем у мерзлых песков угол внутреннего трения практически не зависит от времени действия нагрузки, тогда как у мерзлых глин с течением времени уменьшается как угол внутреннего трения, так и, особенно, сцепление.

Отметим также, что при большом диапазоне изменения давлений, уже нельзя считать для мерзлых грунтов зависимость сопротивления сдвигу от давления линейной и приходится рассматривать диаграмму сдвига как криволинейную огибающую кругов предельных напряжений, различную для различных промежутков времени (рис. 82, а), аппроксимируя опытные данные некоторой нелинейной функцией или линиезируя огибающую кривую по участкам, или же рассматривая зависимость предельной интенсивности касательных напряжений (соответствующей возникновению прогрессирующего течения) от величины среднего нормального напряжения Оср. При этом в общем случае кривые Г = /(аср) также будут нелинейны (рис. 82,6).

Сцепление мерзлых грунтов, которое в большинстве случаев является величиной, определяющей прочность мерзлых и вечномерзлых грунтов, так как составляет превалирующую часть их общего сопротивления сдвигу, как было предложено автором еще в 1947 г. * и подробно описано в других работах**, весьма успешно

Рис. 81. Зависимость сопротивления мерзлых грунтов сдвигу от времени действия нагрузки: а -диаграмма сдвига t=/(p); б - релаксация сил сцепления с =f{t)

Рис. 82. Общий случай зависимости сопротивления сдвигу мерзлых грунтов от величин внешнего давления и времени действия нагрузки:

л -огибающие кругов предельных напряжений при сдвиге t=f((T, t); б - зависимость интенсивности напряжений сдвига Т от среднего давления а,р и времени t, т. е.

может быть определено при помощи шаровой пробы (см. рис. 61).

Если принять но строгому решению теории пластичности (А. Ю. Ишлинский, 1944 г.) *** для идеально связанных неупроч-

* Н. А. Цытович. Инструкция по определению сил сцепления мерзлых грунтов. Институт мерзлотоведения АН СССР, 1947.

** Н. А. Цытович. Инструктивные указания по определению сил сцепления мерзлых грунтов. Сб. 2 «Материалы по лабораторным исследованиям мерзлых грунтов под руководством И. А. Цытовича». Изд-во АН СССР, 1954.

*** А. Ю. Ишлинский. Осесимметричная задача теории пластичности и проба Бринелля. Сб. «Прикладная математика и механика», т. III, № 3, 1944.

няющихся тел отношение твердости к напряжению нри пределе текучести за величину постоянную, равную 0,36, то сцепление связных грунтов (к которым можно отнести все дисперсные мерзлые и немерзлые глины, дисперсные мерзлые пески и лед), как показано автором, опрделяется выражением

3 = 0,18-, (IV.5)

где Р - нагрузка на шаровой штамп; D - диаметр шарового штампа; 5f-величина осадки штампа, различная в разные промежутки времени.

Если величина осадки (глубины вдавливания) st шарового штампа определена непосредственно после приложения нагрузки (через 5-10 сек), то величину определяемого сцепления практически можно принимать за мгновенное сцепление; если же величина St соответствует установившейся стабилизированной осадке штампа (предельно-длительной), то величина сцепления, определяемая по формуле (IV.5) при 5 = 5дл, будет предельно длительным сцеплением *.

Величина сцепления, определяемая по формуле (IV.5), как было показано автором ранее**, является некоторой комплексной характеристикой связных грунтов, учитывающей как их сцепление, так в известной мере и трение. Если же раздельно учитывать сцепление мерзлых грунтов и раздельно их внутреннее трение, то в формулу (IV.5) для определения только сцепления необходимо вводить множителем некоторую поправку М, величина которой зависит от угла внутреннего трения ф и, как показано В. Г. Березанцевым М = 1 (при ф<5°); Л1 = 0,615 (при ф=10°); 714 = 0,285 (при ф = 20°) и М = = 0,122 (при ф = 30°).

Однако введение этой поправки с выделением чистого сцепления и одновременным учетом трения, определяемого отдельными опытами, как показано ниже (см. § 6 настоящей главы), значительно осложняет расчеты несущей способности мерзлых и вечномерзлых грунтов, не внося, однако, в них существенных уточнений, особенно при углах внутреннего трения меньших 20°, почему это уточнение и не получило в настоящее время широкого применения.

На основании изложенного, величину сцепления, определяемого по методу шаровой пробы, следует считать эквивалентным сгея-eHwejw **** э, комплексно характеризующим силы связности плас-тичных грунтов.

* Детали испытаний с помощью шаровых штампов изложены в работах автора (см. сноску* на стр 165) и в его книге «Механика грунтов» (краткий курс). Изд-во «Высшая школа», 1968. Об определении Сдл см. также гл. III, § 4.

** Н. А. Цытович. Исследование сил сцепления связных глинистых грунтов по методу шариковой пробы. «Труды Чехословацкой АН», т. V, № 3. Прага, 1956.

*** В. Г. Березанцев. Предельное равновесие связной среды под сферическим и коническим штампом. «Известия АН СССР», ОТН, 1955, № 7.

**** С. С. Вялов и Н. А. Цытович. Оценка несущей способности связных грунтов по величине вдавливания сферического штампа. «Доклады АН СССР», т. III, №6, 1956.