31. Реологические процессы в грунтах и их значения

Грунты оснований при весьма длительном действии нагрузок проявляют свойства деформирования во времени (ползучести) или изменения во времени их напряженного состояния (релаксация).

Реологические процессы в грунтах – это релаксация напряжений и деформации ползучести. Основные факторы, обусловливающие протекание реологических процессов во времени, – это перестройка структуры грунтов (с разрывом старых и образованием новых структурных связей) и возникновение и развитие микротрещин.

Кривые незатухающей (а) и затухающей (б) ползучести

Различают затухающую и остановившуюся ползучесть и незатухающую или прогрессирующую ползучесть.

Оа – мгновенная деформация

В 1 стадии (отр. ab) (затухающей ползучести) происходит уменьшение существующих микротрещин, причем наблюдается уплотнение грунта.

Во 2 стадии (отрезок bc) (пластично-вязкого течения) происходит перестройка структуры при практически неизменном объеме грунта, причем нарушение существующих жестких или полужестких структурных связей полностью компенсируется возникновением новых водно-коллоидных и молекулярно-контактных связей, а протекающая вязкая деформация обусловливает новую структуру, все менее сопротивляющуюся действию внешних сил.

На 3 стадии (отрезок cd) (прогрессирующего течения) увеличивается объем грунта и уменьшается общее его сопротивление вследствие появления новых микротрещин, которые вместе с имеющимися дефектами и микротрещинами продолжают расти, обусловливая все ускоряющуюся деформацию, приводящую грунт в хрупкое разрушение или в вязкое течение, сопровождающееся выдавливанием его в стороны от нагруженной поверхности.

Реологические процессы растянуты во времени на десятки лет.

На основании кривой ползучести различают характерные показатели грунта: мгновенную, временную и длительную прочности.

R_cж0– мгновенная прочность соответственно мгновенного сопротивления грунта в начале загружения

R_сжt - временная прочность. Прочность изменяется во времени.

R_сждл – длительная прочность. Прочность наименьшего предела при релаксации грунта.

32. Физические причины, обуславливающие протекание основных реологических процессов в грунтах

Физические причины ползучести в полной мере пока еще не вскрыты. При увеличении напряжений в жестких связях между частицами грунта возникают усилия, под дей­ствием которых постепенно разрушаются менее прочные, а за­тем и более прочные связи. В результате этого процесса в грунте появляются дефекты (микротрещины между частица­ми). Однако одновременно в этих и соседних местах возникают вследствие сближения отдельных частиц (при сжатии и сдвиге) новые водно-коллоидные и молекулярно-контактные связи. По­этому грунт не разрушается, а лишь получает большие дефор­мации. Если к нескольким образцам одного и того же грунта при­ложить различную сдвигающую нагрузку, то относительная де­формация будет развиваться во времени по стадиям:

1)В стадии затухающей ползучести возникают микротрещины, но одновременно образуется значительно большее количество новых связей и увеличивается сопротивление разрушению су­ществующих связей вследствие развивающихся деформаций.

2)В стадии установившейся ползучести наблюдается равнове­сие между прочностью грунта, теряемой в результате разруше­ния связей, и прочностью, приобретаемой грунтом вследствие возникновения водно-коллоидных и молекулярно-коитактных связей. Этим обусловливается пластично-вязкое течение, в про­цессе которого изменяется структура грунта, при этом посте­пенно уменьшается сопротивляемость образца грунта разруше­нию и наступает стадия прогрессирующего течения.

3)В стадии прогрессирующего течения количество дефектов в связях все увеличивается, а возникновение новых связей иногда уменьшается, поскольку на этой стадии в ряде случаев наблюдается увеличение объема образца грунта. Прогресси­рующее течение при неизменном напряженном состоянии всегда заканчивается разрушением.