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

даментов при динамической нагрузке, а также при сейсмической и ультразвуковой инженерно-геологической разведке мерзлых толщ.

Деформации уплотнения мерзлых грунтов будут определяющими при расчете по предельным деформациям фундаментов, возводимых на высокотемпературных мерзлых грунтах при сохранении их отрицательной температуры, точно так же, как и деформации затухаюией ползучести мерзлых грунтов. Без знания деформаций уплотнения и затухающей ползучести не могут быть рационально запроектированы фундаменты сооружений, возводимых на пластично-мерзлых грунтах при сохранении их отрицательной температуры, особенно, если температура вечномерзлых грунтов в период эксплуатации сооружений будет равна или выше границы значительных (интенсивных) фазовых переходов воды в лед.

Прогноз деформаций пластично-вязкого течения вечномерзлых грунтов и льда будет необходим при возведении сооружений с учетом конкретного срока их существования, например при искусствен-. ном промораживании грунтов,- при устройстве в пластично-вязких глинистых мерзлых грунтах или во льду горизонтальных и наклонных выработок, рассчитанных на определенный срок их существо-вания, и т. п.

Для сооружений же, рассчитанных на значительный срок их бесперебойной эксплуатации (порядка нескольких десятков и даже сотен лет), конечно допускать пластично-вязкие течения вечномерзлых грунтов оснований не следует, особенно, если эти течения будут неравномерны (вследствие неоднородности грунтов или различной величины их отрицательной температуры) или значительны по величине (более допускаемых по нормам пределов).

Что касается третьего класса деформаций, приводящих мерзлые и вечномерзлые грунты к их разрушению (хрупкому разрушению или потере устойчивости), то, как было показано в предыдущей главе, необходимо назначать такую величину нагрузки в осно-ваниях сооружений, чтобы она была совершенно безопасной и составляла некоторую долю от предельной нагрузки, вызывающей прогрессирующее течение (разрушение).

§ 2., Упругие деформации мерзлых грунтов и их характеристики

Упругие деформации мерзлых грунтов обусловливаются чисто обратимыми изменениями кристаллической решетки минеральных частиц и льда, упругими свойствами тонких пленок незамерзшей воды и упругими свойствами замкнутых пузырьков воздуха, содержащегося в том или ином количестве в мерзлых и вечномерзлых грунтах.

Как показано автором книги еще в его работе 1940 г. *, упругие свойства мерзлых грунтов сохраняются также во всей пластической

См. сноски на стр. 26 и 162.

области деформаций и особенно проявляются при циклической нагрузке на мерзлые грунты и их разгрузке.

Исследование упругих деформаций мерзлых грунтов и определение их характеристик проведено автором с сотрудниками (в лабораторной и полевой обстановке) на огромном числе образцов мерзлых и вечномерзлых грунтов, главным образом в 1935- 1940 гг. и мало было дополнено последующими исследованиями*.

Основными показателями упругих свойств однородных мерзлых грунтов, так же как и всех других материалов, являются модуль нормальной (продольной) упругости (модуль Юнга Е кГ/см) и коэффициент поперечной упругости (коэффициент Пуассона jli).

Определение модуля нормальной упругости мерзлых грунтов производилось в лабораторной обстановке (в холодильной лаборатории ЛИСИ) в специальном термоизоляторе (рис. 95) на образцах кубической формы (с ребром куба в 20 см), а в полевой обстановке- в шурфах на пружинном прессе И. А. Цытовича (см. рис. 63), позволяющем испытывать образцы вечномерзлых грунтов на сжатие и определять упругие свойства, а также характеристики сжимаемости грунтов в мерзлом и оттаивающем состояниях. Кроме того, образцы мерзлых грунтов (искусственно замороженные и вечномерзлые - ненарушенные) испытывались на кручение, по результатам которых определялись модуль сдвига и коэффициент Пуассона, причем последний вычислялся также по данным непосредственных достаточно точных измерений поперечных и продольных относительных упругих деформаций мерзлых грунтов при действии продольных сжимающих усилий.

Для исследования упругих и пластических деформаций мерзлых грунтов и установления величин, характеризующих их коэффициенты, автором и при его участии было произведено около 20000 отдельных измерений. Результаты обработки этих измерений и общие из них выводы кратко излагаются ниже.

Модуль нормальной упругости Е кГ/см определялся при циклической нагрузке образцов мерзлых грунтов, повторяемой до установления постоянства упругих деформаций, а при анализе рассматривались средние величины не менее чем из 5 отдельных определений.

Опыты показали, что модуль нормальной упругости Е кГ/см для мерзлых грунтов в десятки и сотни раз больше модуля нормальной упругости грунтов немерзлых (£«3000-+300 ООО кГ/см) и величина его зависит от ряда факторов: состава мерзлых грунтов, их льдистости, величины отрицательной температуры и внешнего давления.

Основные опыты были проведены с тремя видами льдистых грунтов: мерзлым песком (с содержанием частиц фрак-

* Часть этих исследований была опубликована в сборниках СОПС АН СССР (см. Н. А. Ц ы т о в и ч, И. С. Вологдина, М. -Ul. Шейков [и др.]. Лабораторные исследования механических свойств мерзлых грунтов. Сб. I и П СОПС АН СССР, 1936), но большинство материалов вследствие начавшейся Отечественной войны 1941-1945 гг. осталось не опубликованным.

Рис. 95. Тёрмоизолятор к 150-тонному прессу, применявшийся при определении модуля нормальной уйругости мерзлых грунтов: У---давящий штамп пресса 150 Т\ 2--охлаждающий спирт; 5 -эбонит; 4-сталь; 5 - асбест; б -полка; 7 -штуцер с краном для выхода спирта (ставить на четырех стенках); S -кран; 5 ~ устанавливающий винт; -станина пресса; -латунь; 72 -дерево; 75 - воздушная прослойка; /4 - 4 отверстия в трубках для установки винтов; 15 - 2 отверстия для пропуска стержней зеркал Мартенса

7-1362