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

представляется также интересным сопоставить величину модуля нормальной упругости для мерзлых грунтов с модулем упругости для льда. Последний по опытам автора при температуре 9 = = -1,5° С и сжимающем напряжении а=2 кГ/см равнялся £л = = 24 500 кГ/см\

При той же температуре и напряжении модуль упругости для мерзлых грунтов был равен:

Для песка (при Гс = 18,9%) ... -Бп=>36 500 кГ/см » пылеватого грунта (при 0=30,0%) ... £п=28 600 кГ/см » мерзлой глины (при Wc=S5,\%) ... £гл=73О0 кГ/см

Из сопоставления приведенных данных вытекает, что модуль упругости льда меньше модуля упругости для грунтов с жестким минеральным скелетом и значительно превосходит модуль упругости мерзлой глины, что можно объяснить лишь различным содержанием незамерзшей воды в мерзлых грунтах; конечно, мерзлые глины имеют ее наибольшее количество, что значительно уменьшает их упругость.

Коэффициент поперечной упругости (коэффициент Пуассона) определялся для тех же трех основных видов мерзлых грунтов: песка, пылеватого грунта (суглинка) и глины. Значение коэффициента Пуассона (равное отношению поперечной относительной упругой деформации к продольной упругой деформации при том же осевом напряжении) вычислялось по результатам непосредственных измерений величин упругих относительных деформаций - продольных и поперечных, а также по известной из теории упругости формуле

= 4-1. (V.4)

где G - модуль сдвига, определяемый при испытании на кручение цилиндрических образцов мерзлого грунта; Е - модуль нормальной упругости, определяемый при испытании на сжатие.

Таблица 29 Значения коэффициента Пуассона для мерзлых грунтов

Полученные двумя методами значения коэффициента Пуассона были близки между собой.

Результаты непосредственных определений коэффициента Пуассона для мерзлых грунтов приведены в табл. 29.

Приведенные данные указывают на значительное влияние температуры 0 на коэффициент Пуассона я для мерзлых грунтов, который прИ 0->О° приближается по величине к 0,5 (как для идеально пластичных тел), а при более низких температурах - к значениям для твердых тел.

§ 3. Упругие деформации слоистой толщи мерзлых грунтов

При возведении сооружений на вечномерзлых грунтах в естественных условиях ниже подошвы фундаментов почти всегда залегает слоистая толща грунтов. Отдельные слои мерзлых грунтов могут быть испытаны и таким образом получены коэффициенты, характеризующие их деформативные свойства. Однако возникает вопрос, как перейти к определению общей деформируемости толщи мерзлых грунтов при известных характеристиках отдельных слоев. Для решения этой задачи были поставлены специальные экспериментальные исследования.

Целью экспериментальных исследований деформируемости слоистых напластований мерзлых грунтов и было установлецие основных положений для перехода от показателей деформируемости отдельных слоев мерзлых грунтов к оценке деформируемости всей слоистой толщи как в случае сплошной, так и местной нагрузки.

В настоящем параграфе остановим наше внимание лишь на рассмотрении влияния вязко-пластичных прослойков глины и льда на упругие деформации твердомерзлой толщи грунтов.

Было поставлено несколько серий опытов по исследованию упругих свойств слоистых мерзлых грунтов:

1-я серия - определенрте модуля упругости при испытании призм мерзлого грунта, состоящих из отдельных слоев, резко отличных по деформируемости;

2-я серия - испытание призм мерзлого водонасыщенного песка с различной величиной сплошных прослойков чистого льда;

3-я серия - вдавливание штампов (действие местной нагрузки) в мерзлые грунты.

1. Схемы образцов (I, II, III) 1-й серии опытов показаны на рис. 97.

По схеме I изучались упругие деформации при сжатии двухслойной призмы мерзлого грунта, состоящей из мерзлого песка и из мерзлой глины; по схеме II призма мерзлого песка имела в середине слой мерзлой глины, а по схеме III призма мерзлой глины имела в середине слой мерзлого песка.

Размеры призм и прослойков, а также места установки тензометров для измерения деформаций (на базе в 10 см) показаны на рис. 97.

При циклической нагрузке определялась общая упругая деформация призм мерзлого грунта на среднем участке их высоты (10 см), по величине которой и вычислялся средний для всей призмы модуль нормальной упругости Ещ.

Результаты опытов приведены в табл. 30.

Глина

Рис. 97. Схемы расположения слоев грунта при исследовании упругих деформаций образцов мерзлых грунтов (серия 1-я)

Таблица 30

Значения модуля нормальной упругости Ет по опытам со слоистыми мерзлыми грунтами (серия 1-я)

Если известен модуль упругости отдельных слоев мерзлых грунтов, то суммарный модуль упругости слоистой толщи легко определить, приравняв общую упругую деформацию слоистого грунта сумме упругих деформаций его отдельных слоев. Тогда среднюю величину модуля нормальной упругости слоистой толщи мерзлых грунтов Ет (в случае одномерной задачи) можно определить по формуле