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

(V.5)

где Аг~ мощность отдельных слоев мерзлого грунта; Ei - модуль нормальной упругости для отдельных слоев мерзлой толщи грунтов.

Если вычислить Ет, например по схеме (для призмы мерзлого песка с прослойком в 1 см мерзлой глины при а=2 кГ/см и 0 = = -1,7° С) по формуле (V.5):

; 30 300 кГ1см

40 700 8900

И сравнить с экспериментально найденной величиной £11= = 30100 кГ/см (см. табл. 30), то увидим, что они имеют весьма близкие значения.

Рис. 98. Схемы (I, II и III) расположения сплошных прослоек льда в призмах мерзлого песка (серия 2-я)

Точно так же вычисление среднего модуля упругости Еп для других схем напластований мерзлых грунтов (в случае одномерной задачи) по формуле (V.5) дает результаты, достаточно близкие к экспериментальным.

Отметим, что применение других зависимостей для вычисления среднего модуля нормальной упругости для слоистых напластований грунтов при сплошной равномерно распределенной нагрузке, например, формул приведения отдельных слоев к толщине «эффективного слоя», применяемых в дорожном деле, дает значительно худшие (несопоставимые с экспериментом) результаты.

2. Схемы (I, II, III) образцов 2-й серии опытов по определению модуля нормальной упругости мерзлого песка со сплошными прослойками чистого льда, показаны на рис. 98.

кроме того, в этой же серии опытов производились многочисленные определения модуля нормальной упругости чистого льда при сжатии перпендикулярно поверхности замерзания и температуре образцов льда 0= -1,5 и 0 = -5,0° С. В этой серии опытов было произведено около 300 определений модуля нормальной упругости мерзлого песка с прослойками льда и только чистого льда; при этом определялась также и величина установившейся скорости относительных деформаций как средняя из большого числа (около 30) отдельных измерений.

Было получено, например, что для образцов мерзлого песка с прослойкой льда в 10 мм (схема I, рис. 98) при 9= -1,5° С и а= = 3 кГ/см средняя установившаяся скорость деформаций е = = 0,0000054 1/мин, а при той же температуре, но при а=4 кГ/сму е = 0,0000144 1/мин\ тогда как для образцов по схеме III (с двумя прослойками льда в 5 и 25 мм) найдено, что при 0= -1,5°С и а= = 2 кГ/см 6 = 0,0000065 1/мин, а при а=3 кГ/см и той же температуре е= 0,0000155 1/мин.

Приведенные данные показывают, что развитие пластических деформаций слоистых мерзлых грунтов почти целиком зависит от мощности ледяных включений.

Обобщенные (средние) результаты определения модуля нормальной упругости для мерзлого песка, льда и мерзлого песка с ледяными прослойками приведены в табл. 31.

Таблица 31

Результаты опытов по определению модуля нормальной упругости (ЕкГ/см) слоистых мерзлых грунтов (серия 2-я)

Отметим, что если сравнить экспериментально найденные средние значения величин модуля нормальной упругости слоистых мерзлых грунтов с результатами вычислений их по величинам модулей нормальной упругости отдельных слоев мерзлого песка и льда по формуле (V.5), то получим отклонение вычисленных величин от найденных опытом,от 1 до 2,5%, что показывает на практическую применимость выражения (V.5).

3. Схемы 3-й серии опытов с мерзлыми грунтами по исследованию упругих деформаций мерзлых грунтов (однородных и слоистых) при вдавливании (действии местной нагрузки) показаны на

рис. 99, при этом опыты 1-3 были поставлены с однородными мерзлыми грунтами (песком, глиной и льдом), а 4 и 5 со слоистыми напластованиями мерзлых грунтов: опыт 4 (мерзлый песок с Wc = = 23,57о со слоем сплошного льда толщиной 10 мм на глубине, равной половине ширины квадратного жесткого штампа, т. е. на глубине 25 мм при Э= - 1,8ih9= - 1,6°С) и опыт 5 с двухслойным мерзлым грунтом (верхний слой -мерзлый песок с "0 = 25,1% толщиной, равной половине ширины штампа, и нижний слой - мерзлая глина с влажностью Тс = 53,8% при температуре 9 = = -1,2° С).

Упругие деформации мерзлой толщи грунтов под действием местной нагрузки определялись при напряжении на грунт от 4 до 50 кГ/см.

Опыт 4

Опыт 5

Рис. 99. Схемы опытов по определению упругих свойств мерзлых грунтов при испытании на вдавливание (серия 3-я)

Анализ экспериментальных данных показал, что для мерзлых грунтов при давлениях, по крайней мере до 10 /сГ/сж, и температуре порядка -1°С зависимость между давлением и упругой деформацией в случае действия местной нагрузки с полным обоснованием может приниматься линейной.

Опыты этой серии также позволили экспериментально проверить применимость к мерзлым и вечномерзлым грунтам (для вычисления среднего модуля слоистой толщи мерзлых грунтов и величины их упругих деформаций при действии местной нагрузки) метода эквивалентного слоя Н. А. Цытовича (впервые предложенного автором в 1934 г. и значительно развитого в последующие годы) *.

Приравнивая величину упругой деформации мерзлого грунта со средним модулем нормальной упругости упругой деформации полупространства под действием местной нагрузки (по формуле Буссинеска - Шлейхера), получим выражение для упругого эквивалентного слоя (/1э)у*.

{К)у = ( 1 1X2) о) /FT (V.6)

* Н. А. Цытович. Расчет осадок фундаментов, как функции времени, свойств грунта и размеров фундаментов. Изд. ЛИСИ, 1934, а также см. сноски на стр. 26; 42 и Н. А. Цытович, И. И. Черкасов. Определение коэффициента сжимаемости грунтов по результатам вдавливания штампов. «Основание, фундаменты и механика грунтов», 1970. jNb 6.