Навигация:
Главная → Все категории → Фундаменты

Общие сведения о реологии и нелинейности деформирования грунтов


Общие сведения о реологии и нелинейности деформирования грунтов

Как уже отмечалось выше, грунтам оснований свойственны реологические процессы, проявляющие себя через ползучесть скелета грунта и консолидацию. Ползучесть скелета грунтов объясняется перегруппировкой структурных агрегатов и грунтовых частиц, выражающейся в постепенном разрущении сначала менее прочных, а затем более прочных структурных связей, возникновением новых связей коллоидной и молекулярно-контактной природы, проявляющихся вследствие сближения частиц грунта в процессе деформирования в зонах с большими напряжениями; консолидация сопровождается вытеснением воды и воздуха из пор в менее напряженные области или на поверхность грунтового массива.

Рассматривая деформирование образцов грунта при сдвиге под действием внешней нагрузки различной интенсивности в течение определенного промежутка времени, можно, построив соответствующие графики, получить семейство кривых ползучести (рис. 2.25).

Рис. 2.25. Деформации грунта во времени при различных стадиях ползучести

Анализируя эти графики, можно выделить два типа деформаций: мгновенные у и развивающиеся во времени, или деформации ползучести уе1.

Характер деформаций ползучести зависит от внешней нагрузки. При нагрузке, не превышающей предела длительной прочности, происходит постепенное уменьшение интенсивности нарастания деформаций ползучести и этот этап деформирования называют стадией затухающей ползучести (кривая / на рис. 2.25). На этой стадии процесс разрушения ранее существовавших структурных связей компенсируется образованием еще большего числа новых связей, вследствие чего и происходит затухание деформаций.

При нагружении образца внешней нагрузкой, вызывающей появление напряжений, незначительно превышающих предел длительной прочности, процесс деформирования протекает иначе, а именно: деформации ползучести растут во времени с постоянной скоростью и этот этап деформирования называют стадией установившейся ползучести (кривая 2). На этой стадии деформирования устанавливается равновесие между количеством разрушающихся связей, сопровождающееся потерей прочности и образованием новых связей. Это и вызывает постоянный рост деформаций ползучести.

Если внешняя нагрузка вызывает появление напряжений, существенно превышающих предел длительной прочности, то процесс деформирования переходит в стадию прогрессирующего течения, при которой наблюдается увеличение скорости роста деформаций ползучести (кривая 3). Эта стадия сопровождается интенсивным разрушением существовавших связей, а образующееся количество новых водно-коллоидных и молекулярно-контактных связей незначительно, вследствие чего эта стадия ползучести всегда заканчивается разрушением.

В целях исключения появления значительных незатухающих осадок и разрушения оснований в грунтах допускается только первая стадия деформирования — стадия затухающей ползучести. Для математического описания закона деформирования скелета грунта в стадии затухающей ползучести используют теорию наследственной ползучести.

Рис. 2.26. Зависимость между интенсивнрстями напряжений и деформаций при объемном напряженном состоянии

Решения нелинейной теории упругости позволяют более рационально проектировать фундаменты тяжелых сооружений, испытывающих большие нагрузки (дамбы, плотины и др.), и фундаменты обычных зданий, расположенных на малосжимаемых грунтах (плотные пески, глины, суглинки
в твердом и полутвердом состоянии). Нелинейную теорию упругости применяют для расчета оснований, которые способны при больших нагрузках испытывать незначительные деформации, однако она не позволяет учитывать режим нагружения и предысторию деформирования.

Необходимо отметить, что использование теории ползучести и нелинейной теории упругости при проектировании оснований фундаментов приводит к очень сложным математическим зависимостям: в первом случае — к линейным интегродифференциальным уравнениям, во втором — к нелинейным дифференциальным уравнениям, аналитическое решение которых в общем случае невозможно. Однако применение численных методов (конечных разностей и конечного элемента) с использованием ЭВМ позволит получать инженерно приемлемые результаты.

Линейной теории ползучести и линейной теории упругости присущи ограничения и недостатки, о которых упоминалось выше, поэтому в последнее время делаются попытки создания общей теории деформирования оснований на основе теории нелинейно деформируемого упругоползучего тела, представляющей собой синтез двух упомянутых теорий.

Использование уравнения для практических расчетов приведет к нелинейным интегродифференциальным уравнениям, решение которых возможно только с помощью современных ЭВМ.



Похожие статьи:
Фундаменты глубокого заложения

Навигация:
Главная → Все категории → Фундаменты

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум