Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Трупак Н.Г. Замораживание грунтов в подземном строительстве

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
14.31 Mб
Скачать

прочность ледогрунтового ограждения должна быть выше, чем это может быть определено испытанием образцов.

Более поздние исследования пределов прочности на сжатие разны х замороженных грунтов были проведены Церингером; резуль­ таты этих исследований приведены в табл. 3.

Результаты определения пределов прочности на сжатие для грунтов одного из портов представлены в табл. 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

4

 

 

 

Составные части,

г

 

Предел прочности на сжатие

 

 

 

 

 

(кгс/см 2) при температуре

 

 

Грунт

 

 

 

 

 

 

замораживания,

°С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вода

песок

 

- 2 0

- 1 6

 

- 1 0

 

Остроугольный песок

 

 

 

 

 

 

141

 

 

 

 

 

водонасыщенный . . .

165

1000

 

 

133

 

87

 

 

насыщенный па

:|/4

124

1000

 

 

136

106

 

77

 

 

насыщенный на

х/ 2 . .

83

1000

 

 

109

62

 

52

 

Мелкий песок, поднятый земле-

165

 

 

 

185

 

 

 

 

черпалкой ...............................

~ .

1000

 

 

■ 163

 

142

 

 

Помещение, в котором проводили испытания грунтов, охла­

ждали до — 16° С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пределы прочности на сжатие замороженного песка в зависи­

мости от содержания воды в нем и крупности зерен песка

были

определены Креклером (табл. 5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

5

 

 

 

 

 

 

 

Предел прочности на сжатие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(кгс/см 2) при температуре

 

 

Грунт

 

 

 

 

 

замораживания, °С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

- 1 0

- 1 5

- 2 5

- 4 7

 

Чистый лед .............................................................................

 

 

 

 

 

 

_

18

_

37

 

Насыщенная водой чистая г л и н а ...............................

 

 

 

55

72

95

 

Насыщенный водой мелкий п е с о к ..........................

 

 

 

87

133

152

190

 

Насыщенный водой чистый кварцевый песок

.

20

 

120

200

 

Насыщенный водой средний и мелкозернистый

 

 

138

200

 

 

п е с о к ............................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н а

3/4 насыщенный водой мелкий песок . .

.

 

77

106

147

 

Н а

]/ 2 насыщенный водой мелкий песок . .

.

 

52

62

120

 

1 к г

песка крупностью 0 ,8 мм и

200 г

воды

 

 

77

 

 

 

 

 

1 к г песка той же крупности и 150 г

воды

 

 

17

 

 

.

 

1 кг песка той же крупности и

100 г

воды

 

---

17

 

Мелкий песок, насыщенный соляным раствором

 

124

188

 

Интересные опыты по определению пределов прочности на сжатие замороженных глин были проведены Грюном. Д ля своих опытов он изготовил из глины три кубика размерами 7 x 7 x 7 см. Д ва кубика подвергались охлаждению при температуре — 8° С в течение 3 недель. Третий кубик лежал в течение этого же промежутка вре­ мени в помещении с комнатной температурой и поэтому потерял

60

влагу . Затем кубики подвергались раздавливанию . Пределы проч­

ности на сжатие замороженных кубиков

оказались 37 и 38 кгс/см 2,

незамороженного 42 кгс/см 2. Эти опыты

показывают, что сопроти­

вление сжатию замороженной глины на

10% меньше по сравнению

с глиной, потерявшей влагу.

Предел прочности на сжатие незамороженной глины изменяется в зависимости от содержания воды. Т ак, например, глина с удельным

весом сухого

вещ ества

2,93 имела

следующие

пределы

прочности

на сжатие:

 

 

 

 

 

 

 

Влаж ность, % ...............................

3

И

12.3

14.6

23,2

26,9

Пределы

прочности

на сж а ­

 

 

 

 

 

тие, к г с / с м з ....................................

3 7,8

30,8

4 0 ,0

32,0

6,2

1,86

Таким образом, в результате замораживания прочность глины при высоком содержании влаги значительно увеличивается и при­ ближается к прочности незамороженной глины влажностью 3 — 15% .

На основании своих исследований Вальбрекер (W albrecker) предложил следующую формулу для определения пределов прочности на сжатие замороженных грунтов:

<гс = аѲ, кгс/см 2,

где а — постоянный коэффициент прочности грунта; Ѳ — температура охлаждения, °С.

Постоянный коэффициент прочности грунта (кгс/см 2) для разных грунтов равен следующим величинам:

Лед .........................................................................................................................

 

 

0 .7 — 0,8

Буры й уголь, насыщенный в о д о й ...................................................

1

Чистая гли н а, насыщенная водой ....................................................

1

Чистый песок с размерами зерен, мм:

 

0

, 8

.......................................................................................................................

1,5

0

, 5

.......................................................................................................................

1,9

0

, 2

......................................................................................................................

2,3

50% песка с размерами зерен 0 ,8 мм + 5 0 % глины .

2,5

М елкозернистый плывун ...........................................................................

2,6

Песок

...........................................................................................................................

 

2,7

Крупные

в а л у н ы ..................................................................................................

3,4

Г р а в и й ...........................................................................................................................

 

4,2

Песчаный

гравий .............................................................................................

4,8

Малые коэффициенты прочности а для льда, бурого угл я и чистой воды привели Вальбрекера к мысли, что понижение температуры грунта не окажет существенного значения на увеличение сопроти­ вления их сжатию. Следует также отметить, что прочность других замороженных грунтов, вычисленная по формуле Вальбрекера, резко отличается от прочности замороженных грунтов, полученных

врезультате опытов всех других исследователей.

ВСССР прочность замороженных грунтов определялась в лабо­ ратории чл.-корр. Н. А. Цытовича. Образцы грунтов, применяв­ шихся для испытания на сжатие, замораживали при заданной тем­ пературе и затем выдерживали их при этой температуре в течение

61

нескольких часов до испытаний. Предел прочности на сжатие опре­ деляли на кубиках замороженного грунта с ребрами 5 см. Результаты испытаний (средние арифметические из трех отдельных определений) сведены в табл. 6 и 7.

Грунт

Температура образца,°С

 

Песок

- 9 , 0

 

- 3 , 4

 

- 2 , 9

 

- 0 , 5

Пылеватый

- 1 0 , 3

песок

- 5 , 1

 

- 1 , 8

 

- 0 , 5

Грунт

Температу­ «Сра,

 

 

Глинистый

— 0 ,6

 

— 5,1

 

— 1 0 ,6

 

— 15 ,3

 

- 5

, 0

 

- 4 , 6

 

- 4

, 8

 

- 4

, 6

 

- 4 , 9

Весовая влажность, о/

Предел прочности сжатие,на

кгс/см8

Грунт

Температура образца,°С

 

 

 

 

 

/0

 

 

 

 

 

1 6 ,8

127

 

Глина

- 8

, 2

17 ,2

67

 

 

- 3

, 4

1 7 ,0

64

 

 

- 1

, 5

18,1

9

 

 

- 0

, 5

27,1

128

 

 

 

 

2 8 ,2

78

 

 

 

 

3 0 ,0

36

 

 

 

 

2 7,6

9

 

 

 

 

Весовая влажность, %

Предел прочности сжатие,на кгс/см2

Грунт

Температу­ °Сра,

 

 

 

1 1 .5

1 4 .3

Супесчаный

- 4 , 9

 

- 4 , 5

1 1 .7

5 6 .3

 

 

- 4 , 1

1 1 ,0

7 8 .8

 

 

- 5 , 1

11,1

9 6 .9

 

 

- 5 , 2

2 1 ,2

4 4 ,0

 

 

 

2 5 .8

4 0 ,8

 

 

3 0 .6

3 6 ,5

Пылевато­

- 4 , 7

3 4 .9

3 3 ,7

илистый

— 5 ,0

4 9 ,5

3 1 .0

 

— 4 ,6

 

 

 

- 4 , 9

Т а б л и ц а

6

Весовая влажность, %

Предел прочности на сжатие,

кгс/см 2

 

1 !

 

5 4 ,6

45

 

5 3 ,7

23

 

5 4 ,0

13

 

5 5 ,2

9

 

Т а б л и ц а

7

Весовая влажность, %

Предел прочности на сжатие,

кгс/см2

6 ,0

9,1

 

9

,3

4 8 ,0

1 1

,0

5 5 .5

11

.7

5 6,3

2 0

.8

3 9 .5

30

.1

3 0 ,2

3 6 ,5

27 .4

42

.1

26 .4

5 8 .2

26,1

Приведенные в таблицах данные

показывают, что наибольшей

прочностью

обладают

замороженные

песчаные

грунты,

наимень­

шей — глины. Промежуточные значения между

ними

занимают

супесчаные и суглинистые

грунты.

 

 

 

Пределы

прочности

на

сжатие льда составляю т 10 кгс/см 2 при

температуре — 15° С и 37 кгс/см 2 при температуре — 47° С.

Пределы прочности на сжатие замороженных песков и глин определяли в лаборатории кафедры «Строительство подземных соору­ жений и шахт» М осковского горного института.

62

Т а б л и ц а 8

Грунт

Пористость,

Весовая

С\

Сг

%

влажность, %

Песок средней крупности

38

1 0

,0

1 1

,2

17,1

 

 

16 ,7

21

,9

2 1

,5

 

 

22

,5

3 7

,6

2 1

,6

Пылеватый песок

42

8,1

2

.3

 

 

1 5

,0

8

,6

3 ,3

 

 

2 3

,0

11

,5

5 ,2

Глина

40

8

,0

5

,9

2

,0

 

 

1 4

,7

10

,2

3,1

 

 

2 4

,0

15,7

3 ,5

На основании этих исследовании предложены уравнения для определения пределов прочности насжатие а с замороженных грунтов:

для песков средней крупности

а с = С1 + С2 ]/Ѵ,

кгс/см 2;

 

 

 

 

для

пылеватых песков

 

 

 

 

и глин

 

 

 

 

 

 

 

 

°с = Ci + C2t,

кгс/см 2,

 

 

 

 

где Сг и С2 — коэффици­

 

 

 

 

енты, принимаемые в за­

 

 

 

 

висимости от

пористости Рис. 2 9 . График

зависимости

предела проч­

и влажности

грунта

со­

ности при одноосном

сжатии

замороженных

грунтов

от

температуры:

гласно

данным

табл.

8;

1 — насыщенный водой песок; г — глинистый песок;

t — температура

замора­

 

3 — глина

 

живания грунтов, °С.

 

 

 

 

 

На рис. 29 показано изменение предела прочности на одноосное

сжатие

замороженных грунтов.

 

 

 

Пределы прочности на сжатие замороженного и разрушенного до измельчения доломита определяли при сооружении гидротехни­ ческого тоннеля в горах Швейцарии. 34 образца доломита в виде цилиндров диаметром 70 мм и высотой 150 мм замораживали при температурах — 28, — 18, — 10, — 8 и — 4° С и разрушали с различ­ ными скоростями нагрузки: 5; 1 и 0,2 мм/мин.

Полученный при испытании замороженных образцов средний предел прочности на сжатие приведен в табл. 9.

При определении прочных размеров толщины стены ледогрунто­ вого ограждения допускаемое напряжение на сжатие грунта, заморо­ женного при температуре от 15 до 20° С, принимали равным 30 кгс/см 2.

63

Т а б л и ц а 9

 

Предел прочности

 

 

 

Предел прочности

 

на сжатие

(кгс/см 2)

 

 

 

на сжатие

(кгс/см2)

Температура, °С

 

при скорости

Температура, °С

 

при скорости

нагрузки,

мм/мин

нагрузки, мм/мин

 

5

 

0,2

 

 

 

5

1

0,2

— 2 8

99

 

 

От — 7

до

— 8

51

21

10

От — 17 до — 18

80

53

20

От — 4

до

— 5

41

9

- 1 3

62

45

12

 

 

 

 

 

 

Пределы прочности замороженных грунтов на растяжение. Со­ гласно опытам, ледяной стержень при испытании на растяжение под действием нагрузки 1 кгс/см 2 в течение 7 дней растягивался на 0,022 своей длины. Температура льда была близкой к нулю.

Было также установлено, что при нагрузке 1,5 кгс/см 2 удлинение образца льда достигало 0,0633 мм. Стержень разрывался при на­ грузке 2,5 кгс/см 2, растягиваясь на Vsooo своей длины. Предел проч­

ности на растяжение льда составлял

7

— 8 кгс/см 2.

 

Результаты исследований сопротивления

замороженных грунтов

на

растяжение при температурах

от

— 11

до — 15° С приведены

в

табл. 10.

 

 

 

 

 

 

 

Предел прочности растяжена­

2

Составные части грунта,

г

кгс/смние,

 

 

песок

глина

вода

 

 

 

 

 

 

!

 

1000

 

200

 

3 2 - 4 3

1000

165

 

2 5 - 3 4

1000

100

 

2 2 — 28

1000

50

 

3 ,5

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц~а

10

Составные части грунта, г

Предел прочности растяже­на

кгс/смние,2

 

 

песок

глина

вода

 

 

 

 

1000

10

 

1000

500

500

1 6 — 19

1000

1000

1 1 ,5 — 13

Песок, насыщенный водой, при температуре около — 12° С ока­ зывал сопротивление растяжению до 40 кгс/см 2, при избытке воды — до 30 кгс/см 2; при уменьшении содержания воды ниже состояния насыщения, например до 2/ 3, или 100 г на 1 кг песка, сопротивление растяжению изменилось в отношении 3 : 2 или в количественном выражении снижалось до 25 кгс/см 2. Смесь из 1 к г песка и 50 г (около Ѵз) воды оказывала очень слабое сопротивление: из восьми проб большая часть разруш алась уж е в момент укрепления их в при­ боре. Смесь глины с равным весом воды при температуре от — 11

до — 15° С

имела пределы прочности на растяжение 11— 13 кгс/см 2.

Брикет из

непрозрачного льда при той же температуре имел пре­

дел прочности на

растяжение 10 кгс/см 2. По другим исследованиям

предел прочности

на растяжение такого льда составляет 10—

19,5 кгс/см 2.

 

64

Результаты опытов по определению сопротивления замороженных грунтов на растяжение приведены в табл. 11.

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 11

 

 

Составные части

 

Предел прочности

 

 

на растяжение (кгс/см 2)

 

Грунт

грунта,

г

 

при температуре

 

 

 

 

замораживания,

°С.

 

 

 

 

 

 

 

вода

песок

- 2 0

—16

- 1 0

И л и ст ы й

...................................................

 

 

39

33

22

Остроугольный песок, насыщен-

 

 

 

 

 

ный водой:

 

 

 

 

 

полностью ..........................

165

1000

52

39

20

на

3/4 .........................................

124

1000

23

22

15

на

.........................................

83

1000

33

16

7

Смесь, состоящая из равных частей воды и глины, имеет почти такое же сопротивление растяжению, как и лед. Присутствие песка в смеси повышает прочность замороженного грунта. Сопротивление разрыву чистой жирной глины равно половине сопротивления насы­ щенного водой песка.

Предел прочности на растяжение незамороженной глины, по данным Терцаги, составляет в среднем 0,12 кгс/см 2. Таким образом, холод увеличивает сопротивление растяжению глины почти в 100 раз.

Сопротивление растяжению замороженных грунтов по аналогии с предыдущим зависит от температуры замораживания (с пониже­ нием температуры ее сопротивление увеличивается), гранулометри­ ческого состава (пески имеют большее сопротивление, чем, например, илистый грунт); с увеличением содержания воды в песке (до определенного предела) прочность его также увеличивается.

Пределы прочности на растяжение замороженных грунтов составляют х/з— их сопротивлений сжатию.

Как показано было выше, сопротивления разрыву замороженной горной породы значительно меньше сопротивлений их сжатию. Этот факт объясняется тем, что при сжатии замороженной горной породы твердые частицы породы сближаются между собой и вклю ­ чаются в работу — происходит упрочнение материала.

Наоборот, при растяжении замороженных горных пород внешняя нагрузка воспринимается только силами молекулярного притяжения между частицами породы, льдом и пленочной водой, т. е. силами, сопротивляющимися сдвигу.

Предел прочности льда на изгиб определялся проф. Скрамтаевым.

Испытанию

подвергались призмы с поперечными размерами

15 X

X 15 см и

длиной 120 см при расстоянии между точками

опоры

100 см. Призмы были изготовлены из чистого льда,-а также из смесей воды, песка и гравия. С целью выяснения влияния дерева как рабо­ чей арматуры проводили также опыты с замороженным грунтом, армированным деревом. Результаты этих испытаний приведены в табл. 12.

5 Н . Г . Т р уп ак

65

 

 

 

Состав смеси

 

Содержание %воды,

 

 

 

 

 

Вода

 

 

 

 

 

100

Вода +

песок

 

 

 

21

То же

 

 

 

 

 

Со О

 

 

 

 

 

 

Вода

+

песок

+

деревянная

арматура

30

при поперечном

сечении ее,

см2:

_

 

2 ,3 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ,9 2 ...................................................................

 

 

 

 

2 ,0 6 ...................................................................

 

 

 

Вода

+

песок

+

деревянная

арматура

20

при поперечном сечении ее, с м :2

_

 

2 ,7 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ,5 9 ...................................................................

 

 

 

 

2,61 ..............................................................

 

 

'.

Т а б л и ц а 12

Предел

прочности на изгиб би,

кгс/см 2

Примечание

Разруш а­ ющее усилие Р, кгс/см 2

18,4

Сопротивление 235 на сжатие

а с = 46 кгс/см 2

26,6

а с = 122 кгс/см2

570

38 ,5

сгс = 158 кгс/см 2

870

Разрушение происходило за счет

Р= 1000 растяжения ншк-

Р= 1020 них волокон и

Р= 1110 выдергивания

арматуры

Р= 1410

Р= 1420

Р= 1490

К ак и в предыдущих случаях, лед обладает наименьшим сопро­ тивлением изгибу (аи = 18,4 кгс/см 2). Сопротивление изгибу грунта повышается пропорционально содержанию воды в нем: при 21% <хи = 26,6 кгс/см 2, при 30% а и = 88,5 кгс/см 2. «Ледобетон» (вода % + песок + гравий) обладает еще болРе высоким сопротивлением, достигающим 47 кгс/см 2. Добавление к грунтам деревянной арматуры

увеличивает их прочность.

Изучением предела прочности замороженных грунтов на сдвиг

занимался М. Л . Ш ейков. Исследованию подвергались глинистый и супесчаный грунты со следующими характеристиками. Удельные веса соответственно 2,72 и 2,65 тс/м3, полные влагоемкости (т. е. влажности при насыщенности водой) — 43,8 и 25,7% . Механический

состав глинистого грунта:

частиц класса < 0 ,0 0 5

мм 36,4% , от 0,01

до 0,005 мм 4 9 ,8 % , более

крупны х — от 0,01

до

0,25 мм 13

,8 % .

Механический состав супесчаного

грунта: фракций

> 0 ,2 5 мм 3 9

,8 % ,

от 0,25 до 0,05 мм 28,7% ,

< 0 ,0 5

мм 31,5% . Объемный вес грунтов

при изготовлении образцов: глинистого — 1,7 тс/м3, супесчаного 2,04 тс/м3. Результаты определений пределов прочности заморожен­ ны х грунтов на сдвиг при различных температурах и влажности приведены в табл. 13.

66

Т а б л и ц а 13

 

Темпера­

 

Влаж ­

Предел

 

Темпера­

Влаж ­

Предел

Грунт

 

прочности

Грунт

прочности

тура, °С

 

ность,

на

сдвиг,

т у р а , °С

ность,

на сдвиг,

 

 

 

%

кгс/см 2

 

 

%

кгс/см 2

Г лини-

—0 ,4

 

4 5 ,5

 

3 ,7

Супес-

- 0 , 4

1 8 ,4

4 ,9

стый

— 1 .8

 

50 ,6

17 ,2

чаный

- 0 , 9

1 7 ,8

1 0 ,6

 

- 3 , 0

 

4 9 ,8

2 0 ,9

 

- 3 , 1

19,1

2 1 ,8

 

— 4 ,9

 

4 4 ,0

2 4 ,3

 

— 6,7

1 9 ,0

4 4 ,2

 

- 6 , 3

 

4 2 ,0

2 8 ,5

 

- 8 , 5

16 ,2

4 7 ,5

 

- 6 , 8

 

4 5 ,9

3 3 ,5

— 9 ,3

1 9 ,0

4 8 ,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 2 , 0

 

22 ,9

 

7,6

 

- 2 , 0

23 ,3

11 ,3

 

- 2 , 0

 

4 6 ,2

1 3 ,8

 

- 2 , 0

13 ,2

1 1 ,2

 

- 2 , 0

 

33,1

11 ,6

 

- 1 , 8

16 ,6

12,1

 

- 4 , 5 '

 

5 4 ,4

27,0

 

— 4 ,7

25,1

25,1

 

- 4 , 0

 

4 6 ,8

19 ,4

 

- 4 , 4

2 0 ,3

2 1 ,2

 

- 4 , 9

 

30 ,7

18 ,2

 

- 4 , 0

1 6,4

19 ,2

 

- 0 , 2

 

5 0 ,5

 

1 ,8

 

- 4 , 5

14,1

15 ,7

 

- 0 , 2

 

2 9 ,8

 

2 ,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Илистый

- 1 , 5

35,1

9 ,0

 

 

 

 

 

 

 

- 2 , 0

30 ,7

12 ,2

 

 

 

 

 

 

 

- 2 , 0

2 3 ,2

9 ,2

 

 

 

 

 

 

 

- 1 , 8

2 1 ,8

9 ,2

В

зависимости от температуры лед имеет следующие пределы

прочности на сдвиг

 

 

 

 

 

 

Температура,

9С . .

О

— 0 ,4

— 2,9

— 4 ,4

— 6,1

— 10,1

Предел

прочности

 

 

 

 

 

 

 

на сдвиг,

к гс/см 2

9,9

11,0

27,4

32,5

38,5

56,2

Предел прочности замороженных грунтов на сдвиг при кручении при более низких температурах, установленный Н. А. Цытовичем, приведен в табл. 14 и показан на рис. 30.

 

 

 

Т а б л и ц а 14

Грунт

Температура

Скорость возраста­

Предел прочности

образца, °С

ния нагрузки,

на сдвиг при кручении,

 

 

кгс/см2/мин

кгс/см*

Песок

— 11

1 , 4 - 1 , 5

4 7 ,6

 

- 1 0 , 5

1 , 4 - 1 , 5

4 7 ,7

 

- 2 , 6

— 15

24 ,4

Пылеватый

— 9 ,5

1 , 4 - 1 , 5

39,7

 

— 6 ,0

1 , 4 - 1 , 5

2 7,7

 

- 2 , 9

1 , 4 - 1 , 5

1 6 ,5

Глина

— 10

1 , 4 - 1 , 5

1 8 ,4

 

- 5

1 , 4 - 1 , 5

11 ,4

 

- 1 , 9

1 , 4 - 1 , 5

6 ,8

*

67

 

Пределы прочности замороженных грунтов на срезывание соста­

вляют 2 0 — 30%

от

пределов

прочности замороженных грунтов

на

одноосное сжатие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сопротивление

срезыванию

незамороженной

песчаной

глины,

по Терцаги, составляет

0,152

кгс/см 2,

желтой

глины с

удельным

весом 2,7 и пористостью

0,32

0,286 кгс/см 2. Сопоставляя

эти цифры

!

 

 

 

 

 

 

 

 

с данными

приведенной

выше

 

 

 

 

 

 

 

 

таблицы,

заключаем,

что проч­

 

 

 

 

 

 

 

 

ность замороженной глины

уве­

 

 

 

 

 

 

 

 

личивается

в

20 — 100

раз

по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сравнению

с

незамороженной.

% зо

 

 

 

 

 

Х2

 

 

Модуль Юнга и коэффициент

 

 

 

 

 

 

 

 

Пуассона.

Модули Ю нга

Е и

! го

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициенты П уассона р. для

 

 

 

 

 

 

 

 

различных замороженных грун ­

 

 

 

 

 

 

 

 

тов

при

температурах

от

± 0

I

 

 

 

 

 

3

 

до

— 10° С

при

н агрузках

от

ю

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5 кгс/см 2 определены Н. А. Цы-

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

товичем

и

Н . С. Вологдиной.

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зависимость

между

 

модуле Nt

О

-2

-8

-10

 

 

 

Ю нга

и

температурой

замора­

 

Температура, °С

 

 

 

 

 

живания может быть

выражена

Р и с. 3 0 . График

 

зависимости предела

 

общим уравнением

 

 

 

 

прочности на сдви г при кручении замо­

 

 

 

Е =

 

 

 

 

 

 

роженных грунтов

от

температуры:

 

 

 

a +

ß/,

 

 

 

 

1 — замороженный песок; 2

— замороженный

где а

и ß

— постоянные коэф­

пылеватый

грунт;

з

— замороженная

глина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фициенты

для

данного грунта;

 

t — абсолютное значение температуры замораживания, °С.

Уравнения

модулей

Ю нга,

а

такж е

полученные

значения

его

в зависимости от температуры замораживания сведены в табл. 15.

Модули

Ю нга

для

льда

(для температур

до — 3° С)

могут быть вы ­

числены

по формуле Крейгера:

 

 

 

 

 

 

 

Е — Ю4 ( 5 ,0 + 0,1 г), кгс/см 2.

Т а б л и ц а 15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Влаж ­

 

 

Е (кгс/см 2) при температуре,

Грунт

 

E = a + ß / , кгс/см 2

 

°С

 

ность,

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 7

- 4

- 1

Песок

 

22

Е =

ІО4 (0 ,5

+ 2 ,1 8 /)

 

9 2 200

26 800

Супесь

 

23

Е =

ІО4 (0 ,6

+ 0 ,8 0 /)

62 000

3 8 000

14 000

 

 

1 5 ,7

Е =

ІО4 (0 ,0 5

+ 0 ,7 5 /)

 

 

 

Пылевато­

26

Е =

1 0 4 (0 ,5

+ 0 , 1 1 / )

12 700

9 400

6 100

илистый

 

2 8 ,5

Е =

ІО4 (0 ,1 5

+ 0 , 3 6 / )

 

 

 

Глина

 

29

Е =

ІО4 (1,1

+ 0 ,2 4 /)

27 800

20 600

13 400

 

 

3 3 ,3

£ =

ІО4 (1,1

+ 0 , 2 0 / )

 

 

 

68

 

 

Т а б л и ц а

16

. Грунт

Влажность,

Коэффициент

%

Пуассона

и

Глина ..................................................................

33

0 , 4 - 0 , 5

 

Пылевато-илистый г р у н т ..........................

29

0 ,3 — 0 ,4

 

Супесчаный г р у н т .........................................

18

0 , 2 - 0 , 4

 

Л ед .......................................................................

0 ,3 — 0 ,5

 

В

своих опытах

Цытович

получил модуль Ю нга для льда не­

сколько

выше,

чем

модуль, вычисленный по формуле Крейгера.

Т ак ,

например,

при

тем-

QQQ

пературе

— 3° С

по

фор­

 

муле

 

Крейгера

Е =

 

- - 53 000

кгс/см 2,

а по

 

опытам

Цытовича

Е =

 

= 59 000 кгс/см 2.

 

Пуас-

 

Коэффициенты

 

сона

р

замороженных

 

грунтов при температурах

 

от — 1 до — 3° С по данным

 

тех же исследователей при­

 

ведены в

табл. 16.

 

 

В

лабораторных

усло­

-100

виях

были

выполнены

Температура, °С

экспериментальные работы

Р и с.

31 .

График

зависимости

предела

проч­

по определению

пределов

ности

на

сжатие

иловатой

глины

от темпе­

прочности на

одноосное

 

 

 

 

ратуры

 

 

 

 

 

 

сжатие

замороженной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

глины в

диапазоне температур от 0

до

— 170° С. Результаты иссле­

дований

показаны на диаграмме

(рис.

31).

Из

диаграммы

видно,

 

 

 

 

 

 

что

при понижении

тем­

 

 

 

 

 

 

пературы

глины

 

ниже

 

 

 

 

 

 

± 0 ° С

прочность

ее

пла­

 

 

 

 

 

 

номерно

повышается

и

 

 

 

 

 

 

своего

максимального

зна­

 

 

 

 

 

 

чения

(ос =

450

кгс/см 2)

 

 

 

 

 

 

достигает при

температуре

 

 

 

 

 

 

— 70 л - —80° С.

При

даль­

 

 

 

 

 

 

нейшем

понижении темпе­

 

 

 

 

 

 

ратуры

предел

прочности

 

 

 

 

 

 

на

сжатие

замороженной

 

 

 

 

 

 

глины остается постоянным.

 

 

 

 

 

 

Ри с. 3 2 .

График

зависимости

 

 

 

 

 

 

предела

прочности на растяж е­

 

 

 

 

 

 

ние

замороженных глины

(1)

 

 

 

 

 

 

и

ила

(2)

от

температуры

69

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ