Структурно - фазовая деформативность грунта.

_{Грунты являются трехфазными системами, включающими сложную минерально-дисперсную составляющую, воду и атмосферный воздух.}

_{Применение к расчету грунтов общей теории напряжений и законов механики сплошной среды требует соответствующего обоснования.}

_{Дело в том, что в дисперсных телах (скелет грунта) внешняя нагрузка передается от одной частицы к другой лишь через точки контакта частиц, которые в большинстве случаев расположены или случайным образом или по некоторой структурной сетке, поэтому напряжения и размеры реакций частиц зависит от формы и размера частиц.}

_{Герсеванова и другие доказали, что случайный характер направлений и величина некоторых усилий между частицами, ввиду малостей размеров частиц, вполне может быть усреднен , а неточность в определении напряжений при этих упорядочениях очень незначительно.}

_{Гораздо большую неопределенность в перераспределении усилий и деформаций вносит различие механических характеристик частиц и разнообразие (….) связей, особенно (….) воды при наличии глинистых частиц.}

_{Поэтому (….) особенности грунтов является то, что разные по (…..) частиц при одних и тех же напряжениях деформируются по разному.}

_{Твердые частицы из водостойких, неразмокаемых горных пород. Они , как правило, при напряжениях, содвигаемых обычными сооружениями, испытывают упругие деформации, подчиняются закону Гука (для одномерной задачи);}

₍₁₎

_Где:

_{Е- модуль упругости данной горной породы, МПа}

_{δ- относительное удлинение}

_{Ϭ- нормальные напряжения, МПа}

_{Частицы из неводостойких горных пород, глинистые агрегаты при мелких влажностях, растительные частицы подчиняются законам упруго – пластическим деформациям:}

_{(……………….)}

_{Например, влажные глинистые текстуры и водно - коллоидные связи между ними характера (….) ползучести или вязкими (……..) по законам, (…) (то есть с учетом реологических свойств частиц и связей):}

₍₂₎

_Где:

_{Ϭ(t) – (……..)значение напряжений;}

_{Е (….) – модуль деформации при (…….) приложении нагрузки (упругая составляющая деформации системы);}

_{t – текущее время;}

_{to- время приложения нагрузки;}

Ϭ(t_o) – (………….);

Δt_o- время действия приложенной нагрузки.

_{- ядро ползучести, характеризующее скорость ползучести при постоянном напряжении, относительно к единице действующего давления; определяется экспериментально.}

_{Проблема состоит в том, что во влажных грунтах, включающем глинистые частицы, все виды деформаций действуют одновременно.}

_{Кроме того, новейшие исследования доказали, что гипотеза о не сжимаемости воды в порах грунта подтверждается не во всех случаях, так же, как и возможность пренебрежения сжимаемости твердых водостойких частиц (………..)}

₍₃₎

_{(……………….)}

Структурно - фазовая деформотируемость грунтов.

_{Определение напряжений в грунтах является значительно более сложной задачей, чем в сплошных средах по той причине, что: при действии внешней нагрузки отдельные компоненты (фазы) грунтов по-разному сопротивляются силовым воздействиям и по-разному деформируются, что является главнейшей особенностью напряженно-деформированного состояния грунтов.}

_{Кроме различия в деформируемости жидкой и твердой фаз грунта, следует учитывать и то, что деформируемость разных минеральных частиц, по - разному зависит от времени, в каких-то частичках при деформации ползучесть проявляется больше, чем в других. Поэтому деформируемость грунта, как (………….).}

_{Рассмотрим общий случай зависимости относительной деформируемости ε от нормального напряжения Ϭ для грунта в целом.}

Точка с– точка разрыва структурных связей в грунте.

σ_c- структурная прочность грунта. В этой точке разрываются кристаллизационные структурные связи.

Точка а – начало проявления пластических сдвигов.

I– зона линейных деформаций.

Если в т. анагрузку снять, то в т.Одиаграмма не вернется, т.к. в грунте накапливаются остальные деформации.

- предел пропорциональности. – напряжение, при котором деформации еще остаются линейными. При дальнейшем увеличении нагрузки нарастают необратимые пластические сдвиги.

а-b– зона пластических деформаций здесь соответствует (IIстадия - стадия пластических деформаций или сдвигов грунта.)

При увеличении напряжений до , грунт переходит в предельное напряженное состояние, при этом сдвиги грунта нарастают практически без увеличения нагрузки.

Наступает IIIстадия – стадия прогрессирующего течения.

В общем виде зависимость между относительными деформациями и напряжениями:

(1)

α_с- коэффициент пропорциональности, обратный модулю упругости (как для упругих сред)

(2)E– модуль упругости Юнга.

МПа

_{Так как Е очень велико, то αс- очень мало, поэтому значимость 1-го слагаемого в деформации грунтов очень не велика;}

α₀- параметр, учитывающий общий характер зависимости деформаций от напряжений.

β- коэффициент, учитывающий боковую деформацию грунта.

E₀- модуль общей деформации.

r - эмпирический коэффициент.r=0…1

m – эмпирический параметр.m =0…1

r, m- могут быть подобраны путем обработки экспериментальных данных для любого грунта.

В стадии I действует принцип линейной деформируемости: формально ε от Ϭ зависят линейно, хотя грунт и не упругое тело (имеется δ_ост на графике). Однако эта формализация даст право в зоне I применять теорию линейной – деформируемости.

Рассмотрим характерные значения rи mи вид зависимостей (7.1) для разных стадий загружения.

Т.к. и, то(4)

Для стадии I:m = 1r = 1

- закон Гука.

(5) – закон линейно-деформированного состояния грунта на Iстадии деформации.

На IIстадии деформация описывается формулой (4).

Стадии напряженного состояния грунтов при приложении уплотняющей нагрузки.

1. При приложении уплотняющих нагрузок в грунте возникают напряжения, вызывающие перемещение точек основания. Сложность описания формы зависимости между напряжениями и деформацией происходит от того, что грунт является сложной 3-х фазной средой, каждая из фаз при данном напряжении ведет себя по-разному.

2. Различные фазы грунта при одной и той же нагрузке находятся на разных стадиях напряж.-деформир. состояния – от упругих до прогрессирующего течения.

δ- относительная деформация

σ - нормальные напряжения