Введение к работе
Изучение особенностей деформирования мерзлых грунтов ' при различных механических воздействиях имеет большое значение для расчета устойчивости фундаментов сооружений . При этом важной задачей является определение длительных деформаций мерзлых грунтов, сопоставимых со сроком службы сооружений.
В настоящее время благодаря работам Н.А. Цытовича, С. С. Вялова, Ю.К. Зарецкого, С.Э. Городецкого, Н.К. Пекарской, А.Г. Бродской, Е.П. Шушериной, Л.Т. Роман, Э.Д. Ершова, Б.А. Савельева и др., а также зарубежных исследователей: Andersland, Ladany, Carbee, Fish, Roggensak, Morgenstern и др. накоплен большой экспериментальный материал и сделаны теоретические обобщения о характере и закономерностях деформирования мерзлых грунтов в зависимости от различных факторов и разработаны методы прогноза дли-тельной деформации.
Как правило, существующие прогнозные методы основаны на использовании технических теорий ползучести или кинетических представлений о процессе разрушений. Они предполагают, что экспериментально установленные закономерности деформирования является неизименными в течение всего прогнозного времени. Подобнее допущение может приводить к существенным ошибкам в расчетах. Поэтому необходимо изучать особенности деформирования мерзлых грунтов в зависимости от целого комплекса факторов, влияющих на ползучесть : состава и свойств грунтов, их температуры, вида напряженного состояния, режима нагружения, величины и времени воздействия нагрузки.
Целью настоящей работы является изучение влияния режима нагружения при штамповых и сдвиговых испытаниях на деформирование мерзлых грунтов и протекающие при этом структурно - текстурные преобразования для прогноза длительной деформации.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
разработать методику исследований деформирования мерзлых грунтов при различных режимах нагружения для штамповых и сдвиговых испытаний, включая изучение структурно - текстурных преобразований;
выявить закономерности деформирования мерзлых грунтов в зависимости от режима нагружения при различных значениях
параметров, влияющих на ползучесть (состав и свойства грунтов, температура, напряжение);
- изучить особенности структурно текстурных преобразований
мерзлых грунтов при ступенчатом и однократном приложении
нагрузки;
- сопоставить результаты прогноза длительной деформации
мерзлых грунтов в условиях ступенчатого иоднократного нагружения
по различным расчетным методикам.
Научная новизна заключается вследуюшем:
1. Разработана комплексная методика исследований деформирова
ния мерзлых грунтов, состоящая из штамповых и сдвиговых испытаний
при ступенчатом и однократных режимах нагружения, а также
исследования протекающих при этом структурно - текстурных преоб
разований.
-
Установлено влияние режима нагружения на деформирование мерзлых грунтов при различных видах испытаний. Показано, что ступенчатое нагружение приводит к меньшему на 20-30% значению общей деформации по сравненниею с данными испытаний при однократном приложении нагрузки. При этом большое влияние оказывают состав и свойства грунтов, а также температура, давление и количество ступеней нагружения.
-
Выявлены особенности структурно - текстурных преобразований в мерзлых грунтах при ступенчатом и однократном приложении нагрузки. Режим нагружения оказывает влияние на сепень уплотнения грунта, дифференциацию ледяной и минеральной состовляющих грунта, на развитие физико - химических процессов.
4. Показано, что при использовании расчетных методов
длительных деформаций мерзлых грунтов необходимо учитывать
влияние режима нагружения. Наряду с применением общепринятых
прогнозных расчетов покаЯано возможность использования методов
напряженно - и температурно - временных аналогий.
5. Предложены способ повышения несущей способности мерзлых
грунтов как оснований сооружений посредством их предпостроечного
уплотнения ступенчато - возрастающей нагрузкой и конструктивное
предложение по его осуществлению.
Практическая значимость работы. Разработанная комплексная методика исследований мерзлых грунтов, включающая в себя как изучение механических и физико - химических процессов при деформировании грунтов, так ипрогнозные расчеты может быть
использовано при исследовании мерзлых грунтов на стадии инженерных изысканий.
Даны практические предложения о повышении несущей способности мерзлых грунтов посредством предпостроечного нагружения фундаментов сооружений ступенчатой нагрузкой.
Личный вклад автора
В ходе исследований автором самостоятельно были освоены методы по изучению процесса деформирования при разных режимах нагружения и структурно-текстурных преобразований. Лично проведено около 200 штаиповых и сдвиговых испытаний мерзлых грунтов как кратковременных, так и длительностью от 1 до 30 суток при различных температурных условиях от -2 до -12С, выполнено более 150 определений плотности и влажности грунтов. Для изучения преобразования микростроения мерзлых грунтов а процессе деформирования сделано и проанализировано около 60 реплик. Изменение структуры порового пространства было изучено на 14 образцах.
Апробация работы. Основные положения диссертации апробированы на XVIII, XIX научных конференциях аспирантов и молодых ученых геологического факультета МГУ (Москва, 1990, 1991 г), а также на заседании Научного Совета по криологии Земли (Пущино, 1994 г).
За время работы по данной теме автором опубликовано 3 научных статьи, 1 статья находится в печати.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы из /АР наименований. Изложена на
Похожие диссертации на Влияние режима нагружения на деформирование мерзлых грунтов
