RU2343448C2 - Defining method of bearing capacity and setting of soil foundation and peat bed - Google Patents
Defining method of bearing capacity and setting of soil foundation and peat bed Download PDFInfo
- Publication number
- RU2343448C2 RU2343448C2 RU2007100206/28A RU2007100206A RU2343448C2 RU 2343448 C2 RU2343448 C2 RU 2343448C2 RU 2007100206/28 A RU2007100206/28 A RU 2007100206/28A RU 2007100206 A RU2007100206 A RU 2007100206A RU 2343448 C2 RU2343448 C2 RU 2343448C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- peat
- under
- soil
- stamp
- flexible
- Prior art date
Links
- 0 CCC(C1)*11SC*C1=C Chemical compound CCC(C1)*11SC*C1=C 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам определения осадок и несущей способности по прочности и устойчивости грунтовых оснований и торфяных залежей в различных фазовых состояниях от внешней силовой нагрузки под конструкциями зданий, сооружений, а также под движителями транспортных средств. Используется в области строительства, конкретно - при расчете оснований и работающих на них конструкций различной гибкости и формы.The invention relates to methods for determining sediment and bearing capacity for strength and stability of soil bases and peat deposits in various phase states from external power load under the structures of buildings, structures, as well as under movers of vehicles. It is used in the field of construction, specifically - in the calculation of foundations and structures working on them of various flexibility and shape.
Известен способ определения несущей способности и осадок торфяной залежи, заключающийся в установлении ее физико-механических характеристик: влажности, степени разложения торфа, вида (низинный, верховой) и типа залежи, в расчете величины создаваемого через штамп среднего давления рср, соответствующего моменту фазового перехода торфяной залежи под штампом из одного состояния в другое с характерными процессами роста осадок торфа под штампом, снижения прочности и возможной потери устойчивости залежи в целом, при этом по мере роста давления на залежь устанавливают фазу «условно мгновенной» деформации торфа, фазу уплотнения или «условно мгновенного» деформирования залежи до момента достижения начальной первой «критической» нагрузки (ркрI), соответствующей предельно длительной несущей способности залежи (рA), фазу исчерпания несущей способности залежи при достижении предельно критической по прочности нагрузки , соответствующей временной несущей способности залежи (рB), причем величину рA и рB определяют по эмпирической зависимости общего вида , где AA,B - быстродействующее упругое сопротивление торфа погружению штампа контакта площадью F, равное АA,B=0,04 МПа - для низинной залежи; АA=0,023 МПа, АB=0,02 МПа - для верховой залежи, ВA=37,5 (Н/см), ВB=90 (Н/см) - для низинной залежи; ВA=10,5 (Н/см), ВB=74 (Н/см) - для верховой залежи, (ВA,B·П)=(Пτcp·S)=Т - сопротивление торфа срезу по периметру П штампа; S - осадка штампа; τcp - напряжение среза торфа по периметру штампа в соответствии с моделью работы основания под местной нагрузкой Фусса-Винклера, а осадку определяют: под абсолютно жестким плоским штампом по формулам Sш=рср/С, где «коэффициент постели» равен , Е≈0,68 МПа - модуль упругости торфяной залежи; под жестким цилиндром - по зависимости , где D - диаметр цилиндра; Р - внешняя нагрузка; в - ширина пятна контакта цилиндра; под эллипсоидом - по зависимости , где η=0,8 - коэффициент, учитывающий гибкость эллипсоида; D1 и D2 - величина главных осей эллипсоида, при этом максимальное контактное давление под эллипсоидом равно , под цилиндром - , а среднее давление контакта под эллипсоидом равно , под цилиндром - [1].There is a method of determining the bearing capacity and sediment of a peat deposit, which consists in establishing its physical and mechanical characteristics: moisture, degree of decomposition of peat, type (lowland, high) and type of deposit, in calculating the value created through a medium pressure stamp p cf corresponding to the moment of phase transition peat deposits under a stamp from one state to another with characteristic processes of growth of peat sediment under a stamp, a decrease in strength and a possible loss of stability of the deposit as a whole, while as the pressure increases tions on deposit set phase "conditionally instantaneous" peat deformation phase seals or "conditionally instantaneous" deformation reservoir until incipient first "critical" load (p KPI) corresponding to the maximum long-term load bearing capacity deposits (p A), phase exhaustion bearing capacity deposits when reaching the ultimate critical load strength corresponding to the temporary bearing capacity of the reservoir (p B ), and the value of p A and p B is determined by the empirical dependence of the General form where A A, B - high-speed elastic resistance of peat to immersion of a contact stamp with area F, equal to A A, B = 0.04 MPa - for a lowland deposit; A A = 0.023 MPa, A B = 0.02 MPa for the upstream deposit, B A = 37.5 (N / cm), B B = 90 (N / cm) for the lowland deposit; In A = 10.5 (N / cm), In B = 74 (N / cm) - for the upstream deposit, (In A, B · П) = (Пτ cp · S) = Т - peat resistance along the perimeter P stamp; S - draft stamp; τ cp is the peat shear stress along the perimeter of the stamp in accordance with the model of the foundation under local Fuss-Winkler load, and the sediment is determined: under an absolutely rigid flat stamp according to the formulas S w = p cf / C, where the “bed coefficient” is , E≈0.68 MPa - modulus of elasticity of the peat deposit; under a rigid cylinder - depending where D is the diameter of the cylinder; P is the external load; in - the width of the contact spot of the cylinder; under an ellipsoid - depending where η = 0.8 is a coefficient taking into account the flexibility of the ellipsoid; D 1 and D 2 - the magnitude of the main axes of the ellipsoid, while the maximum contact pressure under the ellipsoid is under the cylinder - , and the average contact pressure under the ellipsoid is under the cylinder - [one].
Недостатком известного способа определения несущей способности и осадок торфяной залежи является то, что он базируется на эмпирических расчетных зависимостях А.Хаузейля и С.С.Корчунова, полученных в результате анализа многочисленных опытов по сжимаемости торфяных залежей под нагрузкой, при этом эти формулы работают для абсолютно жестих штампов, как правило, малого размера (в≤d≈0,5…1 м), когда определяющую роль начинает играть периметр штампа, от которого напрямую зависят срезающие напряжения τср. Эмпирические формулы не позволяют с высокой точностью определять параметры несущей способности залежи и ее осадки в зависимости от ее фазовых состояний и основных физико-механических характеристик: угла φ внутреннего трения, с - удельного сцепления, объемного веса γ0 торфа.A disadvantage of the known method for determining the bearing capacity and sediment of a peat deposit is that it is based on the empirical calculated dependencies of A. Housauil and S. S. Korchunov, obtained as a result of analysis of numerous experiments on the compressibility of peat deposits under load, while these formulas work for absolutely hard dies, as a rule, of small size (in ≤d≈0.5 ... 1 m), when the perimeter of the dies begins to play a decisive role, on which the shear stresses τ cf directly depend. Empirical formulas do not allow one to determine with high accuracy the parameters of the bearing capacity of a deposit and its precipitation depending on its phase states and basic physical and mechanical characteristics: angle φ of internal friction, c - specific adhesion, bulk density γ 0 peat.
Известен способ определения несущей способности и осадок грунтового основания и торфяной залежи, заключающийся в установлении физико-механических характеристик: угла φ внутреннего трения, с - удельного сцепления, γ0 - объемного веса однородного по глубине грунтового основания и торфяной залежи, расчете величины среднего прикладываемого к основанию через плоский жесткий гладкий штамп шириной (вкр) критического размера внешнего давления (рср), соответствующего моменту фазового перехода основания из одного состояния в другое с характерными процессами роста осадок, снижения прочности и возможной потери устойчивости в целом и определяющего несущую способность плоскодеформируемого основания, расчете осадок штампа при рассмотрении схемы работы грунтового основания как «линейно деформируемого полупространства», а торфяной залежи - как модели Фусса-Винклера «местных упругих деформаций», когда внешнему среднему давлению противодействует сопротивление волокон торфа растяжению и срезу Т=(ВА,И П) по периметру П штампа и упругое сопротивление р=АA,B торфа сжатия под штампом, а среднее давление длительной (рA) и временной (рB) несущей способности торфа определяют по формуле рА,B=AA,B+(BA,BП/F), где F - контактная площадь штампа, ВA,B - коэффициенты, определяющие сопротивление Т среза по периметру штампа шириной в, отличающийся тем, что грунтового основания несущую способность определяют для средних давлений межфазового перехода его состояния: - предельно критического, - критического, - предельного, pкр1 - «первой критической» нагрузки, - давления «условно мгновенной» упругой деформации грунта, а осадки грунта S определяют по формулам теории упругости при средних давлениях рср≤ркрI, действующих на линейно деформируемое полупространство, при этом для торфяной залежи несущую способность определяют по среднему давлению: для «условно мгновенной» упругой деформации как ; для начальной «первой критической» нагрузки - , где - давление предела структурной прочности при сжатии; для предельно критического по прочности и устойчивости состояния - при - краевом предельно критическом давлении и - максимальном предельно критическом давлении на противоположном конце зоны сдвигов вблизи центра штампа на границе его контакта с упругим ядром уплотнения торфа ненарушенной структуры, а для максимального сопротивления торфа срезу по периметру штампа величина среднего давления составляет величину , при этом краевое предельно критическое давление под жестким цилиндром на грунтовом основании равно , а для торфяной равно давлению предела структурной прочности на сжатие под центром цилиндра [2].There is a method of determining the bearing capacity and sediment of a soil base and peat deposits, which consists in establishing the physical and mechanical characteristics: angle φ of internal friction, s - specific adhesion, γ 0 - volumetric weight of a soil base and peat deposit uniform in depth, calculating the average value applied to the base through a flat smooth hard stamp width (in cr) of the critical size of the external pressure (p avg) corresponding to the time base of the phase transition from one state to another with character processes of sediment growth, decrease in strength and possible loss of stability in general, and determining the bearing capacity of a plane-deformable base, calculation of stamp sediments when considering the operation of a soil base as a “linearly deformable half-space”, and a peat deposit as a Fuss-Winkler model of “local elastic deformations” when the external average pressure is counteracted by the resistance of the peat fibers to tensile and shear T = (V A, I P) around the perimeter P of the stamp and the elastic resistance p = A A, B of the compression peat under the stamp and the average pressure of the long-term (p A ) and temporary (p B ) peat bearing capacity is determined by the formula p A, B = A A, B + (B A, B P / F), where F is the contact area of the stamp, V A , B - coefficients that determine the resistance T of the cut along the perimeter of the stamp with a width of b , characterized in that the soil base bearing capacity is determined for the average pressure of the interphase transition of its state: - extremely critical, - critical, - limit, p kr1 - "first critical" load, - pressure of the "conditionally instantaneous" elastic deformation of the soil, and soil sediment S is determined by the formulas of the theory of elasticity at medium pressures p cp ≤ p crI acting on a linearly deformable half-space, while for peat deposits the bearing capacity is determined by the average pressure: for "conditionally instant "Elastic deformation as ; for the initial “first critical” load - where - pressure limit structural strength in compression; for an extremely critical state in terms of strength and stability - at - marginal critical pressure and - the maximum critical pressure at the opposite end of the shear zone near the center of the stamp on the boundary of its contact with the elastic core of the peat seal of the undisturbed structure, and for the maximum resistance of peat to shear along the perimeter of the stamp, the average pressure is while the marginal critical pressure under a rigid cylinder on a soil base is , and for peat the pressure limit of structural compressive strength under the center of the cylinder [2].
Недостатком известного способа является недостаточная точность определения параметров несущей способности торфяных залежей в момент межфазовых переходов их состояния, т.е. величин и . Известные зависимости позволяют определять несущую способность с большой точностью только осушенных торфяных залежей, характеризующихся высоким углом внутреннего трения. Известный способ не позволяет определять несущую способность грунтовых и торфяных оснований под гибкими и жесткими цилиндрическими, эллипсоидными (сферическими) и тороидальными штампами, а также не позволяет оценивать в запредельных фазовых состояниях осадки грунта и торфа. Оценка величины осадок грунта и торфа упругого уплотнения: для грунта - по модели «линейно деформируемого полупространства» (по формуле Шлейхера-Егорова-Польшина) и для торфа - по модели «местных упругих деформаций» Фусса-Винклера (через «коэффициент постели» С), - производится с низкой точностью, что связано с введением в эти зависимости ориентировочных (как правило, нормативных) значений вводимых коэффициентов: ω - формы и жесткости штампа, С - «коэффициента постели», Е - модуля деформации, µ - коэффициента относительной поперечной деформации (Пуассона). Формулы для определения осадки грунта распространяются только на плоские подошвы штампов, при этом величина давления (начальное «первое критическое») в известных зависимостях для расчета осадок грунта в конце фазы упругого уплотнения, как показывают последние исследования [3], принимается примерной, не превышающей нормативные значения СНиП 2.02.01-83*. Понятие «средний» размер плоского жесткого гладкого штампа в предложенном способе не конкретизировано и он принимается по ширине, за единичную величину, условно равную ≈1 м. В действительности, как критический размер, ширина штампа в расчетных зависимостях должна быть уточненной в зависимости от физико-механических характеристик основания.The disadvantage of this method is the lack of accuracy in determining the parameters of the bearing capacity of peat deposits at the time of interphase transitions of their state, i.e. quantities and . Known dependencies make it possible to determine the bearing capacity with high accuracy of only drained peat deposits characterized by a high angle of internal friction. The known method does not allow to determine the bearing capacity of soil and peat substrates under flexible and rigid cylindrical, ellipsoidal (spherical) and toroidal dies, and also does not allow to evaluate the precipitation of soil and peat in transcendental phase states. Estimation of soil and peat deposits of elastic compaction: for soil - according to the “linearly deformable half-space” model (according to the Schleicher-Egorov-Polandina formula) and for peat - according to the “local elastic deformations” Fuss-Winkler model (through the “bed coefficient” C) , - is produced with low accuracy, which is associated with the introduction of approximate (as a rule, normative) values of the input coefficients in these dependencies: ω - stamp shape and stiffness, C - “bed coefficient”, E - deformation modulus, µ - relative transverse strain coefficient uu (Poisson). Formulas for determining soil settlement apply only to flat soles of dies, while the pressure (initial “first critical”) in the known dependencies for calculating soil sediments at the end of the elastic compaction phase, as recent studies [3] show, is taken as approximate, not exceeding the standard values of SNiP 2.02.01-83 *. The concept of the "average" size of a flat hard smooth stamp in the proposed method is not specified and it is taken in width as a unit value, conditionally equal to ≈1 m. In reality, as a critical size, the stamp width in the calculated dependencies should be specified depending on the physical mechanical characteristics of the base.
Технический результат по предлагаемому способу определения несущей способности и осадок грунтового основания и торфяной залежи, заключающемуся в установлении физико-механических характеристик по глубине однородного основания: угла φ внутреннего трения, с - удельного сцепления, объемного веса γ0, деформируемого гладким штампом разной формы критического размера (шириной вкр, диаметром dкр), в расчете величины среднего прикладываемого к основанию через штамп давления (рср), соответствующего моменту фазового перехода основания из одного состояния в другое с характерными процессами роста осадок, снижения прочности и возможной потери устойчивости основания в целом, расчете осадок при рассмотрении схемы работы грунтового основания как «линейно деформируемого полупространства», а торфяной залежи как модели «местных упругих деформаций» Фусса-Винклера, когда давлению рср противодействует сопротивление Т торфа растяжению и срезу по периметру штампа и упругое сопротивление р=АА=АВ торфа сжатию под штампом, а давление длительной (рА) и временной (рВ) несущей способности торфа определяют по формуле рA,B=А+(ВП)/F, где F - площадь контакта штампа с основанием, В - коэффициент, определяющий сопротивление Т=ВП срезу торфа по периметру П штампа, определении по расчетным зависимостям в основании под полосовым, прямоугольным и круглым штампами значений среднего контактного, краевого и пикового: предельно критического давления (, , ), критического (, , ) и предельного давления (, , ), давления «первой критической» нагрузки (, , ), давления «условно мгновенной» упругой деформации грунта и торфа , соответствующих границам фазового перехода состояния грунта и торфа под нагрузкой плоского штампа «критических» размеров, а также плоского узкого полосового штампа (при постоянной площади F=const загрузки) и плоского прямоугольного, квадратного (круглого) штампа со стороной при сокращении его длины вкр(dкр)≤l≤∞, установлении давления структурной прочности основания на сжатие и растяжение по зависимости , определении несущей способности оснований под жестким цилиндром с учетом потери структурной прочности, и контактного давления - под цилиндром в грунте и - под цилиндром в торфе, достигается тем, что для грунта критический размер контакта полосового штампа определяют по зависимости для торфа - где , - компоненты горизонтального нормального и касательного напряжения в нижней точке линии сдвига зон сдвиговых (пластических) деформаций (СПД) от стреловидных эпюр контактных напряжений в зоне СПД при давлении и , временная несущая способность торфа под плоским жестким полосовым штампом как величина предельно критического давления равна при предельно критическом давлении под краем штампа и максимальном предельно критическом давлении на границе контакта зон СПД с упругим ядром уплотнения ненарушенной структуры вблизи центра штампа , а величина коэффициента , давление долговременной несущей способности торфа определяют как при давлении р2т=с·cosφcos2φ под краем штампа и максимальном давлении на границе контакта зон СПД с упругим ядром уплотнения торфа под центром штампа, а величина коэффициента ; под абсолютно гибким гладким полосовым штампом длиной l=∞ несущую способность и осадку основания определяют для границ межфазовых переходов: для максимально упругого состояния по зависимости - для грунта, где - среднее давление, действующее на оболочку гибкого штампа и соответствующее критическому давлению под центром гибкого штампа (в очаге развития зоны СПД), при максимальном секторе полуконтакта грунта со штампом , по зависимости - для торфа при , при этом упругую осадку грунтового и торфяного оснований определяют как , где µ и Е - упругие константы; для «первой критической» нагрузки - для грунта при и - для торфа при , при этом осадку грунтового и торфяного оснований при «первой критической» нагрузке определяют как ; для предельного состояния грунта - , для предельно критического состояния торфа , при этом Ψпр=Ψкрп.т=φ, а стрелу прогиба грунта и торфа в этих состояниях под гибким штампом определяют как , для временной несущей способности (рВ) торфа осадка жесткого полосового штампа , для длительной несущей способности (рА) торфа осадка , причем несущую способность оснований под гибким полосовым штампом конечной длины l (при вкр=const) определяют по зависимости , где , ; ; f=1-cosΨ, a для узких гибких штампов (при F=const) - из выражения , где М=в·ркв, pкв - среднее давление под квадратным гибким штампом, , , при этом в предельно критическом состоянии для торфов несущая способность под гибким штампом различной длины (при вкр=const) определяют как , под узким гибким штампом (при F=const) давление , осадку под квадратным гибким штампом (при l=вкр), соответствующую межфазовым состояниям грунта и торфа, определяют по зависимостямThe technical result of the proposed method for determining the bearing capacity and sediment of a soil base and peat deposit, which consists in establishing physical and mechanical characteristics along the depth of a homogeneous base: angle φ of internal friction, s - specific adhesion, bulk density γ 0 , deformable with a smooth stamp of various shapes of critical size (width kr diameter d cr), in calculating the amount of medium applied to the substrate through a pressure stamp (cf. p), corresponding to the moment of the phase transition from a one base state to another with characteristic processes of sediment growth, decrease in strength and possible loss of stability of the base as a whole, calculation of sediments when considering the operation of the soil base as a “linearly deformable half-space”, and peat deposits as a model of “local elastic deformations” by Fuss-Winkler, when cf. counteracts the pressure p T peat resistance to tension and shear on the die perimeter and the elastic resistance p = a a = a B peat compression under the die and the pressure prolonged (p a) and time (p B) of the carrier sposobnos and peat is determined by the formula r A, B = A + (VI) / F, where F - area of contact of the stamp with a base, B - coefficient determining resistance T = VI slice peat perimeter P stamp determination of the calculated relationships in the base under strip, rectangular and round stamps of mean contact, boundary and peak values: extremely critical pressure ( , , ), critical ( , , ) and ultimate pressure ( , , ), pressure of the “first critical” load ( , , ), pressure of "conditionally instantaneous" elastic deformation of the soil and peat corresponding to the boundaries of the phase transition of the state of soil and peat under the load of a flat stamp of "critical" sizes, as well as a flat narrow strip stamp (with a constant area F = const load) and a flat rectangular, square (round) stamp with side while reducing its length in cr (d cr ) ≤l≤∞, setting the pressure of the structural strength of the base to compress and stretch according to , determination of the bearing capacity of the bases under a rigid cylinder, taking into account the loss of structural strength, and contact pressure - under the cylinder in the ground and - under the cylinder in peat, is achieved by the fact that for the soil the critical contact size of the strip stamp is determined by the dependence for peat - Where , - components of the horizontal normal and tangential stresses at the lower point of the shear line of shear (plastic) deformation zones (SPD) from swept plots of contact stresses in the SPD zone at pressure and , the temporary bearing capacity of peat under a flat hard strip stamp as the value of the ultimate critical pressure is at extreme critical pressure under the edge of the stamp and maximum extreme critical pressure at the interface between the SPD zones and the elastic core of the undisturbed structure near the center of the stamp , and the value of the coefficient , the pressure of the long-term bearing capacity of peat is defined as at a pressure of p 2t = s cosφcos2φ under the edge of the stamp and the maximum pressure at the interface between the SPD zones and the elastic core of peat compaction under the center of the stamp, and the coefficient ; under an absolutely flexible smooth strip stamp with a length l = ∞, the bearing capacity and the draft of the base are determined for the boundaries of the interphase transitions: for the maximum elastic state according to - for soil, where - average pressure acting on the shell of the flexible die and corresponding to the critical pressure under the center of the flexible stamp (in the focus of the development of the SPD zone), with the maximum sector of the semi-contact of the soil with the stamp according to - for peat at while elastic settlement of soil and peat bases is determined as where µ and E are elastic constants; for the "first critical" load - for soil at and - for peat at , while the settlement of soil and peat bases at the "first critical" load is determined as ; for the limit state of the soil - , for the extremely critical state of peat , Wherein Ψ = Ψ krp.t pr = φ, and the boom and peat soil deflection under these conditions is defined as a flexible stamp for temporary bearing capacity (p B ) peat sediment hard strip stamp , for long-term bearing capacity (p A ) of sludge peat , and the bearing capacity of the bases under a flexible strip stamp of finite length l (at in kp = const) is determined by the dependence where , ; ; f = 1-cosΨ, a for narrow flexible dies (with F = const) - from the expression where M = in · r sq , p sq - the average pressure under a square flexible stamp, , in this case, in the extreme critical state for peats, the bearing capacity under a flexible stamp of various lengths (at in cr = const) is defined as , under a narrow flexible die (at F = const) pressure , the sediment under a square flexible stamp (at l = in cr ), corresponding to the interphase conditions of soil and peat, is determined by the dependencies
, ,
, ,
, ,
осадки под круглым гибким штампомrainfall under a round flexible stamp
, ,
, ,
при величине соответствующего среднего давления , а осадки под длинным гибким цилиндром с загнутыми концами, гибким эллипсоидом и вертикальным тором определяют по тем же зависимостям, что и для гибкого круглого штампа, при соответствующей величине среднего давленияwith the corresponding average pressure and precipitation under a long flexible cylinder with bent ends, a flexible ellipsoid and a vertical torus is determined by the same relationships as for a flexible round stamp, with the corresponding average pressure
где , , rк - наружный продольный радиус штампа, r0 - наружный поперечный радиус, глубина выемки сжатия S0=r0f, угол продольного полуконтакта γ=arcos(1-S0/r0), длина выемки сжатия продольного полуконтакта n=rкsinγ, е=Rкsinγ, Ек=et, ек=nt; для грунтового и торфяного оснований несущую способность и осадки под жестким длинным цилиндром (l=∞) (при пятне контакта шириной вкр) для границ межфазовых переходов определяют по формулам: для максимально упругого состояния под центром цилиндра - , по дуге пятна контакта , за краями пятна контакта , где ρ - угол поворота радиуса-вектора r, х - текущее расстояние от края пятна контакта, сo - расстояние от края пятна контакта до края выемки сжатия при общей упругой осадке S=Sy; для первого «критического» фазового состояния - под центром цилиндра , по дуге пятна упругого контакта , за краями пятна контакта при общей осадке ; для предельно нагруженного основания , а ; под жестким цилиндром конечной длины с соотношением сторон пятна контакта (l/вкр) (при вкр=const) несущую способность и осадки определяют по зависимостям: для среднего запредельного давленияWhere , , r k is the outer longitudinal radius of the stamp, r 0 is the outer transverse radius, the depth of the compression groove S 0 = r 0 f, the angle of the longitudinal half-contact γ = arcos (1-S 0 / r 0 ), the length of the compression groove of the longitudinal half-contact n = r to sinγ, е = R to sinγ, Е к = et, е к = nt; for soil and peat substrates, the bearing capacity and precipitation under a rigid long cylinder (l = ∞) (at a contact spot wide in cr ) for the boundaries of interphase transitions are determined by the formulas: for the maximum elastic state under the center of the cylinder - , along the arc of the contact spot , beyond the edges of the contact spot where ρ is the angle of rotation of the radius vector r, x is the current distance from the edge of the contact spot, and o is the distance from the edge of the contact spot to the edge of the compression notch with a total elastic draft of S = S y ; for the first “critical” phase state - under the center of the cylinder , along the arc of the spot of elastic contact , beyond the edges of the contact spot with total draft ; for extremely loaded base , but ; under a rigid cylinder of finite length with the ratio of the sides of the contact spot (l / in cr ) (at in cr = const), the bearing capacity and precipitation are determined by the dependences: for the average transcendent pressure
, где под торцами цилиндра where under the ends of the cylinder
- среднее предельное давление в грунте, - average ultimate pressure in the soil,
- среднее критическое давление в грунте, среднее предельно критическое давление - average critical pressure in the soil, average maximum critical pressure
- для грунта и - для торфа; для среднего давления максимальной упругости для торфа и грунта под жестким цилиндром конечной длины - for soil and - for peat; for medium pressure of maximum elasticity for peat and soil under a rigid cylinder of finite length
, где , - минимальное давление упругого пятна контакта на торце цилиндра, - давление упругого пятна контакта в угловых точках торца цилиндра; для первой «критической» нагрузки под жестким цилиндром в грунте и торфе ; для оснований несущую способность (pNcp) и осадки (SN) под узким жестким цилиндром конечной длины (при в<вкр) и постоянной площади контакта (F=const) для границ межфазовых переходов состояния грунта и торфа определяют по уравнению where , - the minimum pressure of the elastic contact spot at the end of the cylinder, - pressure of the elastic contact spot at the corner points of the cylinder end face; for the first “critical” load under a rigid cylinder in soil and peat ; for bases, the bearing capacity (p Ncp ) and precipitation (S N ) under a narrow rigid cylinder of finite length (at in << cr ) and a constant contact area (F = const) for the boundaries of the phase transitions of the state of soil and peat is determined by the equation
, ,
где р2ц - давление в угловых точках пятна контакта по торцам жесткого цилиндра, для предельно критического состояния величины , , ; для критического состояния грунта величины , , ; для максимально упругого состояния величины , , ; для первой «критической» нагрузки величины , , , при углах сектора полуконтакта Ψ и рNср, соответствующих границам межфазовых переходов оснований под узким жестким цилиндром; под коротким жестким цилиндром (l<вкр) конечной длины при постоянной площади контакта (F=const) для границ межфазовых переходов несущую способность (рМср) и осадки (SМ) грунта и торфа определяют по уравнениюwhere p 2c is the pressure at the corner points of the contact spot along the ends of the rigid cylinder, for an extremely critical state values , , ; for critical ground conditions values , , ; for maximum elasticity values , , ; for the first “critical” load values , , , at the angles of the half-contact sector N and р Nср corresponding to the boundaries of the interphase transitions of the bases under a narrow rigid cylinder; under a short rigid cylinder (l <in cr ) of finite length with a constant contact area (F = const) for the boundaries of interphase transitions, the bearing capacity (p Msr ) and precipitation (S M ) of soil and peat are determined by the equation
, ,
где - максимальное давление под центром цилиндра, для предельно критического состояния величины , , , ; для критического состояния грунта величины , , , ; для максимального упругого состояния величины , , , ; для “первой критической” нагрузки величины , , , , при углах сектора полуконтакта Ψ, соответствующих границам межфазовых переходов оснований под коротким жестким цилиндром; под жесткой сферой при пятне контакта критического размера dкр для границ межфазовых переходов грунта и торфа несущую способность (рсф) и осадки (Sсф) определяют по зависимости , где , , ; для предельного и предельно критического фазового состояния соответственно грунта и торфа величины Ψ=Ψпр=Ψкрп.т, - предельное давление на краях пятна контакта, для критического состояния грунта при Ψ=Ψкр, для максимально упругого состояния при Ψ=Ψу, для первой «критической» нагрузки при Ψ=ΨкрI.Where - maximum pressure under the center of the cylinder, for an extremely critical state values , , , ; for critical ground conditions values , , , ; for maximum elastic state values , , , ; for the “first critical” load values , , , , at half-contact sector angles Ψ corresponding to the boundaries of the interphase transitions of the bases under a short rigid cylinder; under a rigid sphere at a contact spot of critical size d cr for the boundaries of interphase transitions of soil and peat, the bearing capacity (p sf ) and precipitation (S sf ) are determined by the dependence where , , ; for the ultimate and extreme critical phase state of soil and peat, respectively quantities Ψ = Ψ pr = Ψ krpt , - ultimate pressure at the edges of the contact spot, for the critical condition of the soil at Ψ = Ψ cr , for the maximum elastic state at Ψ = Ψ y , for the first “critical” load for Ψ = Ψ crI .
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена диаграмма Мора напряженного состояния торфяной залежи под нагрузкой от жесткого полосового гладкого штампа для определения параметров несущей способности торфа в моменты межфазовых переходов его состояния; фиг.2 - расчетная схема для определения краевой и центральной «критической» нагрузки для максимально упругой фазы состояния грунта под абсолютно гибким штампом и его осадок; фиг.3 - параллелограмм нагрузок для определения центрального «критического» давления при максимально упругом фазовом состоянии грунта; фиг.4 - схема развития линий скольжения α и β и зон СПД в основании под гибким штампом при "первой критической" нагрузке; фиг.5 - расчетная схема для определения «первой критической» нагрузки с параллелограммами разложения сил в точках А и В; фиг.6 - расчетная схема для определения краевой критической нагрузки при предельно нагруженном основании под гибким штампом с параллелограммом разложения сил в точке А и совмещенной с диаграммой Мора напряженного состояния; фиг.7 - графики зависимости предельных и максимально упругих давлений в грунте от длины гибкого штампа при ширине вкр=const; фиг.8 - графики зависимости предельных давлений под узкими гибкими штампами в грунте равной площади F=const; фиг.9 - зависимость предельно критических давлений в торфе под гибкими штампами равной ширины вкр=const и конечной длины; фиг.10 - зависимость предельно критических давлений в торфе под гибкими узкими штампами равной площади F=const и конечной длины; фиг.11 - образование пятна контакта под гибким тором; фиг.12 - образование пятна контакта под гибким эллипсоидом; фиг.13 - расчетная схема концевой части объемной эпюры контактных напряжений под гибким цилиндром, развернутая в продольном и поперечном сечениях; фиг.14 - та же схема, развернутая в пространстве; фиг.15, 16, 17 - схемы развития контактных давлений под жестким цилиндром переменного радиуса при постоянной ширине пятна контакта (вкр=const) и при постоянно радиусе цилиндра (r=const) соответственно в упругом фазовом состоянии основания, при "первой критической" нагрузке и в предельном фазовом состоянии; фиг.18 - объемная эпюра средних предельных контактных давлений под жестким цилиндром конечной длины l; фиг.19 - зависимости среднего предельного , критического и предельно критического давления от длины жесткого цилиндра (при вкр=const) в грунте; фиг.20 - зависимость среднего предельно критического давления от длины жесткого цилиндра (при вкр=const) в торфе; фиг.21 - объемные эпюры упругих контактных давлений по длине жесткого цилиндра на его торцах в грунтовом основании; фиг.22, 23 - зависимости среднего давления максимальной упругости в грунтах и в торфах под жестким цилиндром конечной длины l; фиг.24, 25 - зависимости первой «критической» нагрузки под жестким цилиндром конечной длины l в грунтах и торфах; фиг.26 - зависимости предельного , критического и предельно критического давления в грунте под узким жестким цилиндром; фиг.27 - зависимость предельно критического давления в торфе под узким жестким цилиндром конечной длины l; фиг.28 - зависимости давления максимальной упругости и зависимости "первой критической" нагрузки на грунт под узким жестким цилиндром; фиг.29 - зависимости давления максимальной упругости и зависимости "первой критической" нагрузки на торф под узким жестким цилиндром; фиг.30 - объемная эпюра предельных контактных давлений под коротким жестким цилиндром; фиг.31 - зависимости среднего предельного, критического и предельно критического давления на грунт под коротким жестким цилиндром; фиг.32 - зависимости среднего предельно критического давления на торф под коротким жестким цилиндром; фиг.33 - зависимости давления максимальной упругости и зависимости первой «критической» нагрузки на торф под коротким жестким цилиндром; фиг.34 - зависимости давления максимальной упругости и зависимости первой критической нагрузки на грунт под коротким жестким цилиндром; фиг.35 - эпюры предельного и предельно критического давления соответственно в грунте и торфе под жесткой сферой радиусом R и при диаметре отпечатка критического размера dкр; фиг.36 - эпюры давлений максимально упругого основания под жесткой сферой; фиг.37 - эпюры давлений от первой критической нагрузки под жесткой сферой в грунтовых и торфяных основаниях; фиг.38 - графики зависимости рср=f(Sц), где Sц - осадка цилиндров.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a Mohr diagram of the stress state of a peat deposit under load from a hard strip smooth stamp to determine the bearing capacity of peat at the moments of interphase transitions of its state; figure 2 - design scheme for determining the regional and central "critical" load for the maximum elastic phase of the state of the soil under an absolutely flexible stamp and its sediment; figure 3 - parallelogram loads to determine the Central "critical" pressure with the most elastic phase state of the soil; 4 is a diagram of the development of slip lines α and β and SPD zones in the base under a flexible stamp at the "first critical"load; 5 is a design diagram for determining the "first critical" load with parallelograms of the decomposition of forces at points A and B; 6 is a design diagram for determining the edge critical load at extremely loaded base under a flexible stamp with a parallelogram of the decomposition of forces at point A and combined with the Mohr diagram of the stress state; Fig.7 is a graph of the dependence of the maximum and maximum elastic pressures in the soil on the length of the flexible stamp with a width in cr = const; Fig - graphs of the dependence of the ultimate pressure under the narrow flexible dies in the soil of equal area F = const; Fig.9 - dependence of the extreme critical pressures in peat under flexible dies of equal width in kp = const and of finite length; figure 10 - dependence of the extreme critical pressures in peat under flexible narrow dies of equal area F = const and finite length; 11 - the formation of a contact spot under a flexible torus; Fig - formation of a contact spot under a flexible ellipsoid; Fig - design of the end part of the volumetric diagram of the contact stress under the flexible cylinder, deployed in longitudinal and transverse sections; Fig - the same diagram, deployed in space; 15, 16, 17 are diagrams of the development of contact pressures under a rigid cylinder of variable radius with a constant width of the contact spot (in cr = const) and with a constant radius of the cylinder (r = const), respectively, in the elastic phase state of the base, with the "first critical" load and in extreme phase state; Fig - volumetric diagram of the average ultimate contact pressure under a rigid cylinder of finite length l; Fig.19 - dependence of the average limit critical and extreme critical pressure on the length of the rigid cylinder (at in cr = const) in the ground; Fig.20 - dependence of the average maximum critical pressure on the length of the hard cylinder (at in cr = const) in peat; Fig - volumetric diagrams of elastic contact pressures along the length of the rigid cylinder at its ends in a soil base; Fig.22, 23 - dependence of the average pressure maximum elasticity in soils and in peat beneath a rigid cylinder of finite length l; Fig.24, 25 - the dependence of the first "critical" load under a rigid cylinder of finite length l in soils and peat; Fig.26 - dependence of the limit critical and extreme critical pressure in the ground under a narrow rigid cylinder; Fig.27 - dependence of the critical pressure in peat under a narrow hard cylinder of finite length l; Fig - dependencies of the pressure of maximum elasticity and the dependence of the "first critical" load on the soil under a narrow rigid cylinder; Fig - dependence of the pressure of maximum elasticity and the dependence of the "first critical" load on peat under a narrow rigid cylinder; Fig - volumetric diagram of the limit contact pressure under a short rigid cylinder; Fig - dependence of the average limit, critical and maximum critical pressure on the ground under a short rigid cylinder; Fig - dependence of the average maximum critical pressure on peat under a short rigid cylinder; Fig - dependence of the pressure of maximum elasticity and the dependence of the first "critical" load on peat under a short rigid cylinder; Fig - dependence of the pressure of maximum elasticity and the dependence of the first critical load on the soil under a short rigid cylinder; Fig - diagrams of the maximum and maximum critical pressure, respectively, in the soil and peat under a rigid sphere of radius R and the diameter of the indentation of the critical size d cr ; Fig. 36 is a diagram of pressures of a maximally elastic base under a rigid sphere; Fig - plot pressure from the first critical load under a rigid sphere in soil and peat bases; Fig. 38 is a graph of the dependence p cf = f (S c ), where S c is the draft of the cylinders.
Более строгое построение (фиг.1) круговых диаграмм Мора фазового состояния торфа при длительной рA и временной рB несущей способности залежи под абсолютно жестким полосовым штампом критической ширины (вкр) позволило вывести универсальные более строгие зависимости для определения контактных давлений межфазовых переходов торфа из одного состояния в другое с ростом внешнего среднего давления. Впервые теоретически установлена величина (вкр) критического размера ширины полосового штампа, с увеличением и уменьшением которого происходит медленное (в области средних и больших размеров штампа) или резкое (в области штампов малых размеров) повышение осадок оснований, известное из результатов опытов Пресса, Д.Е.Польшина, Х.Р.Хакимова и др. [4]. Для всех границ межфазовых переходов впервые установлены величины несущей способности и соответствующие им осадки под абсолютно гибким и гладким полосовым штампом при длине l=∞: фиг.2 и 3 - для максимального упругого состояния; фиг.4 и 5 - при "первой критической" нагрузке, фиг.6 - для предельного нагруженного основания. При конечных размерах длины гибкого полосового штампа (при вкр=const) несущая способность оснований во всех межфазовых переходах впервые описывается предложенными зависимостями, на основании которых построены графики , например, для предельных и максимально упругих давлений грунта (фиг.7), для предельно критических давлений в торфе (фиг.9).A more rigorous construction (Fig. 1) of Mohr pie diagrams of the phase state of peat with a long p A and temporary p B bearing capacity of the deposit under an absolutely rigid strip stamp of critical width (in cr ) made it possible to derive universal more stringent dependences for determining the contact pressures of interfacial transitions of peat from one state to another with increasing external mean pressure. For the first time, the value (in cr ) of the critical size of the width of a strip stamp has been theoretically established, with increasing and decreasing of which there is a slow (in the region of medium and large stamp sizes) or a sharp (in the region of stamps of small sizes) increase in base sediment, known from the results of the Press, D experiments .E.Polshin, Kh.R. Khakimova et al. [4]. For all the boundaries of the interphase transitions, the values of the bearing capacity and the corresponding precipitation under an absolutely flexible and smooth strip stamp with a length l = ∞ were first established for FIGS. 2 and 3 for the maximum elastic state; 4 and 5 - at the "first critical" load, 6 - for the ultimate loaded base. For finite lengths of a flexible strip stamp (at in kp = const), the bearing capacity of the bases in all interphase transitions is for the first time described by the proposed dependencies, on the basis of which graphs are constructed , for example, for ultimate and maximum elastic soil pressures (Fig. 7), for extremely critical pressures in peat (Fig. 9).
Установленные зависимости для определения несущей способности оснований под гибким узким полосовым штампом конечной длины (при в<вкр и F=const) позволяют построить для всех межфазовых переходов состояния грунта и торфа графики зависимости , например, предельных давлений в грунте (фиг.8), предельно критических давлений в торфе (фи. 10). Важным параметром, определяющим несущую способность и осадки основании под гибкими и жесткими телами вращения, является установленный для всех межфазовых переходов состояния грунта и торфа угол сектора полуконтакта Ψ, для предельного состояния равный Ψпр=φ.The established dependences for determining the bearing capacity of the bases under a flexible narrow strip stamp of finite length (for at <in cr and F = const) allow us to construct dependency graphs for all interphase transitions of the soil and peat , for example, ultimate pressures in the soil (Fig. 8), extremely critical pressures in peat (fi. 10). An important parameter that determines the bearing capacity and precipitation of the base under flexible and rigid bodies of revolution is the angle of the sector of the semi-contact ный established for all interphase transitions of the state of soil and peat, equal to Ψ pr = φ for the limiting state.
Сокращение длины гибкого штампа, свернутого в цилиндр в поперечном сечении с подвернутыми концами в продольном сечении, приводит к образованию схемы работы гибкой трубы, гибкого тора (фиг.11) или гибкого эллипсоида (фиг.12) на грунтовом и торфяном основаниях. Расчетные схемы концевых частей гибкого полосового штампа (фиг.13 и 14) позволяют получить расчетные зависимости несущей способности и осадок гибкого цилиндра конечной длины при постоянной ширине вкр пятна контакта, а при l=вкр - под квадратным гибким и при l=dкр - под круглым гибким штампом критического размера на всех этапах межфазовых переходов состояния грунтового основания и торфяной залежи.Reducing the length of the flexible die, rolled into a cylinder in cross section with the ends turned up in longitudinal section, leads to the formation of a flexible pipe, flexible torus (11) or flexible ellipsoid (Fig. 12) operation on soil and peat. The design diagrams of the end parts of the flexible strip stamp (Figs. 13 and 14) make it possible to obtain the calculated dependences of the bearing capacity and deposits of a flexible cylinder of finite length at a constant width in cr of the contact spot, and for l = in cr - under a square flexible and for l = d cr - under a round flexible die of critical size at all stages of interphase transitions of the state of the soil base and peat deposit.
Предложенные схемы работы гибких оболочек на грунтовом и торфяном основаниях и развития НДС в зоне контактного взаимодействия позволяют перейти к схемам работы и развития НДС в зоне контакта абсолютно гладкого и жесткого цилиндра длиной l=∞ в момент максимального упругого состояния основания (фиг.15), при "первой критической" нагрузке (фиг.16), в предельном (фиг.17), критическом и предельно критическом состоянии основания и получить исходные зависимости для определения его соответствующих осадок и несущей способности.The proposed schemes of operation of flexible shells on soil and peat substrates and the development of SSS in the contact interaction zone allow us to switch to the schemes of work and development of SSS in the contact zone of an absolutely smooth and hard cylinder of length l = ∞ at the moment of the maximum elastic state of the base (Fig. 15), when the "first critical" load (Fig. 16), in the ultimate (Fig. 17), critical and extreme critical state of the base and obtain the initial dependencies to determine its corresponding precipitation and bearing capacity.
Для объемной эпюры средних предельных контактных давлений под жестким цилиндром конечной длины (при вкр=const) (фиг.18) получена универсальная зависимость от соотношения l/вкр предельных, критических и предельно критических давлений в грунте (фиг.19), предельно критических давлений в торфе (фиг.20). Для объемной эпюры упругих контактных давлений (фиг.21) под жестким цилиндром конечной длины универсальная зависимость позволяет найти значения максимально упругих давлений как в грунтах (фиг.22), так и в торфах (фиг.23). Эта же зависимость применима и для определения "первой критической" нагрузки для грунта (фиг.24) и торфа (фиг.25) при соответствующей подстановке значений краевых и центральных «критических» давлений и соответствующего радиуса цилиндра при постоянном пятне контакта вкр=const.For the volumetric diagram of the average ultimate contact pressures under a rigid cylinder of finite length (with in kp = const) (Fig. 18), a universal dependence is obtained on the ratio l / in cr of the limiting, critical and extremely critical pressures in the soil (Fig. 19), which are extremely critical pressure in peat (Fig.20). For the volumetric diagram of elastic contact pressures (Fig. 21) under a rigid cylinder of finite length, the universal dependence makes it possible to find the values of maximum elastic pressures both in soils (Fig. 22) and in peat (Fig. 23). The same dependence is also applicable for determining the "first critical" load for soil (Fig. 24) and peat (Fig. 25) with appropriate substitution of the values of the regional and central "critical" pressures and the corresponding cylinder radius with a constant contact spot in cr = const.
Для жесткого узкого цилиндра (при в<вкр) конечной длины при постоянной площади контакта F=const получена универсальная зависимость для определения несущей способности границ межфазовых переходов состояния грунта и торфа при соответствующих подстановках в нее значений краевых и центральных значений контактных давлений, на основании которой впервые построены графики зависимости предельного, критического и предельно критического давления в грунте (фиг.26) и предельно критического давления в торфе (фиг.27), давления максимальной упругости и "первой критической" нагрузки в грунте (фиг.28) и торфе (фиг.29) от соотношения l/в. Для жесткого короткого цилиндра (при l<вкр) (фиг.30) получены объемные эпюры предельных и предельно критических давлений для грунта и торфа, на основании которых также выведена универсальная зависимость для определения предельного, критического и предельно критического среднего давления под коротким цилиндром в грунте (фиг.31); предельно критических давлений в торфе (фиг.32), давления максимальной упругости и "первой критической" нагрузки в торфе (фиг.33) и в грунте (фиг.34).For a rigid narrow cylinder (at at <in cr ) of finite length with a constant contact area F = const, a universal dependence was obtained to determine the bearing capacity of the boundaries of the interphase transitions of the soil and peat with appropriate substitutions of the values of boundary and central values of contact pressures into it, based on which for the first time, graphs of the dependence of the ultimate, critical and maximum critical pressure in the soil (Fig. 26) and the extreme critical pressure in peat (Fig. 27), pressure of maximum elasticity and " the first critical "load in the soil (Fig.28) and peat (Fig.29) from the ratio l / in. For a rigid short cylinder (with l <in cr ) (Fig. 30), volumetric diagrams of ultimate and extreme critical pressures for soil and peat were obtained, on the basis of which a universal dependence was also derived for determining the ultimate, critical and extremely critical average pressure under a short cylinder in soil (Fig); extreme critical pressures in peat (Fig. 32), pressure of maximum elasticity and the "first critical" load in peat (Fig. 33) and in the ground (Fig. 34).
Впервые получена универсальная зависимость и для определения средних давлений межфазовых переходов грунта и торфа под жесткой сферой (при пятне контакта критического размера dкр): в предельном состоянии грунта и предельно критическом состоянии торфа (фиг.35), в максимально упругом состоянии (фиг.36), при "первой критической" нагрузке (фиг.37) на грунт и торф, для критического состояния грунта.For the first time, a universal dependence was obtained for determining the average pressures of the interphase transitions of soil and peat under a rigid sphere (with a contact spot of critical size d cr ): in the ultimate state of the soil and the extremely critical state of peat (Fig. 35), in the most elastic state (Fig. 36 ), at the "first critical" load (Fig. 37) on the soil and peat, for the critical condition of the soil.
Получены и новые зависимости для определения осадок под гибкими: полосовым штампом и прямоугольным штампом конечной длины, квадратным и круглым штампами, тором, эллипсоидом и гибкой трубой, под жестким: цилиндром конечной и бесконечной длины и сферой, имеющие универсальный характер для расчета стрелы прогиба под центром рассматриваемых штампов и расчета мгновенной осадки штампа на всех этапах межфазовых переходов грунта и торфа. Установлено, что предельно критические давления для грунтов под гладкими цилиндрами и сферой отсутствуют (фиг.38).New dependences are also obtained for determining sediments under flexible: a strip stamp and a rectangular stamp of finite length, a square and a round stamp, a torus, an ellipsoid and a flexible pipe, under a rigid one: a cylinder of finite and infinite length and a sphere, which have a universal character for calculating the deflection arrow under the center considered stamps and the calculation of the instant settlement of the stamp at all stages of interphase transitions of soil and peat. It has been established that there are no extremely critical pressures for soils under smooth cylinders and a sphere (Fig. 38).
Пример 1 расчета предельной несущей способности и осадки гибкого тора (фиг.11) на грунтовом основании (супесь φ=36°, с=0,02 МПа).Example 1 of the calculation of the ultimate bearing capacity and sedimentation of a flexible torus (11) on a soil base (sandy loam φ = 36 °, s = 0.02 MPa).
Диаметр тора D=1420 мм, ширина в=500 мм, тогда расчетные величины r0=в/2=0,25 м; rк=D/2=0,71 м; а0=r0sinφ=0,1469 м; f=0,19098, осадка S0=r0f=0,0477 м; ; n=rкsinγ=0,256 м; м; м; eк=nt=0,4355 м; е=Rкsinγ=0,3461 м; Ψ0=φ0 - в предельном фазовом состоянии грунта, Eк=et=0,5888 м; при [МПа, м] и МПа (при l=2n);The diameter of the torus is D = 1420 mm, the width is = 500 mm, then the calculated values are r 0 = / / 2 = 0.25 m; r k = D / 2 = 0.71 m; and 0 = r 0 sinφ = 0.1469 m; f = 0.19098, draft S 0 = r 0 f = 0.0477 m; ; n = r to sinγ = 0.256 m; m; m; e k = nt = 0.4355 m; e = R to sinγ = 0.3461 m; Ψ 0 = φ 0 - in the limiting phase state of the soil, E k = et = 0.5888 m; at [MPa, m] and MPa (at l = 2n);
Пример 2 расчета «первой критической» нагрузки и осадки гибкого тора с D=1420 мм, в=500 мм. Для супеси (φ=36°, с=0,02 МПа) ркрI=0,2892 МПа, Ψкр1=3°,6958, тогда r0=0,25 м; rк=0,71 м; f=0,00208, S0=r0f=0,0005 м; γ=2°,1928; n=0,0272 м; R0=0,5392 м; Rк=0,9992 м; ек=0,422 м; е=0,0382 m; Eк=0,5926 м.Example 2 of the calculation of the “first critical” load and draft of a flexible torus with D = 1420 mm, B = 500 mm. For sandy loam (φ = 36 °, c = 0.02 MPa) p crI = 0.2892 MPa, Ψ cr1 = 3 °, 6958, then r 0 = 0.25 m; r k = 0.71 m; f = 0.00208, S 0 = r 0 f = 0.0005 m; γ = 2 °, 1928; n = 0.0272 m; R 0 = 0.5392 m; R k = 0.9992 m; e k = 0.422 m; e = 0.0382 m; E k = 0.5926 m.
При [МПа, м] получаем МПа (при l=2n).At [MPa, m] we get MPa (at l = 2n).
Пример 3 расчета максимально упругого фазового состояния супеси (φ=36°, с=0,02 МПа) и ее осадки под гибким тором с D=1420 мм, в=500 мм. Расчетные значения величин при МПа и Ψy=1°,9115: r0=0,25 м; rк=0,71 м; f=0,0005565, S0=0,00014 м; γ=1°,13423; n=0,01405 м; R0=0,5278 м; Rк=0,9878 м; ек=0,42129 м; е=0,01955 м; Eк=0,5861 м.Example 3 of calculating the maximum elastic phase state of a sandy loam (φ = 36 °, s = 0.02 MPa) and its precipitation under a flexible torus with D = 1420 mm, = = 500 mm. The calculated values of MPa and Ψ y = 1 °, 9115: r 0 = 0.25 m; r k = 0.71 m; f = 0.0005565, S 0 = 0.00014 m; γ = 1 °, 13423; n = 0.01405 m; R 0 = 0.5278 m; R k = 0.9878 m; e k = 0.42129 m; e = 0.01955 m; E k = 0.5861 m.
При [МПа, м] получаем МПа.At [MPa, m] we get MPa
При Rк=R0=Eк и rк=r0=eк в рассмотренных примерах находим несущую способность супеси под сферическим гибким штампом.When R to = R 0 = E to and r to = r 0 = e to in the considered examples we find the bearing capacity of the sandy loam under a spherical flexible stamp.
Пример 4 расчета максимально упругого фазового состояния супеси (φ=36°, с=0,02 МПа) и ее осадки под абсолютно жестким гладким цилиндром длиной l=∞ и радиусом м при и вкр=100 см, E=10 МПа, µ=0,3, МПа.Example 4 of calculating the maximum elastic phase state of a sandy loam (φ = 36 °, s = 0.02 MPa) and its precipitation under an absolutely rigid smooth cylinder of length l = ∞ and radius m at and in cr = 100 cm, E = 10 MPa, µ = 0.3, MPa
Максимальное давление упругости под центром цилиндра составляет МПа при общей осадкеThe maximum elastic pressure under the center of the cylinder is MPa with total draft
см ( МПа, Ψу=1°,9115). cm ( MPa, Ψ y = 1 °, 9115).
Пример 5 расчета «первой критической» нагрузки для супеси (φ=36°, с=0,02 МПа, Е=10 МПа, µ=0,3) под жестким цилиндром (l=∞). При ширине пятна контакта вкр=100 см имеем при Ψкр1=3°,6958 и Ψу=1°,9115, тогда a Для торфа (φ=36°, с=0,02 МПа, Е=1 МПа, µ=0,3) при вкр=100 см, получаем при общей погонной нагрузке на цилиндр Example 5 of calculating the “first critical” load for sandy loam (φ = 36 °, c = 0.02 MPa, E = 10 MPa, μ = 0.3) under a rigid cylinder (l = ∞). With the width of the contact spot in cr = 100 cm, we have with Ψ cr1 = 3 °, 6958 and Ψ y = 1 °, 9115, then a For peat (φ = 36 °, s = 0.02 MPa, E = 1 MPa, μ = 0.3) at in cr = 100 cm we get at total linear cylinder load
Данные расчета несущей способности и осадок грунта и торфа под жесткой сферой представлены в табл.1-5.The calculation data of the bearing capacity and sediment of soil and peat under a rigid sphere are presented in Table 1-5.
Величина предельного давления под сферой в основании при с=0,02 МПаTable 1.
The value of the limiting pressure under the sphere at the base at c = 0.02 MPa
Максимальные показатели упругости грунтового основания (с=0,02 МПа) под сферой радиусом Rу Table 2.
The maximum elasticity of the soil foundation (c = 0.02 MPa) under a sphere of radius R y
Максимальные показатели упругости торфяной залежи (с=0,02 МПа) под сферой радиусом Table 3.
The maximum elasticity indicators of a peat deposit (c = 0.02 MPa) under a sphere of radius
Показатели несущей способности грунтовых оснований, нагруженных "первой критической" нагрузкой (с=0,02 МПа) под сферойTable 4.
The bearing capacity of soil foundations loaded with the "first critical" load (s = 0.02 MPa) under the sphere
Показатели несущей способности торфяных залежей, нагруженных "первой критической" нагрузкой (с=0,02 МПа) под сферойTable 5.
The bearing capacity of peat deposits loaded with the "first critical" load (c = 0.02 MPa) under the sphere
Предложенное изобретение впервые позволяет дать оценку статической несущей способности и осадок грунтовых оснований и торфяных залежей под штампами различной жесткости и формы, сравнительный анализ данных расчета которых позволяет проектировать рациональные конструкции фундаментов зданий и сооружений, а также движителей транспортных средств.The proposed invention for the first time allows us to assess the static bearing capacity and sediment of soil bases and peat deposits under stamps of different stiffness and shape, a comparative analysis of the calculation data of which allows us to design rational structures of the foundations of buildings and structures, as well as vehicle propulsion.
Claims (1)
где А - сопротивление торфа сжатию, F - площадь контакта штампа с залежью, ВА,В - коэффициент, определяющий сопротивление Т=ВП срезу торфа по периметру П штампа, построении объемных эпюр средних и контактных давлений под штампом, соответствующих пределам межфазового состояния основания, с расчетом краевых (р2) и пиковых (p1) давлений в зонах упругих и сдвиговых (пластических) деформаций (СПД) и учетом потери структурной прочности основания на сжатие и растяжение , установлении из объемных эпюр давлений уравнений зависимости рср от длины l полосовых штампов (при вкр=const), для квадратного штампа (при l=вкр), круглого штампа (при ), для узких штампов (при в<вкр и F=const), отличающийся тем, что критическую ширину пятна контакта определяют для грунта как
для торфа
где и - компоненты горизонтального нормального и касательного напряжения в нижней точке линий сдвига зон СПД от стреловидных эпюр контактного давления грунта в критическом и торфа - в предельно критическом состоянии, в торфе давление при и величине
а давление при и величине
под абсолютно гибким полосовым штампом длиной l=∞: для максимально упругого состояния грунта при - критическом давлении под центром штампа (в очаге развития зоны СПД) и секторе полуконтакта штампа с грунтом
а для торфа при
для «первой критической» нагрузки в грунте при
а в торфе - при
для предельного состояния грунта
для предельно критического состояния торфа - при этом Ψпр=Ψкрп.т=φ, а соответствующие осадки грунта и торфа определяют как
где µ, E - упругие константы, S=Sу при и Ψ=Ψу, S=SкрI при рср=ркрI и Ψ=ΨкрI,
а причем осадки торфа под жестким полосовым штампом при (рВ) и (рА) определяют как
под гибким полосовым штампом конечной длины (при вкр=const) несущую способность грунта и торфа определяют как
где f=1-cosΨ,
причем для торфа
а соответствующие pEср осадки SE=S, под гибким узким штампом конечной длины (при в<вкр и F=const) несущую способность (рFср) грунта и торфа определяют по уравнению
где М=вркв, ркв - среднее давление под квадратным гибким штампом в межфазовом состоянии основания,
причем для торфа
а соответствующие рFср осадки SF=S,
осадки под квадратным гибким штампом определяют (при l=вкр) как когда при Ψ=Ψу и ; при Ψ=ΨкрI и при Ψ=Ψпр=φ и осадки под круглым гибким штампом определяют как
при
при соответствующих межфазовым переходам состояния основания значениях Ψ, r0, R0, Sr, и рr под гибким цилиндром конечной длины с загнутыми концами, гибким эллипсоидом, гибким вертикальным тором осадки определяют как Sr при давлениях
где , , rк и r0 - наружный продольный и поперечный радиусы гибкого штампа при глубине выемки сжатия S0=r0f, угле продольного полуконтакта с основанием γ=arcos(l-S0/r0) и длине выемки сжатия продольного полуконтакта n=rкsinγ, e=Rкsinγ, Ек=et, eк=nt, под жестким цилиндром длиной l=∞ (при ширине пятна контакта вкр) давление под центром цилиндра по дуге пятна контакта за краями пятна контакта где ρ - угол поворота радиуса-вектора r, х - текущее расстояние от края пятна контакта до величины со - расстояния до края выемки сжатия, причем и Sц=Sу при а и Sц=Sкр1 при Ψ=Ψкр1, для предельно нагруженного основания при Sц=Sпр; под жестким цилиндром с соотношением сторон пятна контакта (при вкр=const) несущую способность (роср) грунта и торфа определяют по уравнению где при r=rпр и , а давление в грунте в угловых точках контакта под торцами цилиндра
при и при r=rпр и
и в торфе - при r=rу, Ψ=Ψу и - минимальное давление и - максимальное давление на торцах цилиндра;
при r=rкр1, Ψ=Ψкр1 и а соответствующие роср осадки So=S,
под жестким узким цилиндром конечной длины (при в<вкр и F=const) несущую способность pNcp грунта и торфа определяют по уравнению когда при для грунта при при , , при а осадки при соответствующих рNср и Ψ, коротким жестким цилиндром (l<вкр) конечной длины (при F=const) для границ межфазовых переходов несущую способность рMср грунта и торфа определяют по уравнению
где - максимальное давление под центром цилиндра, когда при
для грунта - при при при
а осадки
при соответствующих рMср и Ψ, под жесткой сферой с критическим диаметром dкр пятна контакта для границ межфазовых переходов состояний грунта и торфа несущую способность рсф и осадки Sсф определяют как
где когда при Ψ=Ψпр=Ψкрп.т=φ, - предельное давление на краях штампа, при Ψ=Ψкр, при Ψ=Ψу, при Ψ=ΨкрI. A method for determining the bearing capacity and sediment of a soil base and peat deposit, which consists in establishing physical and mechanical characteristics along the depth of a homogeneous base: φ is the angle of internal friction, s is specific adhesion, and γ 0 is bulk density deformed by a smooth stamp of various shapes of critical size (width in cr and diameter d cr ), calculating the average pressure p cp applied through the stamp to the base and corresponding to the transition of its interphase state, calculating the sediment of the soil base according to the model equations “Linearly deformable half-space”, and peat deposits - according to the equations of the model of “local elastic deformations” by Fuss-Winkler, establishing the limit of long-term (p A ) and temporary (p B ) bearing capacity of peat according to the equation
where A is the peat resistance to compression, F is the area of contact between the stamp and the deposit, В А, В is the coefficient determining the resistance T = VP for peat cut along the perimeter П of the stamp, the construction of volumetric diagrams of the average and contact pressures under the stamp, corresponding to the limits of the base interphase state, with calculation of edge (p 2 ) and peak (p 1 ) pressures in the zones of elastic and shear (plastic) deformations (SPD) and taking into account the loss of structural strength of the base in compression and stretching , establishing from volume diagrams of pressure equations the dependence of p cf on the length l of strip dies (at in cr = const), for a square stamp (at l = in cr ), a round stamp (at ), for narrow dies (with at <in cr and F = const), characterized in that the critical width of the contact spot is determined for the soil as
for peat
Where and - components of the horizontal normal and tangential stresses at the lower point of the shear lines of the SPD zones from swept plots of contact pressure soil in critical and peat - in extreme critical condition, in peat pressure at and size
and pressure at and size
under an absolutely flexible strip stamp of length l = ∞: for the most elastic state of the soil at - critical pressure under the center of the stamp (in the focus of development of the SPD zone) and the sector of the semi-contact of the stamp with soil
and for peat at
for the “first critical” load in the ground at
and in peat - at
for ultimate soil condition
for the extreme critical state of peat - wherein Ψ = Ψ krp.t pr = φ, and the corresponding rainfall and ground peat is defined as
where μ, E are elastic constants, S = S у for and Ψ = Ψ y , S = S crI for p cf = p crI and Ψ = Ψ crI ,
but moreover, precipitation of peat under a hard strip stamp at (p B ) and (p A ) is defined as
under a flexible strip stamp of finite length (at in cr = const), the bearing capacity of soil and peat is determined as
Where f = 1-cosΨ,
and for peat
and the corresponding sediment p Eav S E = S, under a flexible narrow die of finite length (with at <in cr and F = const) the bearing capacity (p Fav ) of the soil and peat is determined by the equation
where M = BP square , R square - the average pressure under a square flexible stamp in the interphase state of the base,
and for peat
and the corresponding p Fav rainfall S F = S,
precipitation under a square flexible stamp is determined (at l = in cr ) as when for Ψ = Ψ y and ; for Ψ = Ψ crI and for Ψ = Ψ pr = φ and precipitation under a round flexible die is defined as
at
when the values of Ψ, r 0 , R 0 , S r , and p r under the flexible cylinder of finite length with bent ends, a flexible ellipsoid, and a flexible vertical torus, the precipitation is determined as S r at pressures
Where , , r k and r 0 are the outer longitudinal and transverse radii of the flexible die at the depth of the compression groove S 0 = r 0 f, the angle of the longitudinal half-contact with the base γ = arcos (lS 0 / r 0 ) and the length of the compression groove of the longitudinal half-contact n = r k sinγ, e = R k sinγ, E k = et, e k = nt, under a rigid cylinder of length l = ∞ (with the width of the contact spot in cr ) the pressure under the center of the cylinder along the arc of the contact spot beyond the edges of the contact spot where ρ is the angle of rotation of the radius vector r, x is the current distance from the edge of the contact spot to the value of c about the distance to the edge of the compression notch, and and S c = S y for but and S c = S cr1 for Ψ = Ψ cr1 , for extremely loaded base when S u = S ave; under a rigid cylinder with contact patch aspect ratio (at in cr = const) the bearing capacity (p cr ) of soil and peat is determined by the equation Where when r = r CR and , and the pressure in the soil at the corner points of contact under the ends of the cylinder
at and when r = r CR and
and in peat - for r = r y , Ψ = Ψ y and - minimum pressure and - maximum pressure at the ends of the cylinder;
for r = r cr1 , Ψ = Ψ cr1 and and the corresponding p os precipitation S o = S,
under a rigid narrow cylinder of finite length (for at <in cr and F = const) the bearing capacity p Ncp of soil and peat is determined by the equation when at for soil at at , , at and rainfall for the corresponding p Nsp and Ψ, a short rigid cylinder (l <in cr ) of finite length (for F = const) for the boundaries of the interphase transitions, the bearing capacity p Mav of soil and peat is determined by the equation
Where - maximum pressure under the center of the cylinder when at
for soil - at at at
and rainfall
for the corresponding p Mср and Ψ, under a rigid sphere with a critical diameter d cr the contact spots for the boundaries of the interphase transitions of the soil and peat states, the bearing capacity p sf and precipitation S sf is defined as
Where when when Ψ = Ψ pr = Ψ krp.t = φ, - ultimate pressure at the edges of the stamp, for Ψ = Ψ cr , for Ψ = Ψ y , for Ψ = Ψ crI .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007100206/28A RU2343448C2 (en) | 2007-01-11 | 2007-01-11 | Defining method of bearing capacity and setting of soil foundation and peat bed |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007100206/28A RU2343448C2 (en) | 2007-01-11 | 2007-01-11 | Defining method of bearing capacity and setting of soil foundation and peat bed |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007100206A RU2007100206A (en) | 2008-07-20 |
RU2343448C2 true RU2343448C2 (en) | 2009-01-10 |
Family
ID=40374427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007100206/28A RU2343448C2 (en) | 2007-01-11 | 2007-01-11 | Defining method of bearing capacity and setting of soil foundation and peat bed |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2343448C2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2565390C2 (en) * | 2013-12-03 | 2015-10-20 | Евгений Николаевич Хрусталёв | Method for determining gravity pressure and coefficients of general lateral pressure and general relative lateral distortion of soil and peat ground |
RU2576542C2 (en) * | 2014-08-04 | 2016-03-10 | Евгений Николаевич Хрусталёв | E. n. khrustalev(s method of producing uniform contact stress at interaction of material media |
RU2595879C1 (en) * | 2015-09-29 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Method for determining optimal parameters of pressing pressure and moulding powder moisture for producing ceramic wall materials |
RU2657590C2 (en) * | 2016-01-26 | 2018-06-14 | Евгений Николаевич Хрусталев | Method of khrustalev e.n. for determining bearing capacity and anisotropy factor of peat deposit |
CN108760463A (en) * | 2018-06-13 | 2018-11-06 | 广西大学 | A kind of model test method of the triaxial compression test of soil |
RU2728739C1 (en) * | 2020-02-11 | 2020-07-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of constructing a curve of soil deformation |
-
2007
- 2007-01-11 RU RU2007100206/28A patent/RU2343448C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2565390C2 (en) * | 2013-12-03 | 2015-10-20 | Евгений Николаевич Хрусталёв | Method for determining gravity pressure and coefficients of general lateral pressure and general relative lateral distortion of soil and peat ground |
RU2576542C2 (en) * | 2014-08-04 | 2016-03-10 | Евгений Николаевич Хрусталёв | E. n. khrustalev(s method of producing uniform contact stress at interaction of material media |
RU2595879C1 (en) * | 2015-09-29 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Method for determining optimal parameters of pressing pressure and moulding powder moisture for producing ceramic wall materials |
RU2657590C2 (en) * | 2016-01-26 | 2018-06-14 | Евгений Николаевич Хрусталев | Method of khrustalev e.n. for determining bearing capacity and anisotropy factor of peat deposit |
CN108760463A (en) * | 2018-06-13 | 2018-11-06 | 广西大学 | A kind of model test method of the triaxial compression test of soil |
CN108760463B (en) * | 2018-06-13 | 2020-06-26 | 广西大学 | Model test method for triaxial compression test of soil |
RU2728739C1 (en) * | 2020-02-11 | 2020-07-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of constructing a curve of soil deformation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007100206A (en) | 2008-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2343448C2 (en) | Defining method of bearing capacity and setting of soil foundation and peat bed | |
Keller et al. | Soil structures produced by tillage as affected by soil water content and the physical quality of soil | |
Dexter et al. | Tillage of soils in relation to their bi-modal pore size distributions | |
CN107085659B (en) | Preparation method of soft and hard interphase morphology bionic material based on friction performance | |
US20150240489A1 (en) | Concrete floor system using integrated concrete slab and joint filling strips | |
CN102547261B (en) | A kind of Fractal Image Coding | |
Chen et al. | Shear modulus and damping ratio of saturated coral sand under generalised cyclic loadings | |
RU2004112524A (en) | METHOD FOR DETERMINING THE BEARING ABILITY OF THE GROUND SUBSTRATE AND THE PEAT DEPOSIT | |
Azis et al. | On some problems concerning deformations of functionally graded anisotropic elastic materials | |
Cofie et al. | Measurement of stress–strain relationship of beech roots and calculation of the reinforcement effect of tree roots in soil–wheel systems | |
Zhu et al. | Solution charts for the consolidation of double soil layers | |
Raut et al. | Simplified design method for piled raft foundations | |
Fu et al. | A comparison of the performances of polypropylene and rubber fibers in completely decomposed granite | |
Fakher et al. | Experimental study of relative density effect on bearing capacity of sand reinforced with geogrid | |
Ho et al. | Analytical solution for one-dimensional consolidation of unsaturated soil deposit subjected to step loading | |
Ter-Martirosyan et al. | Calculation of foundation settlement on a overconsolidated base | |
Deka et al. | Effect of antecedent rainfall on slope stability-a case study of Haflong Hill, North East India | |
Poobal et al. | Arriving at an optimum value of tolerance factor for compressing medical images | |
CN116151040B (en) | Structural compression-resistant model and design method, device and equipment thereof | |
CN110457855A (en) | It is partially flooded with the analytic method of the critical reservoir level analysis of c '-φ ' homogeneous slope | |
CN220302448U (en) | Bolt assembly for connecting cylinder body of expansion and contraction hydraulic cylinder | |
Ambi et al. | Study of fin shape on the behaviour of finned piles under combined loading conditions | |
Avrutis | The chipped stone tools assemblages. The Early Bronze Age I | |
Johansson et al. | Fault induced permanent ground deformations—Simulations and experimental verification | |
Tan | Wetting, drying, compression and shear strength characteristics of compacted clay. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090112 |