25. Условие проявления ползучести скрыто пластичных глинистых грунтов.

Скрытопластичные глинистые грунты в отличие от пластичной разновидности переходят в состояние длительного деформирова­ния (ползучести) лишь при преодолении касательными напряже­ниями некоторой определенной величины касательных напряже­ний τ_lim (рис. 8.2,), названных Н. Н. Масловым порогом ползуче­сти. Специальными исследованиями было выявлено, что порог ползучести зависит от величины структурного сцепления грунта С_с и угла внутреннего трения φ_w при той или иной величине плот­ности-влажности грунта. Величина порога ползучести определяет­ся по зависимости

τ_lim= p∙tgφ_w+C_c

Если жесткие структурные связи в глинистом грунте отсутствуют (нарушенная структура), т.е. С_с = 0, зависимость приобрета­ет вид

τ_lim= p∙tgφ_w

Рис. 8.2.

Зависимость относительной скорости ползучести (течения) от

касательных напряжений для глинистых грунтов:

б — скрытопластичной разновидности

Ус­ловия проявления ползучести скрытопластичных глинистых грун­тов применительно к величине действующих на грунт касатель­ных напряжений:

τ > τ_lim= p∙tgφ_w+C_c

τ > S_w= p∙tgφ_w+C_c + Σ_w

Реологическая модель Бингама-Шведов: вязкопластичное тело переходит в состояние вязкопластического течения лишь после преодоления некоторого предельного напряжения сдвига:

V_o =[(τ- τ_lim) /ŋ]d,

где v₀ - скорость перемещения поверхности толщи, имеющей мощность d под воздействием касательного напряжения τ; τ_lim - величина касательного напряжения, при достижении которой начинается процесс ползучести, именуемая «порогом ползучести»; ŋ - коэффициент вязкости грунта, яв­ляющийся характеристикой, отражающей свойства грунта быстрее или медленнее давать деформацию сдвиговой ползучести при прочих равных условиях.

Скрытопластичные гли­нистые грунты в процессе их ползучести обладают способностью изменять свою прочность в результате постепенного разрушения жестких структурных связей, обусловливающих структурную про­чность грунта С_с. Поэтому длительная прочность скрытопластичных глинистых грунтов рассматривается в зависимости от наличия или отсутствия деформаций ползучести. Если деформации ползучести практически отсутствуют, т. е. τ < τ_lim, длительная прочность грун­та S_∞ может быть принята равной полной величине его начальной S₀ сдвиговой прочности:

S_∞= S₀= p∙tgφ_w+C_c + Σ_w

Если деформаций ползучести не удается избежать, что обычно наблюдается при τ > τ_lim, то длительная прочность определится как

S_∞= S₀= p∙tgφ_w+ Σ_w

26. Влияние ползучести на величину показателя консолидации н.Н. Маслова.

В механике грунтов степень влияния ползучести скелета грунта на процесс его консолидации обычно связывается с двумя основными факторами: природной уплотненностью (консистенцией) грунта и степенью его водонасыщения.

Следует отметить, что степень влияния фильтрационных процессов и ползучести скелета грунта на про­цесс его консолидации (при любой степени водонасыщенности) отчетливо прослеживается по результатам лабораторных испыта­ний на образцах — близнецах грунта — различной высоты, но в одинаковых условиях их дренирования. Если полученные резуль­таты не зависят от h, делается однозначный вывод, что процесс консолидации целиком определяется ползучестью скелета грунта.

В противном случае проявляется как фильтрационная консолида­ция, так и ползучесть скелета грунта. Эта особенность была использована (Н.Н.Маслов, 1949 г.) для прогноза времени консолидации грунтовых оснований сооружений. Сущность мето­дики заключается в следующем. Известно, что согласно теории фильтрационной консолидации, когда полностью не учитывает­ся влияние ползучести скелета грунта, имеет место весьма важное соотношение, при котором время уплотнения двух слоев пропор­ционально квадрату отношения их мощностей:

t₂=t₁∙[h₂/h₁]²

где t₁ и t₂ — время консолидации образцов грунта высотой h₁ и h₂₂ соответственно.

В реальном случае, когда на процесс консолидации грунта вли­яет ползучесть его скелета, это пропорциональность нарушается и формула приобретает иной вид:

t₂=t₁∙[h₂/h₁]ⁿ

где п — показатель консолидации, принимающий значения в пределах 0< п<2. Если n = 0, то это чистая ползучесть и время консолидации не зависит от мощности слоя грунта. Если n = 2, то это только фильтрационная консолидация.

Определение величины показателя консолидации п выполня­ется по результатам испытания на консолидацию двух образцов различной высоты. Тогда применительно к одной и той же степе­ни их уплотнения (пористости, влажности) находят t₁ и t₂, а затем и величину п по формуле

n=[ln(t₂/t₁)]/ [ln(h₂/h₁)]

Очень часто этот показатель оказывается близким к n = 1,5.

Применительно к прогнозу консолидации реального слоя грунта мощностью Н_сл, уплотнение которого происходит в идентичных условиях дренирования и нагружения (р=const), в соответствии с данной методикой используется формула

T_сл=t[H_сл/h]ⁿ

где T_сл и t — соответственно время, требуемое для достижения одной и той же степени уплотнения реального слоя мощностью H_сл и образца грунта высотой h.

Следует заметить, что показатель консолидации n примени­тельно к его использованию для прогноза времени консолидации реальных слоев грунта значительной мощности оказывается доста­точно грубой характеристикой и может быть рекомендован лишь для ориентировочных расчетов. Это объясняется зависимостью величины этой характеристики от стадии процесса консолидации и, в частности, от того, что процессы фильтрационной консоли­дации по-разному проявляются в образцах малой высоты (лабора­торный опыт) и слоях грунта значительной мощности.

27. Сопротивляемость сдвигу жестких глин. Формула и график функции S_p=f(p).

жесткие глинистые грунты

К этой группе относятся почти все коренные (до четвертичного возраста) глинистые породы, характеризующиеся, как правило, повышенной прочностью за счет их высокой плотности и цементации. Силы связности Σ_w за счет процессов старения коллоидов во времени переходят в жесткие структурные связи и оказываются ничтожными по сравнению с силами структурного сцепления Сс. Угол внутреннего трения для коренных пород практически не зависит от влажности.

Выражение сопротивляемости сдвигу жестких глинистых грунтов имеет вид

S_p=p∙tgφ + Cc.

p-норамальное напряжение по площадке сдвига.

Угол внутреннего трения для таких грунтов обычно составляет 17.. .30°, а структурное сцепление Сс - 0,06.. .0,3 МПа (0,6.. .3,0 кгс/см² ).

Графическая зависимость S_P = f(p) для жестких глинистых грунтов имеет вид:

Зависимость сопротивляемости сдвигу жесткой глины от нормальных напряжений