книги / Прогноз осадок сооружений с учётом совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций

Второй образец (/?=2,07 г/см3) обжимался до уровня изотропного

обжатия в 1,0 МПа с последующей разгрузкой до 0,1 МПа и повторным

нагружением до 0,6 МПа. Чисто девиаторное нагружение велось до разрушения.

Положительная дилатансия также наблюдалась на последних ступенях чисто

девиаторного нагружения (рис. 1.18). Разрушение обоих образцов наступало при

одной и той же интенсивности касательных напряжений гг 0,736 МПа.

Испытания двух пар образцов ненарушенной структуры верхнеказанских

глин твердой консистенции показали, что изотропное обжатие до 1,0 МПа не

приводит к увеличению прочностных параметров. Это можно объяснить тем, что

на массив грунта когда-то действовало давление, равное 1,0 МПа или

превосходящее его.

Прочностные параметры, полученные для монолитов, оказались

значительно выше прочностных параметров искусственных образцов при тех же

начальных значениях плотности-влажности. Так, угол внутреннего трения

больше на 10-12°, сцепление у монолитов больше, чем сцепление у паст в 3-5 раз

Такое различие в прочностных параметрах можно объяснить тем, что у паст во

время приготовления сформировались лишь водно-коллоидные связи. Наличие \

монолитов жестких кристаллизационных связей определило характер т

деформирования. Так, фаза течения при приближении к предельном}

напряженному состоянию была слабо выражена. Разрушение наступало внезапно

с образованием трещин и взаимным смещением верхней и нижней части

образца, тогда как у паст была ярко выражена фаза течения и бочкообразование р

предельном состоянии образца. При гидростатическом обжатии монолито

помимо объемной деформации наблюдались и деформации формоизменения

(см. рис. 1.17 1.18). Это свидетельствует об анизотропии свойств, вызванны;

слоистостью или неоднородностью структурирования в пространстве. Конечнс

при выемке монолита из скважины происходит его неизбежное разуплотнение

нарушение начального напряженного состояния, но все равно сохраняете:

структура связей, текстурные особенности грунта.

Напряженно-деформированное состояние грунтов в природном залегани]

формируется в процессе нагружения массива, что накладывает отпечаток н;

характер деформирования грунтов под внешней нагрузкой от сооружения

Данные особенности будут в дальнейшем учитываться при расчетах осадо]

сооружений методом конечных элементов.

1.5.Методика определения начального напряженного

состояния массива грунта

Как отмечалось выше, процесс формирования напряженно

деформированного состояния массива грунта существенно сказывается н

деформационных и прочностных свойствах грунтов. Проблема определени

начального напряженного состояния массива и его учет при прогнозе осадо]

сооружений наиболее актуальны при проектировании тяжелых сооружений

таких, как реакторные отделения АЭС, элеваторы, высотные здания и т.д. Мноп

проблем возникает и при строительстве сооружений рядом с существующими

зданиями. Разность осадок в данных случаях строго регламентирована, и

превышение предельно допустимой разности может привести к аварийным

ситуациям. Немаловажным при определении начального напряженного

состояния является вопрос о степени уплотнения грунтов. В зависимости от

коэффициента переуплотнения грунты могут быть нормально уплотненными или

переуплотненными. Коэффициент переуплотнения определяется по формуле

где <Jd напряжения, действовавшие когда-то в грунте от давления

предварительного уплотнения Рс; <тА - природные напряжения, <тА = уН\ у -

удельный вес грунта, Н - глубина рассматриваемой точки. Если К ^ - 1, то грунты

нормально уплотненные, при Кпу> 1 - переуплотненные.

Если грунты основания были переуплотнены ранее: в ледниковый период,

в результате высыхания, под действием вышележащих слоев грунта, смытых

впоследствии, то построенные на таких грунтах сооружения могут иметь

небольшую осадку при нагрузках, не превышающих давление предварительного

уплотнения.

Впервые вопрос о переуплотнении глинистых грунтов был рассмотрен в

Работе К. Терцаги и Р. Пека [45]. Дальнейшее развитие проблема нашла

Через 5 и 20 минут снимались показания приборов, измеряющих

вертикальную осадку штампа и боковое давление в камере прибора в условиях

компрессии.

Нагружение в условиях компрессии велось до значения вертикального

напряжения <7/, превосходящего давление предварительного уплотнения на 0,3-

0,4 МПа. После чего проводилась разгрузка до сг/= 0,05 МПа по условию

компрессии. Измерение показало, что поровое давление по торцу образцов

составляет 4-5% от величины максимального вертикального напряжения <7;.

На рис. 1.19 представлены результаты испытаний образца грунта,

приготовленного из пасты красно-коричневой глины. До начала испытаний

образец имел влажность IV=23}9% и удельный вес у= 19,6 кН/м3 Давление

предварительного уплотнения, при котором образец уплотнялся в течение трех

суток, составляло Рс~ 0,95 МПа. Из рис. 1.19,а видно, что скорость деформации

е; возрастает с каждой ступенью нагрузки и достигает своего максимального

значения при нагрузке, равной давлению предварительного уплотнения. При

дальнейшем нагружении скорость деформации постепенно убывает'. Секущий

модуль деформации Ес (см. рис. 1.19,б) убывает с каждой ступенью нагрузки и

становится минимальным в точке, соответствующей давлению предварительного

!

уплотнения. Поровое давление Uw (рис. 1 ;20) имеет небольшой скачок при

давлении, равном Рс. Величина порового давления составляет 3% от величины

Рс. Ввиду небольшой величины поровое давление при испытаниях монолитов

эешено было не измерять.

вертикальной нагрузки. Зависимость горизонтальных напряжений сг2 в образце

от вертикальных G\ при нагрузке и разгрузке показана на рис. 1.21,а. В момент

достижения Рс на графике зависимости сг2= f(< J i) наблюдается небольшой

перелом. Этот же перелом есть и на графике зависимости вертикальной

деформации ej от вертикального напряжения <Т/ (рис. 1.21,6). Касательный

модуль Ек уменьшается с увеличением вертикальных напряжений а*7 (см. рис.

1.22,6) и резко уменьшается при достижении давления предварительного

уплотнения. Коэффициент бокового давления £ ПРИ нагружении сначала

уменьшается до какой-то постоянной величины, а затем начинает возрастать

(рис. 1.22,а). При разгрузке коэффициент бокового давления грунта £ возрастает

на каждой ступени разгрузки и становится больше единицы. Как видно из

приведенных графиков, давление предварительного уплотнения фиксируется

довольно точно. Аналогичная картина наблюдалась и во всех других опытах при

разных давлениях предварительного уплотнения.

Отработанная методика применялась при испытании монолитов. Как

угмечалось выше, монолиты были представлены, начиная с глубины 1,0 м от дна

сотлована строящейся Татарской АЭС до глубины в 40,0 м. Грунты представляли

юбой верхне- и нижнеказанские глины твердой консистенции.

По изложенной выше методике была сделана попытка определить

ычальное напряженное состояние в различных точках массива грунта. Для этого

[асть парных образцов, вырезанных из одного монолита или из монолитов,