RU2563547C2 - E.n.khrustalev's method for determination of mean initial (first) critical pressure for material medium compressed by flat stiff die - Google Patents

E.n.khrustalev's method for determination of mean initial (first) critical pressure for material medium compressed by flat stiff die Download PDF

Info

Publication number
RU2563547C2
RU2563547C2 RU2013143269/28A RU2013143269A RU2563547C2 RU 2563547 C2 RU2563547 C2 RU 2563547C2 RU 2013143269/28 A RU2013143269/28 A RU 2013143269/28A RU 2013143269 A RU2013143269 A RU 2013143269A RU 2563547 C2 RU2563547 C2 RU 2563547C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
medium
critical
stamp
under
Prior art date
Application number
RU2013143269/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013143269A (en
Inventor
Евгений Николаевич Хрусталёв
Original Assignee
Евгений Николаевич Хрусталёв
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Николаевич Хрусталёв filed Critical Евгений Николаевич Хрусталёв
Priority to RU2013143269/28A priority Critical patent/RU2563547C2/en
Publication of RU2013143269A publication Critical patent/RU2013143269A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2563547C2 publication Critical patent/RU2563547C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to physics of contact interaction of material medium, particularly, to determination of bearing capacity and stability of disperse medium under load brought about by flat stiff die. Claimed process comprises the steps that follow. Structure material medium characteristics are defined, i.e. internal friction angle φ = φstr, specific adhesion - c = cstr, specific weight - γ = γstr. At medium testing by static load process mean external pressure corresponding to mean initial (first) critical pressure
Figure 00000093
applied by flat stiff B-wide die is calculated. Material medium bulk is considered to be a linearly deformed half-space. Mean barometric pressure is considered equal to pbar = 1.033 kg/cm2. Under barometric pressure, minimum initial (first) critical medium compression pressure is taken equal to
Figure 00000094
where pg = (γstrh-cstr)ctgφstr is gravitational (overburden) pressure at depth h of medium mass. Note here that mean initial (first) critical medium pressure (at compression under foot and expansion beyond its edges) is defined by specified relationship.
EFFECT: possibility to define the true mean initial (first) critical medium pressure
Figure 00000095
for any contractible material medium (heavily deformable media eg soil, peat, and lowly deformable media eg metal, concrete) via critical physical parameters, that is, internal friction angle and specific adhesion).
3 dwg

Description

Изобретение относится к области «Физики контактного взаимодействия материальной среды», конкретно к способу определения несущей способности и устойчивости дисперсной среды под нагрузкой от плоского жесткого штампа, соответствующей второму фазовому напряженно-деформированному состоянию этой среды под действием среднего начального (первого) критического давления

Figure 00000001
Известен способ определения начального (первого) критического давления для сжимаемой плоским жестким штампом грунтовой среды, заключающийся в том, что на заданной глубине h грунтового массива определяют величину удельного сцепления cстр, угла φстр внутреннего трения и удельного веса γстр структурированного грунта, при этом величину начального (первого) критического давления
Figure 00000002
под краями жесткого плоского штампа определяют расчетным путем из выражения Н.П. Пузыревского - О.К. Фрелиха
Figure 00000003
, а нормативное сопротивление грунта под подошвой штампа определяют из выражения Н.Н. Маслова
Figure 00000004
, где B - ширина штампа [1].The invention relates to the field of “Physics of the contact interaction of the material medium”, and specifically to a method for determining the bearing capacity and stability of a dispersed medium under load from a flat hard stamp corresponding to the second phase stress-strain state of this medium under the influence of the average initial (first) critical pressure
Figure 00000001
A known method for determining the initial (first) critical pressure for compressible flat hard stamped soil medium, which consists in the fact that at a given depth h of the soil mass determine the specific adhesion c pp , the angle φ p of internal friction and the specific gravity γ p of structured soil, value of initial (first) critical pressure
Figure 00000002
under the edges of a rigid flat stamp is determined by calculation from the expression N.P. Puzyrevsky - O.K. Frelich
Figure 00000003
, and the standard soil resistance under the stamp sole is determined from the expression of N.N. Maslova
Figure 00000004
where B is the stamp width [1].

Величина нормативного сопротивления Rн грунта, уточняющая начальное (первое) критическое давление, полученная Н.Н. Масловым на базе экспериментальных исследований, имеет низкую точность определения средней величины

Figure 00000005
как границы фазового перехода предельно нагруженной упругой материальной среды в состоянии зарождения зон сдвигов от краев к центру подошвы штампа. Нормативное сопротивление Rн грунта учитывает, что зоны сдвигов под краями штампа не распространяются на глубину zmax≥В/4, и вводятся коэффициенты условий работы оснований, жесткости сооружения и его надежности.The value of the normative resistance R n of the soil, specifying the initial (first) critical pressure obtained by N.N. Maslov based on experimental studies, has a low accuracy in determining the average value
Figure 00000005
as the boundaries of the phase transition of an extremely loaded elastic material medium in the state of nucleation of shear zones from the edges to the center of the stamp sole. The normative resistance R n of the soil takes into account that the shear zones under the edges of the stamp do not extend to a depth z max ≥B / 4, and the coefficients of the working conditions of the bases, the rigidity of the structure and its reliability are introduced.

Недостатком известного способа определения среднего начального (первого) критического давления

Figure 00000006
для весомой материальной среды под жестким плоским штампом является то, что зависимость Н.П. Пузыревского - О.К. Фрелиха в действительности отражает величину минимального давления сжатия
Figure 00000007
под краями штампа только в предельно критическом фазовом напряженно-деформированном состоянии грунта, при котором начинают возникать точечные очаги развития поверхностных трещин и линий сдвигов среды под боковыми кромками штампа [2]. Опытным путем при средней первой критической нагрузке
Figure 00000008
установлено, что давление под краями штампа отсутствует
Figure 00000009
, а на расстоянии 0,25 В от краев штампа шириной В давление
Figure 00000010
(еще безопасное для основания по прочности и устойчивости) принимает значение
Figure 00000011
, обеспечивающее развитие линий сдвигов к краям штампа в компрессионных краевых областях сжатия грунта под штампом.The disadvantage of this method of determining the average initial (first) critical pressure
Figure 00000006
for a significant material environment under a rigid flat stamp is that the dependence of N.P. Puzyrevsky - O.K. Fröhlich actually reflects the minimum compression pressure
Figure 00000007
under the edges of the stamp only in the extremely critical phase stress-strain state of the soil, at which point foci of development of surface cracks and lines of shear of the medium begin to appear under the side edges of the stamp [2]. Empirically with an average first critical load
Figure 00000008
found that there is no pressure under the edges of the stamp
Figure 00000009
and at a distance of 0.25 V from the edges of the stamp width B pressure
Figure 00000010
(still safe for the base for strength and stability) takes on the value
Figure 00000011
, providing the development of lines of shear to the edges of the stamp in the compression marginal areas of soil compression under the stamp.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения среднего начального (первого) критического давления материальной грунтовой и торфяной среды, заключающийся в том, что определяют физические характеристики ненарушенного грунта: угол φ=φстр внутреннего трения, c=cстр - удельное сцепление, γстр - удельный вес, рассчитывают величину прикладываемого к грунту плоским жестким штампом среднего давления pср, соответствующего моменту перехода грунта из упругого в упругопластическое фазовое состояние и среднему начальному (первому) критическому по прочности и устойчивости давлению

Figure 00000012
, принимают схему работы грунтового основания как линейно деформируемого полупространства, а торфа - по модели Фусса-Винклера «местных упругих деформаций», отличающийся тем, что для грунта среднее начальное (первое) критическое давление под штампом рассчитывают по зависимости
Figure 00000013
, где величина
Figure 00000014
- давление предела структурной прочности грунта при растяжении, значение
Figure 00000015
принимают соответствующим моменту развития от краев штампа шириной В к центру зон сдвигов на расстоянии от оси симметрии, равное
Figure 00000016
, где
Figure 00000017
и
Figure 00000018
- предельное давление под центром и краями штампа,
Figure 00000019
- среднее предельное давление, а для торфяной залежи
Figure 00000020
,Closest to the proposed one is a method for determining the average initial (first) critical pressure of a material soil and peat medium, which consists in determining the physical characteristics of undisturbed soil: angle φ = φ p of internal friction, c = c p - specific adhesion, γ p - specific gravity, calculate the value applied to the soil with a flat hard stamp of average pressure p cf corresponding to the moment of transition of the soil from the elastic to the elastoplastic phase state and the average initial (first) critical pressure and durability
Figure 00000012
, accept the scheme of the soil base as a linearly deformable half-space, and peat - according to the Fuss-Winkler model of “local elastic deformations”, characterized in that for soil the average initial (first) critical pressure under the stamp is calculated according to the dependence
Figure 00000013
where the quantity
Figure 00000014
- pressure of the tensile strength of the soil, the value
Figure 00000015
equal to the moment of development from the edges of the stamp with a width of B to the center of the shear zones at a distance from the axis of symmetry, equal
Figure 00000016
where
Figure 00000017
and
Figure 00000018
- ultimate pressure under the center and the edges of the stamp,
Figure 00000019
- average marginal pressure, and for peat deposits
Figure 00000020
,

где

Figure 00000021
- давление предела структурной прочности торфа при сжатии, А - предел длительной несущей способности торфяной залежи [3].Where
Figure 00000021
is the pressure of the structural strength of peat under compression, A is the limit of the long-term bearing capacity of the peat deposit [3].

Недостатком известного способа определения среднего начального (первого) критического давления для материальной среды под жестким плоским штампом является то, что выражение для давления структурной прочности

Figure 00000022
грунта получено в известном способе не для материального полупространства, а для образца грунта, вырезанного из массива, воспринимающего гравитационное давление и работающего в условиях компрессионного сжатия. Недоучет гравитационного давления pатм=1,033 (кГ/см2) в массиве грунта существенно влияет на точность определения истинного значения
Figure 00000023
1. Параметр ƒ по результатам натурных исследований получен как ƒ=1/4 В и на сегодняшний день не требует дополнительных аналитических определений. Для торфяных грунтов значение
Figure 00000024
также не учитывает оказываемое влияние атмосферного pатм и гравитационного pб давления.A disadvantage of the known method for determining the average initial (first) critical pressure for a material medium under a rigid flat stamp is that the expression for structural strength pressure
Figure 00000022
soil obtained in the known method not for the material half-space, but for a soil sample cut from an array that receives gravitational pressure and operates under compression. Underestimation of the gravitational pressure p atm = 1,033 (kg / cm 2 ) in the soil mass significantly affects the accuracy of determining the true value
Figure 00000023
1 . The parameter ƒ according to the results of field studies was obtained as ƒ = 1/4 V and today does not require additional analytical definitions. For peat soils, the value
Figure 00000024
also does not take into account the influence of atmospheric p atm and gravitational p b pressure.

Поставлена задача определения истинной величины среднего начального (первого) критического давления

Figure 00000025
для любой сжимаемой как сильнодеформируемой (грунт, торф), так и малодеформируемой (металл, бетон) материальной среды через определяющие физические параметры - угол ее внутреннего трения и удельное сцепление, при этом величина давления
Figure 00000026
принята разрушающей и определяющей начало трещинообразования на поверхности сжимаемой среды. На сегодняшний день величину
Figure 00000027
целесообразно получать не опытным путем, а через расчетные зависимости, определяемые через параметры: прочности среды φ,с (кГ/см2), ее глубины - h исследования и учета возможности доступа атмосферного давления pатм.The task of determining the true value of the average initial (first) critical pressure
Figure 00000025
for any compressible both highly deformable (soil, peat) and low deformable (metal, concrete) material medium through the determining physical parameters - the angle of its internal friction and specific adhesion, while the pressure
Figure 00000026
accepted destructive and determining the beginning of crack formation on the surface of a compressible medium. To date, the value
Figure 00000027
it is advisable to obtain not experimentally, but through calculated dependencies determined through the parameters: medium strength φ, s (kg / cm 2 ), its depth - h studies and allowance for atmospheric pressure access p atm .

Технический результат по способу определения среднего начального (первого) критического давления, безопасного по прочности и устойчивости для сжимаемой плоским жестким штампом материальной среды, заключающемуся в том, что определяют физические характеристики структурированной материальной среды: угол φ=φстр внутреннего трения, удельное сцепление - c=cстр, удельный вес - γ=γстр, при испытании среды методом статических нагрузок рассчитывают величину среднего прикладываемого к среде плоским жестким штампом шириной В внешнего давления, соответствующего среднему начальному (первому) по прочности критическому давлению

Figure 00000028
, массив материальной среды рассматривают как линейно деформируемое полупространство, принимают среднюю величину атмосферного давления равной pатм=1,033 (кГ/см2), достигается тем, что при доступе атмосферного давления минимальную величину начального (первого) критического давления сжатия среды под краями штампа принимают равной
Figure 00000029
- гравитационное (бытовое) давление на глубине h массива среды, зоны сдвиговых пластических деформаций принимают развивающимися в условиях компрессии под подошвой штампа на расстояние 0,255 от центра к краям штампа под максимальным давлением сжатия
Figure 00000030
, где для нарушенной структуры среды угол φн=arcsin[2sinφстр/(1+sin2φстр)]-φстр и удельное сцепление cн=cстр[2-tgφн/tgφстр]; среднее начальное (первое) критическое давление сжатия под подошвой штампа рассчитывают по зависимости
Figure 00000031
; в воронке растяжения-сжатия среды вокруг штампа у краев его подошвы начальное (первое) критическое давление растяжения среды рассчитывают как
Figure 00000032
; максимальное начальное (первое) критическое давление растяжения среды в воронке растяжения-сжатия за краями штампа принимают равным
Figure 00000033
; среднее начальное (первое) критическое давление растяжения среды за краями штампа в воронке растяжения-сжатия рассчитывают по зависимости
Figure 00000034
, а среднее начальное (первое) критическое по прочности давление среды (на сжатие под подошвой и на растяжение за его краями) определяют по зависимости
Figure 00000035
.The technical result according to the method of determining the average initial (first) critical pressure, safe in strength and stability for compressible material with a flat rigid stamp, which determines the physical characteristics of the structured material medium: angle φ = φ p of internal friction, specific adhesion - c = c p , specific gravity - γ = γ p , when testing the medium by the method of static loads, calculate the value of the average external pressure applied to the medium by a flat hard stamp with a width B corresponding to the average initial (first) critical pressure strength
Figure 00000028
, the array of the material medium is considered as a linearly deformable half-space, take the average atmospheric pressure equal to p atm = 1,033 (kg / cm 2 ), achieved by the fact that when atmospheric pressure is accessed, the minimum value of the initial (first) critical pressure of the medium under the edges of the stamp is taken equal
Figure 00000029
- gravitational (household) pressure at a depth h of the massif of the medium, the zones of shear plastic deformations are accepted developing under compression under the sole of the stamp at a distance of 0.255 from the center to the edges of the stamp under maximum compression pressure
Figure 00000030
Wherein the broken structure for the medium angle φ n = arcsin [2sinφ p / (1 + sin 2 φ p)] - φ p, and specific cohesion c n = c p [n-tgφ 2 / tgφ p]; the average initial (first) critical compression pressure under the stamp sole is calculated as
Figure 00000031
; in the tensile-compression funnel of the medium around the stamp at the edges of its sole, the initial (first) critical tensile pressure of the medium is calculated as
Figure 00000032
; the maximum initial (first) critical tensile pressure of the medium in the tensile-compression funnel beyond the edges of the punch is taken equal to
Figure 00000033
; the average initial (first) critical tensile pressure of the medium beyond the edges of the stamp in the tensile-compression funnel is calculated according to
Figure 00000034
, and the average initial (first) critical pressure strength medium (compression under the sole and tensile beyond its edges) is determined by the dependence
Figure 00000035
.

Среднее (начальное) критическое давление

Figure 00000036
(под штампом и за его краями), безопасное по прочности и устойчивости для основания под подошвой штампа, возможно достичь при создании нагрузки Pкр1 на штамп площадью F, обеспечивающей давление под штампом
Figure 00000037
. Величина безопасной нагрузки равна
Figure 00000038
.Average (initial) critical pressure
Figure 00000036
(under the stamp and beyond its edges), safe in strength and stability for the base under the sole of the stamp, it is possible to achieve when a load P cr1 is applied to the stamp with area F, providing pressure under the stamp
Figure 00000037
. Safe load value equals
Figure 00000038
.

Впервые с позиций «Физики материального контактного взаимодействия» определены границы начального (первого) критического по прочности устойчивости среднего давления

Figure 00000039
материальной среды, характеризующиеся физическими параметрами: удельным сцеплением сн и углом
Figure 00000040
внутреннего трения в нарушенном состоянии, которые учитывают контактное давление сжатия под подошвой штампа и контактное давление растяжения в воронке сжатия среды за краями подошвы штампа.For the first time, from the standpoint of “Physics of Material Contact Interaction,” the boundaries of the initial (first) critical strength stability of medium pressure are determined
Figure 00000039
material environment, characterized by physical parameters: specific adhesion with n and angle
Figure 00000040
broken internal friction, which take into account the contact pressure of compression under the sole of the stamp and the contact pressure of tension in the funnel of compression of the medium beyond the edges of the sole of the stamp.

Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлен график Si=ƒ(pi) осадок Si грунтовой материальной среды при испытании ступенями статического давления pi, под плоским жестким штампом, на фиг. 2а - эпюра контактных давлений под и за краями штампа на материальное полупространство, находящееся в начальном (первом) критическом напряженно-деформированном состоянии, совмещенная с графиками (фиг. 2б) предельного состояния среды; на фиг. 3 - график предельного состояния среды в начальном (первом) критическом состоянии под плоским жестким штампом (радиус R круга Мора) и за его краями (радиус r круга Мора).The invention is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 shows a graph of S i = ƒ (p i ) sediment S i of a soil material medium when tested in steps of static pressure p i , under a flat hard stamp, in FIG. 2a is a diagram of contact pressures under and beyond the edges of the stamp on a material half-space located in the initial (first) critical stress-strain state, combined with graphs (Fig. 2b) of the limiting state of the medium; in FIG. 3 is a graph of the limiting state of the medium in the initial (first) critical state under a flat hard stamp (radius R of the Mohr circle) and beyond its edges (radius r of the Mohr circle).

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. По результатам испытания материальной, например грунтовой, среды, используемой в качестве основания фундамента сооружения, статическими нагрузками через жесткий плоский штамп, строят график (фиг. 1) Si-ƒ(Pi,ti), по которому в интервале давлений

Figure 00000041
и соответствующих им осадок (SкрI…Sб) грунта под штампом определяют модуль общей деформации Е0 грунтового основания. Давление pб=(γстрh-cстр)ctgφстр гравитационное (бытовое) давление в массиве грунта на глубине h заложения фундамента сооружения. Необходимо знать величину
Figure 00000042
- среднего начального (первого) критического давления при доступе атмосферного давления ратм=1,033 (кГ/см2).The proposed method is implemented as follows. According to the test results of the material, such as soil, medium used as the foundation foundation of the structure, with static loads through a rigid flat stamp, a graph is constructed (Fig. 1) S i -ƒ (P i , t i ), according to which in the pressure range
Figure 00000041
and the corresponding sediment (S crI ... S b ) of the soil under the stamp determines the total strain modulus E 0 of the soil base. Pressure p b = (γ p hc p ) ctgφ p gravitational (household) pressure in the soil mass at the depth h of laying the foundation of the structure. Need to know the value
Figure 00000042
- average initial (first) critical pressure at atmospheric pressure access p atm = 1,033 (kg / cm 2 ).

По теоретическим положениям «Физики материального контактного взаимодействия» эпюра контактных напряжений (фиг. 2а) при давлении

Figure 00000043
на грунт под штампом состоит из трех зон: 1) краевых шириной - В/4 от краев под подошву штампа шириной В с зонами сдвиговых пластических деформаций (СПД), 2) зоны упругих деформаций под центром штампа шириной - В/2, 3) закраевой зоны воронки сжатия-растяжения - за краями штампа.According to the theoretical provisions of the "Physics of material contact interaction" diagram of contact stresses (Fig. 2A) at pressure
Figure 00000043
on the ground under the stamp consists of three zones: 1) edge widths - B / 4 from the edges under the bottom of the stamp width B with zones of shear plastic deformations (SPD), 2) zones of elastic deformations under the center of the stamp width - B / 2, 3) edge zones of the funnel compression-tension - beyond the edges of the stamp.

При среднем давлении

Figure 00000044
краевые контактные напряжения под подошвой штампа на поверхности полупространства отсутствуют, а на глубине h грунтового массива равны гравитационному давлению pб. В соответствии с графиком предельного состояния (фиг. 2б и график фиг. 3) связной материальной среды с нарушенной структурой удельное сцепление c=cн, угол внутреннего трения φ=φн, при
Figure 00000045
, φн=arcsin[2sinφстр/(1+sin2φстр)-φстр, cн=cстр[2-tgφн/tgφстр], где φстр и cстр - соответственно угол внутреннего трения и удельное сцепление структурированной среды. Круг Мора радиусом r определяет напряженное состояние среды за краями штампа, где
Figure 00000046
- максимальное давление растяжения среды в воронке сжатия-растяжения грунта за краями штампа,
Figure 00000047
- среднее давление растяжения среды за краями штампа,
Figure 00000048
- давление растяжения среды в воронке растяжения за краями штампа, т.е.
Figure 00000049
. Круг Мора радиусом R определяет давление
Figure 00000050
сжатия среды в воронке за краями штампа,
Figure 00000051
- среднее давление сжатия среды под подошвой штампа,
Figure 00000052
- максимальное давление сжатия грунта под подошвой штампа на расстоянии В/4 от краев штампа. Круг Мора радиусом R0=R+r определяет величину среднего начального (первого) критического давления
Figure 00000053
, учитывающего давление сжатия среды под подошвой штампа и давления растяжения-сжатия среды за краями штампа.At medium pressure
Figure 00000044
there are no boundary contact stresses under the stamp sole on the surface of the half-space, and at a depth h of the soil mass equal to the gravitational pressure p b . In accordance with the graph of the limiting state (Fig. 2b and the graph of Fig. 3) of a connected material medium with a disturbed structure, specific adhesion c = c n , the angle of internal friction φ = φ n , with
Figure 00000045
, φ n = arcsin [2sinφ p / (1 + sin 2 φ p ) -φ p , c n = c p [2-tgφ n / tgφ p ], where φ p and c p , respectively, the angle of internal friction and specific adhesion structured environment. Mohr’s circle of radius r defines the stress state of the medium beyond the edges of the stamp, where
Figure 00000046
- the maximum tensile pressure of the medium in the funnel of compression-tension of the soil beyond the edges of the stamp,
Figure 00000047
- the average tensile pressure of the medium beyond the edges of the stamp,
Figure 00000048
is the tensile pressure of the medium in the tensile funnel beyond the edges of the stamp, i.e.
Figure 00000049
. Mohr’s circle with radius R defines pressure
Figure 00000050
compression of the medium in the funnel beyond the edges of the stamp,
Figure 00000051
- the average pressure of the compression medium under the sole of the stamp,
Figure 00000052
- maximum compression pressure of the soil under the stamp sole at a distance of B / 4 from the edges of the stamp. Mohr’s circle with radius R 0 = R + r determines the average initial (first) critical pressure
Figure 00000053
taking into account the compression pressure of the medium under the sole of the stamp and the tensile-compression pressure of the medium beyond the edges of the stamp.

Из геометрических соотношений кругов Мора радиусом R0, R и r (фиг. 2 и фиг. 3) определяют все параметры давлений сжатия и растяжения под и за краями штампа при среднем начальном (первом) критическом давленииFrom the geometric relationships of Mohr circles with radius R 0 , R and r (Fig. 2 and Fig. 3), all parameters of compression and tensile pressures under and beyond the edges of the stamp are determined at an average initial (first) critical pressure

Figure 00000054
Figure 00000054

Figure 00000055
Figure 00000055

Figure 00000056
Figure 00000056

Figure 00000057
Figure 00000057

Пример 1 реализации способа. Определим среднюю величину начального (первого) критического давления

Figure 00000058
на грунт под ленточным фундаментом, имеющим глубину заложения h=1,5 м и ширину подошвы В=3 м, если дано: угол внутреннего трения грунта (суглинка) φ=φстр=25°, сцепление с=сстр=0,02 МПа и объемный вес γстр=0,0019 кГ/см3. При φстр=25°·π/180°=0,436, ctgφстр=2,145, cстр=2 Т/м2 и γстр=1,9 Т/м2 величина
Figure 00000059
по зависимости Н.П. Пузыревского - О.К. Фрелиха ошибочно определяется как
Figure 00000060
Example 1 of the implementation of the method. We determine the average value of the initial (first) critical pressure
Figure 00000058
on the ground under a strip foundation with a laying depth h = 1.5 m and a sole width B = 3 m, if given: the angle of internal friction of the soil (loam) φ = φ p = 25 °, adhesion c = s p = 0.02 MPa and bulk density γ p = 0.0019 kg / cm 3 . When φ p = 25 ° · π / 180 ° = 0,436, ctgφ p = 2,145, c = 2 T p / m 2 and γ p = 1.9 T / m 2 value
Figure 00000059
according to N.P. Puzyrevsky - O.K. Frelich is mistakenly defined as
Figure 00000060

По предлагаемому способу величина гравитационного (бытового) давления равна

Figure 00000061
, pб=(γстрh-cстр)ctgφстр=(0,0019·150-0,2)ctg25°=0,1823 кГ/см2, атмосферное давление принимаем равным ратм=1,033 кГ/см2. Составляющие начального (первого) критического давления рассчитывают по зависимостям:According to the proposed method, the value of gravitational (household) pressure is equal to
Figure 00000061
, P b = (γ p p hc) ctgφ p = (0,0019 · 150-0,2) ctg25 ° = 0,1823 kg / cm 2, is assumed equal to atmospheric pressure p atm = 1,033 kg / cm 2. The components of the initial (first) critical pressure are calculated according to the dependencies:

1) краевое первое критическое давление сжатия грунта

Figure 00000062
, соответствующее первому критическому давлению растяжения за краями штампа
Figure 00000063
, составляет величину1) edge first critical soil compression pressure
Figure 00000062
corresponding to the first critical tensile pressure beyond the edges of the stamp
Figure 00000063
is the value

Figure 00000064
Figure 00000064

2) первое критическое давление сжатия грунта

Figure 00000065
под подошвой штампа на расстоянии 0,75 м от его краев составляет величину2) the first critical pressure of soil compression
Figure 00000065
under the sole of the stamp at a distance of 0.75 m from its edges is

Figure 00000066
Figure 00000066

3) среднее первое критическое давление сжатия под подошвой штампа составляет величину3) the average first critical compression pressure under the stamp sole is

Figure 00000067
Figure 00000067

4) первое критическое давление растяжения грунта за краями подошвы штампа равно4) the first critical tensile pressure of the soil beyond the edges of the stamp sole is

Figure 00000068
Figure 00000068

5) среднее значение первого критического давления растяжения за краями подошвы штампа равно5) the average value of the first critical tensile pressure beyond the edges of the stamp sole is

Figure 00000069
Figure 00000069

6) среднее первое критическое давление (на сжатие под штампом и на растяжение за его краями) составляет величину6) the average first critical pressure (compression under the stamp and tension beyond its edges) is

Figure 00000070
Figure 00000070

Зависимость Н.П. Пузыревского - О.К. Фрелиха дает ошибочное значение

Figure 00000071
Dependence N.P. Puzyrevsky - O.K. Frelich gives an erroneous value
Figure 00000071

Пример 2 реализации способа. Определим величину

Figure 00000072
для морского ила - основания причала порта при φстр=2,°9, сстр=0,15 кГ/см2, γстр=0,00166 кГ/см3, h=11 м и h=1,5 м при отсутствии атмосферного давления pатм под водой в иле.Example 2 of the implementation of the method. Determine the value
Figure 00000072
for sea silt - the base of the port berth at φ p = 2, ° 9, s p = 0.15 kg / cm 2 , γ p = 0.00166 kg / cm 3 , h = 11 m and h = 1.5 m at the absence of atmospheric pressure p atm under water in the silt.

На глубине h=11 м по зависимости Н.П. Пузыревского - О.К. Фрелиха ошибочно получают:At a depth of h = 11 m according to N.P. Puzyrevsky - O.K. Frelich mistakenly receive:

Figure 00000073
Figure 00000073

По предлагаемым новым способом зависимостям получают:According to the proposed new method of dependencies receive:

1)

Figure 00000074
one)
Figure 00000074

где pб=(γстрh-cстр)ctgφстр=(0,00166·1100-0,15)ctg2,°9=33,0847 кГ/см2,where p b = (γ p p hc) ctgφ p = (0,00166 · 1100-0,15) ctg2, ° 9 = 33.0847 kg / cm 2,

Figure 00000075
Figure 00000075

2)

Figure 00000076
2)
Figure 00000076

3)

Figure 00000077
3)
Figure 00000077

На глубине h=1,5 м по зависимости Н.П. Пузыревского - О.К. Фрелиха ошибочно получают:At a depth of h = 1.5 m according to N.P. Puzyrevsky - O.K. Frelich mistakenly receive:

Figure 00000078
Figure 00000078

По предлагаемым новым способом зависимостям получают:

Figure 00000079
где pб=(γстрh-cстр)ctgφстр=(0,00166·150-0,15)ctg2,°9=1,9543 кГ/см2;According to the proposed new method of dependencies receive:
Figure 00000079
where p b = (γ p p hc) ctgφ p = (0,00166 · 150-0,15) ctg2, ° 9 = 1.9543 kg / cm 2;

2)

Figure 00000080
2)
Figure 00000080

3)

Figure 00000081
3)
Figure 00000081

Предлагаемый способ впервые позволяет получать истинные значения среднего начального (первого) критического давления

Figure 00000082
с позиций «Физики материального контактного взаимодействия» с учетом: при наличии - атмосферного давления pатм, нарушенности структуры связной среды, ее истинного гравитационного (бытового) давления на глубине h, новых положений предельного состояния связной среды в нарушенном по структуре состоянии, учитывающих развитие в предельном состоянии двух линий сдвигов под краями штампа, определенных дифференциальными уравнениями равновесия среды в предельно напряженном состоянииThe proposed method for the first time allows you to get the true values of the average initial (first) critical pressure
Figure 00000082
from the standpoint of “Physics of material contact interaction”, taking into account: in the presence of atmospheric pressure p atm , disturbance in the structure of the connected medium, its true gravitational (household) pressure at a depth h, new positions of the limiting state of the connected medium in a structure-disrupted state, taking into account the development of the limiting state of two shear lines under the edges of the stamp defined by differential equations of equilibrium of the medium in an extremely stressed state

Figure 00000083
Figure 00000083

Источники информацииInformation sources

1. Цитович Н.А. Механика грунтов (краткий курс): Учебник для ВУЗов. - 3-е изд., доп. - М.: Высшая школа, 1979. - С. 118-120.1. Tsitovich N.A. Soil mechanics (short course): Textbook for high schools. - 3rd ed., Ext. - M.: Higher School, 1979. - S. 118-120.

2. Хрусталев Е.Н. Контактное взаимодействие в геомеханике. Ч. 1: Несущая способность оснований сооружений. - Тверь, ТГТУ, «Золотая буква», 2004. - С. 78, 148.2. Khrustalev E.N. Contact interaction in geomechanics. Part 1: Bearing capacity of the foundations of structures. - Tver, TSTU, The Golden Letter, 2004. - S. 78, 148.

3. Патент РФ №2270990 «Способ определения несущей способности грунтового основания и торфяной залежи» / БИ №6, 27.02.2006 г.3. RF patent No. 2270990 "Method for determining the bearing capacity of a soil base and peat deposits" / BI No. 6, 02/27/2006

Claims (1)

Способ определения среднего начального (первого) критического давления для сжимаемой плоским жестким штампом материальной среды, заключающийся в том, что определяют физические характеристики структурированной материальной среды: угол φ=φстр внутреннего трения, удельное сцепление - c=cстр, удельный вес - γ=γстр, при испытании среды методом статических нагрузок рассчитывают величину среднего прикладываемого к среде плоским жестким штампом шириной В внешнего давления, соответствующего среднему начальному (первому) по прочности критическому давлению
Figure 00000084
, массив материальной среды рассматривают как линейно деформируемое полупространство, принимают среднюю величину атмосферного давления равной pатм=1,033 (кГ/см2), отличающийся тем, что при доступе атмосферного давления минимальную величину начального (первого) критического давления сжатия среды под краями штампа принимают равной
Figure 00000085
, где pб=(γстрh-cстр)ctgφстр - гравитационное (бытовое) давление на глубине h массива среды; зоны сдвиговых пластических деформаций принимают развивающимися в условиях компрессии под подошвой штампа на расстояние 0,25 В от центра к краям штампа под максимальным давлением сжатия
Figure 00000086
, где для нарушенной структуры среды угол φн=arcsin[2sinφстр/(1+sin2φстр)]-φстр и удельное сцепление cн=cстр[2-tgφн/tgφстр]; среднее начальное (первое) критическое давление сжатия под подошвой штампа рассчитывают по зависимости
Figure 00000087
; в воронке растяжения-сжатия среды вокруг штампа у краев его подошвы начальное (первое) критическое давление растяжения среды рассчитывают как
Figure 00000088
; максимальное начальное (первое) критическое давление растяжения среды в воронке растяжения-сжатия за краями штампа принимают равным
Figure 00000089
; среднее начальное (первое) критическое давление растяжения среды за краями штампа в воронке растяжения-сжатия рассчитывают по зависимости
Figure 00000090
, а среднее начальное (первое) критическое по прочности давление среды (на сжатие под подошвой и на растяжение за его краями) определяют по зависимости
Figure 00000091
.
A method for determining the average initial (first) critical pressure for a material medium compressible with a flat rigid stamp, which consists in determining the physical characteristics of a structured material medium: angle φ = φ p of internal friction, specific adhesion - c = c p , specific gravity - γ = γ p , when testing the medium by the method of static loads, calculate the value of the average external pressure applied to the medium with a flat hard stamp of width B corresponding to the average initial (first) critical strength pressure
Figure 00000084
, an array of the material medium is considered as a linearly deformable half-space, take the average atmospheric pressure equal to p atm = 1,033 (kg / cm 2 ), characterized in that when atmospheric pressure is accessed, the minimum value of the initial (first) critical pressure of the medium under the edges of the stamp is taken equal
Figure 00000085
, where p b = (γ p hc p ) ctgφ p - gravitational (household) pressure at a depth h of the medium mass; zones of shear plastic deformations are taken developing under compression under the sole of the stamp at a distance of 0.25 V from the center to the edges of the stamp under maximum compression pressure
Figure 00000086
Wherein the broken structure for the medium angle φ n = arcsin [2sinφ p / (1 + sin 2 φ p)] - φ p, and specific cohesion c n = c p [n-tgφ 2 / tgφ p]; the average initial (first) critical compression pressure under the stamp sole is calculated as
Figure 00000087
; in the tensile-compression funnel of the medium around the stamp at the edges of its sole, the initial (first) critical tensile pressure of the medium is calculated as
Figure 00000088
; the maximum initial (first) critical tensile pressure of the medium in the tensile-compression funnel beyond the edges of the punch is taken equal to
Figure 00000089
; the average initial (first) critical tensile pressure of the medium beyond the edges of the stamp in the tensile-compression funnel is calculated according to
Figure 00000090
, and the average initial (first) critical pressure strength medium (compression under the sole and tensile beyond its edges) is determined by the dependence
Figure 00000091
.
RU2013143269/28A 2013-09-24 2013-09-24 E.n.khrustalev's method for determination of mean initial (first) critical pressure for material medium compressed by flat stiff die RU2563547C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013143269/28A RU2563547C2 (en) 2013-09-24 2013-09-24 E.n.khrustalev's method for determination of mean initial (first) critical pressure for material medium compressed by flat stiff die

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013143269/28A RU2563547C2 (en) 2013-09-24 2013-09-24 E.n.khrustalev's method for determination of mean initial (first) critical pressure for material medium compressed by flat stiff die

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013143269A RU2013143269A (en) 2015-04-10
RU2563547C2 true RU2563547C2 (en) 2015-09-20

Family

ID=53282248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013143269/28A RU2563547C2 (en) 2013-09-24 2013-09-24 E.n.khrustalev's method for determination of mean initial (first) critical pressure for material medium compressed by flat stiff die

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2563547C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2663253C2 (en) * 2016-11-11 2018-08-03 Евгений Николаевич Хрусталев Khrustalev method for determining specific gravity of array of material medium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463896A (en) * 1993-09-29 1995-11-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Stress tester
RU2109877C1 (en) * 1995-12-07 1998-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Гидроспецпроект" Method for determining deformation characteristics of grounds
RU2270990C2 (en) * 2004-04-26 2006-02-27 Евгений Николаевич Хрусталев Method of measuring carrying capacity of ground base and turf deposit
RU2007100207A (en) * 2007-01-11 2008-07-20 Евгений Николаевич Хрусталев (RU) METHOD FOR DETERMINING ACTIVE COMPRESSIBLE THICKNESS AND SEDIMENTS OF THE GROUND BASE UNDER LOAD

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463896A (en) * 1993-09-29 1995-11-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Stress tester
RU2109877C1 (en) * 1995-12-07 1998-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Гидроспецпроект" Method for determining deformation characteristics of grounds
RU2270990C2 (en) * 2004-04-26 2006-02-27 Евгений Николаевич Хрусталев Method of measuring carrying capacity of ground base and turf deposit
RU2007100207A (en) * 2007-01-11 2008-07-20 Евгений Николаевич Хрусталев (RU) METHOD FOR DETERMINING ACTIVE COMPRESSIBLE THICKNESS AND SEDIMENTS OF THE GROUND BASE UNDER LOAD

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2663253C2 (en) * 2016-11-11 2018-08-03 Евгений Николаевич Хрусталев Khrustalev method for determining specific gravity of array of material medium

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013143269A (en) 2015-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nicolas et al. Brittle and semi-brittle behaviours of a carbonate rock: influence of water and temperature
Mighani et al. Creep deformation in Vaca Muerta shale from nanoindentation to triaxial experiments
Oh et al. Modelling the applied vertical stress and settlement relationship of shallow foundations in saturated and unsaturated sands
Aydan et al. The inference of geo-mechanical properties of soft rocks and their degradation from needle penetration tests
Izadi et al. Pseudo-static bearing capacity of shallow foundations on heterogeneous marine deposits using limit equilibrium method
Cai et al. Field evaluation of undrained shear strength from piezocone penetration tests in soft marine clay
Li et al. Study on shear behavior of coral reef limestone–concrete interface
Qi et al. Experimental investigation of dynamic shear modulus of saturated marine coral sand
Kim et al. The coefficient of earth pressure at rest in hydrate-bearing sediments
Mayne et al. Shallow footing response on sands using a direct method based on cone penetration tests
Kitamura et al. Strength determination of rocks by using indentation tests with a spherical indenter
Kargar et al. Post-cyclic behavior of carbonate sand of the northern coast of the Persian Gulf
Ecemis et al. Influence of non-/low plastic fines on cone penetration and liquefaction resistance
Yin et al. Comparison of strain-rate dependent stress-strain behavior from K o-consolidated compression and extension tests on natural Hong Kong marine deposits
Grgic et al. Dynamic anisotropic elastic properties of a claystone under variable loading direction and saturation
Wang et al. A new apparatus for testing the bearing capacity of calcareous sand in laboratory
Muttashar et al. Constitutive model for predicting stress-strain behavior of fine-grained sediments using shear-wave velocity
Yang et al. Effects of thixotropy and reconsolidation on the undrained shear characteristics of remoulded marine clays
Chen et al. RETRACTED ARTICLE: Relationship between water content, shear deformation, and elastic wave velocity through unsaturated soil slope
RU2563547C2 (en) E.n.khrustalev's method for determination of mean initial (first) critical pressure for material medium compressed by flat stiff die
Zeng et al. Effect of inherent anisotropy on the triaxial compression behavior of coral sand
Sun et al. Case study on pile running during the driving process of large-diameter pipe piles
Liu et al. Approach on the engineering properties of Lianyungang marine clay from piezocone penetration tests
Wang et al. Effects of mudstone particle content on shear strength of a crushed sandstone–mudstone particle mixture
Sadrekarimi Dynamic behavior of granular soils at shallow depths from 1 g shaking table tests

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20150507

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20150507

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151201