RU2565390C2 - Method for determining gravity pressure and coefficients of general lateral pressure and general relative lateral distortion of soil and peat ground - Google Patents

Method for determining gravity pressure and coefficients of general lateral pressure and general relative lateral distortion of soil and peat ground Download PDF

Info

Publication number
RU2565390C2
RU2565390C2 RU2013153589/15A RU2013153589A RU2565390C2 RU 2565390 C2 RU2565390 C2 RU 2565390C2 RU 2013153589/15 A RU2013153589/15 A RU 2013153589/15A RU 2013153589 A RU2013153589 A RU 2013153589A RU 2565390 C2 RU2565390 C2 RU 2565390C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sin
pressure
cos
medium
coefficient
Prior art date
Application number
RU2013153589/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013153589A (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 RU2013153589/15A priority Critical patent/RU2565390C2/en
Publication of RU2013153589A publication Critical patent/RU2013153589A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2565390C2 publication Critical patent/RU2565390C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention refers to physics of material contact interaction of a both natural, and damaged ponderable medium in mass and at a crest of slopes. The parameters of an angle of internal friction φstr and a specific cohesion сstr of the sampled medium taken at a depth h of the ponderable material mass are determined in the laboratory environment. The dependences φd=arcsin[2sinφstr/(1+sin2φstr)]- φstr, cd=cstr[2-tgφd/tgφstr] are used to derive the parameters of an angle of internal friction and a specific cohesion of the structurally damaged medium at a survey depth respectively, wherein pn=(γstrh-cstr)ctgφstr is a natural pressure at the depth h. A tangential natural pressure at the depth h is defined as τxy=px=pystrh·cos2φstr. The dependence derived by the author is used to determine the parameters of a coefficient of general lateral pressure of the medium at rest ζ 0 s t r = 0,5 sin 2 φ s t r ,
Figure 00000096
at damaged natural mass structure ζ 0 d = 0,5 sin 2 φ d ,
Figure 00000097
in open pit walls ζ 0 a t m s t r = γ s t r h cos φ s t r / [ ( γ s t r h c s t r ) c t g φ s t r + p a t m ] = c s t r cos 2 φ s t r ( 1 + sin φ s t r ) c s t r cos φ s t r ( 1 sin φ s t r ) + p a t m ( 1 + sin 2 φ s t r )
Figure 00000098
and in open pit walls with damaged structure ζ 0 a t m d = γ d h cos 2 φ d / [ ( γ d h c d ) c t g φ d + p a t m ] = c d cos 2 φ d ( 1 + sin φ d ) c d cos φ d ( 1 sin φ d ) + p a t m ( 1 + sin 2 φ d ) .
Figure 00000099
Coefficients of general relative lateral distortion of the medium mass are determined according to the dependence derived by the author ν 0 s t r = sin 2 φ s t r / ( 2 + sin 2 φ s t r ) ,
Figure 00000100
ν 0 d = sin 2 φ d / ( 2 + sin 2 φ d )
Figure 00000101
respectively, ν 0 a t m s t r = γ s t r h cos φ s t r / [ ( γ s t r h c s t r ) c t g φ s t r + γ s t r h cos 2 φ s t r + p a t m ] = = c s t r cos 2 φ s t r ( 1 + sin φ s t r ) c s t r cos φ s t r ( 1 sin φ s t r ) + c s t r cos 2 φ s t r ( 1 + sin φ s t r ) + p a t m ( 1 + sin 2 φ s t r )
Figure 00000102
in side walls of an open pit, ν 0 a t m d = γ d h cos φ d / [ ( γ d h c d ) c t g φ d + γ d h cos 2 φ d + p a t m ] = = c d cos 2 φ d ( 1 + sin φ d ) c d cos φ d ( 1 sin φ d ) + c d cos 2 φ d ( 1 + sin φ d ) + p a t m ( 1 + sin 2 φ d ) ,
Figure 00000103
wherein patm=1.033 kg/cm2 is a normal atmospheric pressure on the material medium, γ d = p n t g φ d + c d h
Figure 00000104
is a specific gravity of the damaged medium.
EFFECT: more informative and reliable determination is achieved.
3 cl, 3 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия», конкретно к способу определения коэффициентов общего бокового давления ζ0 и общей относительной поперечной деформации ν0 (аналогичной коэффициенту Пуассона для упругой среды) связной упруговязкопластичной изотропной грунтовой и упругоэластичной торфяной анизотропной среды.The invention relates to the field of “Physics of material contact interaction”, and specifically to a method for determining the coefficients of the total lateral pressure ζ 0 and the total relative transverse deformation ν 0 (similar to the Poisson's ratio for an elastic medium) of a coherent elastic-viscous plastic isotropic soil and elastically elastic peat anisotropic medium.

Известен способ определения коэффициента общего бокового давления ζ0 структурноустойчивого грунтового материального массива, заключающийся в том, что на заданной глубине h массива определяют в заданной точке величину активного вертикального давления pz от собственного веса вышележащих слоев среды и величину тангенциального напряжения τ, соответствующего боковому давлению px=py, например, с помощью залавливаемых плоских датчиков давления (мессдоз), коэффициент общего бокового давления среды определяют через выражение ζ0=px/pz=py/pz и набирают статистические данные о значении коэффициента ζ0 для различных видов материальной среды, а коэффициент общей относительной поперечной деформации среды на глубине h определяют по зависимости v0xzyz0/(1+ζ0), где εxy и εz - относительные деформации среды в точке массива в горизонтальном и вертикальном направлении [1, 2].A known method for determining the coefficient of total lateral pressure ζ 0 structurally stable soil material array, which consists in the fact that at a given depth h of the array determine the value of the active vertical pressure p z from the own weight of the overlying layers of the medium and the value of the tangential stress τ corresponding to the lateral pressure p x = p y , for example, using catchable flat pressure sensors (mass doses), the coefficient of the total lateral pressure of the medium is determined through the expression ζ 0 = p x / p z = p y / p z and statistics are collected on the value of the coefficient ζ 0 for various types of material medium, and the coefficient of the total relative transverse deformation of the medium at depth h is determined by the dependence v 0 = ε x / ε z = ε y / ε z = ζ 0 / (1 + ζ 0 ), where ε x = ε y and ε z are the relative deformations of the medium at the point of the array in the horizontal and vertical directions [1, 2].

Испытание материальной среды в массиве с помощью залавливаемых датчиков давления (мессдоз) в вертикальном и горизонтальном направлении - трудоемкая операция, не позволяющая получать достоверные данные о давлениях в точке материального массива в вертикальном и горизонтальном направлении в связи с нарушениями естественного природного состояния массива при задавливании датчиков давления и при бурении, при необходимости, опробируемой скважины.Testing the material environment in the array using trapped pressure sensors (pressure sensors) in the vertical and horizontal direction is a laborious operation that does not allow reliable data on the pressures at the point of the material array in the vertical and horizontal direction due to violations of the natural state of the array when pressure sensors are crushed and when drilling, if necessary, the well being tested.

Статистические принимаемые для расчета данные о коэффициенте ζ0 и ν0 являются весьма отдаленными от действительных и имеют широкий разброс для одной разновидности среды.The statistical data for the calculation of the coefficients ζ 0 and ν 0 are very remote from the real ones and have a wide spread for one kind of medium.

Известен способ определения механических параметров структурноустойчивой грунтовой материальной среды в массиве на заданной глубине h, заключающийся в том, что по результатам предварительных исследований на глубине h массива среды ненарушенной структуры определяют параметр угла φстр ее внутреннего трения и удельное сцепление сстр, отличающийся тем, что значение коэффициента общего бокового давления определяют по зависимости Й. Яки

Figure 00000001
для песчаных грунтовых сред с удельным сцеплением сстр≈0 и по зависимости Г.А. Спальвинга для связных глинистых грунтовых сред -
Figure 00000002
, где рб - вертикальное гравитационное (бытовое) давление, при этом коэффициент общего бокового давления среды определяют как отношение горизонтального к вертикальному давлению ζ0х/pz=py/pz на заданной глубине h материального массива, а значение коэффициента общей относительной поперечной деформации материальной среды определяют по зависимости ν0хzyz0/(1+ζ0), где εхy и εz - относительные деформации среды в точке массива в горизонтальном и вертикальном направлении [3].There is a method of determining the mechanical parameters of a structurally stable soil material medium in an array at a given depth h, which consists in the fact that, according to the results of preliminary studies at an depth h of the array of medium, the undisturbed structure determines the angle parameter φ p of its internal friction and specific adhesion with p , characterized in that the value of the coefficient of total lateral pressure is determined by the dependence of Y. Yaki
Figure 00000001
for sandy soil environments with specific adhesion with p ≈ 0 and according to G.A. Spalving for cohesive clay soil media -
Figure 00000002
, where p b is the vertical gravitational (household) pressure, and the coefficient of the total lateral pressure of the medium is defined as the ratio of horizontal to vertical pressure ζ 0 = p x / p z = p y / p z at a given depth h of the material array, and the coefficient value the total relative transverse deformation of the material medium is determined by the dependence ν 0 = ε x / ε z = ε y / ε z = ζ 0 / (1 + ζ 0 ), where ε x = ε y and ε z are the relative deformations of the medium at the point of the array in horizontal and vertical direction [3].

Недостатком известного способа определения коэффициента ζ0 является ограниченность применения зависимостей Й. Яки и Г.А. Спальвинга соответственно только для чистых песков и глинистых грунтовых сред. Эти зависимости не учитывают истинного значения гравитационного (бытового) давления в массиве материальной среды, которое следует предварительно получить на основании дополнительных тщательных опытов.The disadvantage of this method of determining the coefficient ζ 0 is the limited application of the dependencies J. Yaki and G.A. Spalving, respectively, only for clean sands and clayey soil. These dependencies do not take into account the true value of gravitational (everyday) pressure in the mass of the material medium, which should be obtained first on the basis of additional thorough experiments.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения гравитационного давления материальной среды в массиве и ее природной плотности, заключающийся в том, что наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения гравитационного давления материальной среды в массиве и ее природной плотности, заключающийся в том, что а заданной глубине h (см) массива материальной среды полевыми методами инженерных изысканий определяют угол φстр внутреннего трения и удельное сцепление сстр среды ненарушенной структуры в условиях гравитационного (бытового) давления рб, отличающийся тем, что величину гравитационного давления в массиве упруговязкопластичной грунтовой среды определяют по зависимости

Figure 00000003
, а плотность грунтовой среды рассчитывают как
Figure 00000004
, при удельном весе
Figure 00000005
, где g - ускорение свободного падения тела в условиях гравитации (см/с2), а величину гравитационного давления в массиве упругоэластичной анизотропной торфяной среды определяют по зависимости
Figure 00000006
, а плотность торфяной среды рассчитывают как
Figure 00000007
, при удельном весе
Figure 00000008
.Closest to the technical nature of the proposed is a method for determining the gravitational pressure of the material medium in the array and its natural density, which consists in the fact that the closest in technical essence to the proposed method is to determine the gravitational pressure of the material medium in the array and its natural density, which consists in that a predetermined depth h (cm) of the array material medium field methods of engineering studies angle φ p define internal friction and specific adhesion to the article medium undisturbed under gravity (domestic) pressure p B, wherein the magnitude of the gravitational pressure of the array uprugovyazkoplastichnoy soil environment is determined depending on
Figure 00000003
and the density of the soil medium is calculated as
Figure 00000004
, with specific gravity
Figure 00000005
, where g is the acceleration of gravity of the body under gravity (cm / s 2 ), and the magnitude of the gravitational pressure in the array of an elastically elastic anisotropic peat medium is determined by the dependence
Figure 00000006
and the density of the peat medium is calculated as
Figure 00000007
, with specific gravity
Figure 00000008
.

Недостатком известного изобретения является то, что величины рб,Г и рб,Т соответствуют главному вертикальному напряжению σI в массиве грунтовой и торфяной среды и главному горизонтальному касательному напряжению

Figure 00000009
,A disadvantage of the known invention is that pb, d and pb, T correspond to the principal vertical stress σI in an array of dirt and peat medium and the main horizontal shear stress
Figure 00000009
,

Figure 00000010
, при необходимости знания величины активного гравитационного давления pz при соответствующем тангенциальном напряжении на потенциальных линиях сдвига τx,y.
Figure 00000010
, if necessary, knowledge of the magnitude of the active gravitational pressure p z at the corresponding tangential stress on potential shear lines τ x, y .

Технический результат по способу определения гравитационного давления и коэффициентов общего бокового давления и общей относительной поперечной деформации грунтовой и торфяной среды, заключающемуся в том, что определяют на заданной глубине h массива физические параметры прочности среды ненарушенной структуры - угол φстр внутреннего трения и удельное сцепление - сстр, коэффициент общего бокового давления среды определяют по зависимости ζ0х/pz=py/pz, где px=py - замеряемое боковое горизонтальное давление при задаваемом вертикальном давлении pz на глубине h, коэффициент общей относительной поперечной деформации среды определяют по зависимости ν0xzyz0/(1+ζ0), где εxy и εz - замеряемые относительные деформации среды под давлением pz в точке массива в горизонтальном и вертикальном направлении, на заданной глубине h массива упруговязкопластичной структурированной грунтовой среды принимают величину гравитационного (бытового) давления как

Figure 00000011
и соответствующей главному напряжению σ1, в исследуемой точке массива, а величину главного касательного напряжения определяют как
Figure 00000012
, достигается тем, что для массива грунта определяют тангенциальное напряжение на потенциальных потенциальных линиях сдвига как
Figure 00000013
, величину активного вертикального гравитационного давления в точке массива определяют как
Figure 00000014
, где
Figure 00000015
- давление связности грунта, коэффициент общего бокового давления грунта определяют как
Figure 00000016
, коэффициент общей относительной поперечной деформации - как
Figure 00000017
, а для массива торфа тангенциальное напряжение на потенциальных потенциальных линиях сдвига определяют как
Figure 00000018
при активном гравитационном давлении в точке массива торфа
Figure 00000019
, величину коэффициента общего бокового давления торфа определяют как
Figure 00000020
, а коэффициент общей относительной поперечной деформации в массиве - как
Figure 00000021
, при этом для боковых стенок открытой вертикальной выработки в массиве структурированной грунтовой среды коэффициент общего бокового давления после замера атмосферного давления ратм или принятия его нормальным по величине ратм=1,033 кГ/см2 определяют какThe technical result by the method of determining gravitational pressure and the coefficients of the total lateral pressure and the total relative lateral deformation of the soil and peat environment, which consists in determining at a given depth h of the array the physical parameters of the strength of the medium of the undisturbed structure - angle φ p of internal friction and specific adhesion - s p, common side medium pressure coefficient is determined from the dependence of ζ 0 = p x / p z = p y / p z, where p x = p y - measured lateral horizontal pressure when given by the vertically pressure p z at a depth h, coefficient total relative shear deformation of the medium is determined from the dependence of ν 0 = ε x / ε z = ε y / ε z = ζ 0 / (1 + ζ 0), where ε x = ε y and ε z - the measured relative deformations of the medium under pressure p z at the point of the array in the horizontal and vertical directions, at a given depth h of the array of visco-elastic structured soil, take the value of gravitational (household) pressure as
Figure 00000011
and corresponding to the principal stress σ 1 , at the studied point of the array, and the magnitude of the principal tangential stress is determined as
Figure 00000012
, is achieved by the fact that for a soil mass, the tangential stress on the potential potential shear lines is determined as
Figure 00000013
, the value of the active vertical gravitational pressure at the point of the array is determined as
Figure 00000014
where
Figure 00000015
- soil connectivity pressure, the coefficient of the total lateral pressure of the soil is determined as
Figure 00000016
, the coefficient of total relative transverse deformation - as
Figure 00000017
, and for a peat mass, the tangential stress on potential potential shear lines is defined as
Figure 00000018
with active gravitational pressure at the point of the peat massif
Figure 00000019
, the value of the coefficient of the total lateral pressure of peat is defined as
Figure 00000020
, and the coefficient of total relative transverse deformation in the array - as
Figure 00000021
, while for the side walls of open vertical excavation in an array of structured soil environment, the coefficient of total lateral pressure after measuring atmospheric pressure p atm or accepting it as normal in value p atm = 1,033 kg / cm 2 is determined as

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
, а коэффициент ее общей относительной поперечной деформации - как
Figure 00000023
, and the coefficient of its total relative transverse deformation - as

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
, причем в стенках открытой вертикальной выработки в массиве грунтовой среды с нарушенной от внешнего воздействия структурой при доступе атмосферного давления Ратм=1,033 кГ/см2 коэффициент общего бокового давления определяют как
Figure 00000026
, где
Figure 00000027
,
Figure 00000028
- соответственно угол внутреннего трения и удельное сцепление среды с нарушенной структурой, ее коэффициент общего бокового давления - как
Figure 00000029
, удельный вес грунта - как
Figure 00000030
, а коэффициент общей относительной поперечной деформации грунта - как
Figure 00000031
.
Figure 00000025
moreover, in the walls of open vertical excavation in an array of soil with a structure disturbed by external influences when atmospheric pressure is available P atm = 1.033 kg / cm 2, the coefficient of total lateral pressure is determined as
Figure 00000026
where
Figure 00000027
,
Figure 00000028
- respectively, the angle of internal friction and the specific adhesion of the medium with the disturbed structure, its coefficient of total lateral pressure - as
Figure 00000029
, specific gravity of soil - as
Figure 00000030
, and the coefficient of the total relative transverse deformation of the soil - as
Figure 00000031
.

Предлагаемое изобретение базируется на положении «Физики материального контактного взаимодействия», что «любая материальная среда характеризуется через физические параметры ее угла «φ» внутреннего трения и удельного сцепления «с» как в структурированном так и в нарушенном состоянии».The present invention is based on the provision “Physics of material contact interaction”, that “any material medium is characterized through the physical parameters of its angle“ φ ”of internal friction and specific adhesion“ c ”both in a structured and in a broken state”.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 - график р=f(τ) предельного состояния связной упругопластичной грунтовой материальной среды - грунта, на фиг. 2 - график р=f(τ) предельного состояния связной анизотропной упругоэластичной торфяной среды.The invention is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 is a graph p = f (τ) of the limiting state of a cohesive elastoplastic soil material medium — soil, FIG. 2 is a graph of p = f (τ) of the limiting state of a connected anisotropic elastically elastic peat medium.

Рассматривая график р=f(τ) предельного состояния Ш. Кулона связной упруговязкопластичной грунтовой среды (фиг. 1) в природном напряженно-деформированном состоянии, определяем вертикальное гравитационное (бытовое) давление в точке на глубине h массива грунта как

Figure 00000032
, величина которого равна радиусу рб,Г=rГ круга Мора предельного состояния среды при растяжении, давление связности среды равно
Figure 00000033
и противодействует растяжению среды за краями точки. При
Figure 00000034
радиус
Figure 00000035
.Considering the graph p = f (τ) of the limit state of S. Coulomb cohesive elastic-viscoplastic soil medium (Fig. 1) in a natural stress-strain state, we determine the vertical gravitational (household) pressure at a point at a depth h of the soil mass as
Figure 00000032
whose value is equal to the radius r b , G = r G of the Mohr circle of the limiting state of the medium under tension, the pressure of the medium is connected
Figure 00000033
and counteracts the stretching of the medium beyond the edges of the point. At
Figure 00000034
radius
Figure 00000035
.

Активное природное вертикальное давление в точке на глубине h будет равно

Figure 00000036
, а соответствующее ему касательное тангенциальное напряжение
Figure 00000037
при тангенциальном давлении на потенциальных линиях сдвига
Figure 00000038
. Коэффициент общего бокового давления упругопластичной грунтовой среды определяется какThe active natural vertical pressure at a point at depth h will be
Figure 00000036
, and the corresponding tangential tangential stress
Figure 00000037
at tangential pressure on potential shear lines
Figure 00000038
. The coefficient of the total lateral pressure of an elastoplastic soil medium is defined as

Figure 00000039
Figure 00000039

Исходя из зависимости ν0,Г0,Г/(1+ζ0,Г) находим, что коэффициент общей относительной поперечной деформации материальной среды в массиве равен

Figure 00000040
.Based on the dependence ν 0, Г = ζ 0, Г / (1 + ζ 0, Г ) we find that the coefficient of the total relative transverse deformation of the material medium in the array is
Figure 00000040
.

Рассматривая график (фиг. 2) р=f(τ) предельного состояния связной упругоэластичной торфяной среды, например неосушенной торфяной залежи с высокой степенью анизотропии АЕвг=0,4 сжимаемости в вертикальном и горизонтальном направлении, определяем вертикальное давление на глубине h как

Figure 00000041
при соответствующем тангенциальном напряжении в точке на этой же глубине
Figure 00000042
.Considering the graph (FIG. 2) p = f (τ) of a limiting condition of a connected elastic peaty medium, such as peat undrained deposits with a high degree of anisotropy AE = E / E g = 0.4 compressibility in the vertical and the horizontal direction define a vertical pressure at depth h like
Figure 00000041
with the corresponding tangential stress at a point at the same depth
Figure 00000042
.

Давление связности торфа

Figure 00000043
, тогда активное вертикальное давление в точке на глубине h будет равно
Figure 00000044
. Коэффициент общего бокового давления упругоэластичной торфяной среды определяется как
Figure 00000045
Peat Connectivity Pressure
Figure 00000043
then the active vertical pressure at a point at depth h will be
Figure 00000044
. The coefficient of the total lateral pressure of an elastically elastic peat medium is defined as
Figure 00000045

а коэффициент

Figure 00000046
.and the coefficient
Figure 00000046
.

Пример 1 реализации способа.Example 1 of the implementation of the method.

1) В процессе бурения скважины в грунтовом материальном массиве, состоящем из суглинка, были отобраны образцы грунта с глубины h1=90 см и h2=280 см, лабораторный анализ которых позволил установить угол их внутреннего трения φстр1стр2=23° и удельное сцепление сстр1стр2=0,2 кГ/см2 при удельном весе γстр1стр2=0,002 кГ/см3. Величина гравитационного (бытового) давления на глубинах 90 см и 280 см имеет значение рб1=(γстрh1стр)ctgφстр=(0,02·90-0,2)ctg23°=-0,0471 кГ/см2, рб2=(γстрh2стр)ctgφстр=(0,02·280-0,2)ctg23°=0,8481 кГ/см2. Коэффициент общего бокового давления рассчитываем по зависимости

Figure 00000047
, а коэффициент общей относительной поперечной деформации суглинка определяем по зависимости
Figure 00000048
. Статистические справочные данные имеют значения ζ0=0,11…0,82, ν0=0,20…0,25 для тугопластичных суглинков [1].1) In the process of drilling a well in a soil material massif, consisting of loam, soil samples were taken from depths h 1 = 90 cm and h 2 = 280 cm, laboratory analysis of which made it possible to establish the angle of their internal friction φ str1 = φ str2 = 23 ° and specific adhesion with str1 = with str2 = 0.2 kg / cm 2 with a specific gravity of γ str1 = γ str2 = 0.002 kg / cm 3 . The magnitude of the gravitational (domestic) pressure at the depth of 90 cm and 280 cm is set to p b1 = (γ p h 1 -c p) ctgφ p = (0,02 · 90-0,2) ctg23 ° = -0,0471 kg / cm 2 , p b2 = (γ p h 2 -s p ) ctgφ p = (0.02 · 280-0.2) ctg23 ° = 0.8481 kg / cm 2 . The coefficient of total lateral pressure is calculated according to
Figure 00000047
, and the coefficient of the total relative transverse deformation of loam is determined by the dependence
Figure 00000048
. Statistical reference data have values ζ 0 = 0.11 ... 0.82, ν 0 = 0.20 ... 0.25 for stiff plastic loams [1].

2) При землетрясении естественная структура суглинка на глубине h1=90 см нарушается до значения показателей: φн=arcsin[2sinφстр/(1+sin2φстр)]-φстр=arcsin[2sin23°/(1+sin223°)]-23°=42,6843°-23°=19,6843° и сн=Сстр[2-tgφн/tgφстр]=0,2[2-tg19,6843°/tg23°]=0,2314 кГ/см2,

Figure 00000049
. Коэффициент общего бокового давления становится равным
Figure 00000050
, а коэффициент общей относительной поперечной деформации среды
Figure 00000051
2) In an earthquake, the natural structure of loam at a depth of h 1 = 90 cm is violated to the value of the indicators: φ н = arcsin [2sinφ p / (1 + sin 2 φ p )] - φ p = arcsin [2sin23 ° / (1 + sin 2 23 °)] - 23 ° = 42.6843 ° -23 ° = 19.6843 ° and with n = C p [2-tgφ n / tgφ p ] = 0.2 [2-tg19.6843 ° / tg23 °] = 0.2314 kg / cm 2 ,
Figure 00000049
. The coefficient of total lateral pressure becomes equal
Figure 00000050
, and the coefficient of the total relative transverse deformation of the medium
Figure 00000051

Пример 2 реализации способа.Example 2 of the implementation of the method.

1) Почти вертикальные стенки береговых обрывов Днепровско-Бугского лимана вблизи города Очаков Николаевской области высотой h0>10 м составляют полутвердые глины и суглинки, которые на берегу по краям обрывов покрыты травяной растительностью. На береговой грунтовой поверхности обрывов наблюдаются скрытые и открытые трещины глубиной более 50 см и шириной до 1 см, а сам грунт перед обрывом имеет складчатую поверхность и волнистую линию уступов с перепадом высот >30 см на расстоянии l=10…15 м от края обрыва. При этом на боковой поверхности обрыва береговой линии закрытые трещины наблюдаются на глубину h≈0,5…0,1 м от горизонтальной поверхности и отпоры грунта стенок на глубине h01=8 м.1) Almost vertical walls of the coastal cliffs of the Dnieper-Bug estuary near the city of Ochakov, Mykolayiv region with a height of h 0 > 10 m are semi-solid clay and loam, which are covered with grass vegetation on the banks along the edges of the cliffs. Hidden and open cracks with a depth of more than 50 cm and a width of up to 1 cm are observed on the coastal soil surface of the cliffs, and the soil itself has a folded surface and a wavy line of ledges with a vertical drop> 30 cm at a distance l = 10 ... 15 m from the edge of the cliff. At the same time, on the lateral surface of the cliff coastline, closed cracks are observed to a depth of h≈0.5 ... 0.1 m from the horizontal surface and the soil is repelled by walls at a depth of h 01 = 8 m.

При удельном весе грунтовой среды γстр=0,0027 кГ/см3 глубина обрыва, с которой наблюдается ее растяжение до горизонтальной поверхности, составляет величину hpстрстр=0,2/0,0025=89 см при удельном сцеплении среды сстр=0,2 кГ/см2.With the specific gravity of the soil medium γ p = 0.0027 kg / cm 3, the depth of the cliff with which it stretches to a horizontal surface is h p = s p / γ p = 0.2 / 0.0025 = 89 cm for a specific adhesion of the medium with pp = 0.2 kg / cm 2 .

Угол внутреннего трения грунтовой среды береговых откосов ориентировочно составляет величину φср=arctg(h0l/l)=arctg(8…10/15)=28°…33,7°≈31°, тогда коэффициент общей относительной деформации будет равен ν0,89=sin2φстр/[2(1+sin2φстр)]=0,2345 - на глубинах hp=89 см и h=10 м, а коэффициент общего бокового давления соответственно будет равен ζ0,8910=sin62°/(2+sin62°)=0,3063 - соответственно при

Figure 00000052
, τГcтрh=0,0027·89=0,2403 кГ/см2 иThe angle of internal friction of the soil environment of the coastal slopes is approximately φ φ = arctan (h 0l / l) = arctan (8 ... 10/15) = 28 ° ... 33.7 ° ≈31 °, then the coefficient of total relative deformation will be ν 0 89 p = sin2φ / [2 (1 + sin2φ p)] = 0.2345 - at depths of h p = 89 cm and h = 10 m, and the total lateral pressure coefficient, respectively, will be equal to ζ 0,89 = ζ 10 = sin62 ° / (2 + sin62 °) = 0.3063 - respectively at
Figure 00000052
, Τ r = γ Page h = 0,0027 · 89 = 0.2403 kg / cm 2 and

Figure 00000053
,
Figure 00000053
,

τ=γстрh=0,0027·1000=2,7 кГ/см2 и τxyГcos2φстр=2,7 cos231°=1,9838 кГ/см2. При нормальном атмосферном давлении ратм=1,033 кГ/см2 на боковой поверхности стенок берегового обрыва коэффициент общего бокового давления будет равен

Figure 00000054
τ = γ p h = 0,0027 · 1000 = 2.7 kg / cm 2 and τ xy = τ 2 r cos φ p = cos 2.7 February 31 ° = 1,9838 kg / cm 2. At normal atmospheric pressure p atm = 1,033 kg / cm 2 on the lateral surface of the walls of the coastal cliff, the coefficient of total lateral pressure will be equal to
Figure 00000054

или

Figure 00000055
or
Figure 00000055

Figure 00000056
Figure 00000056

2) В случае землетрясения естественная структура грунта обрыва береговой линии будет нарушена до значений ее показателей на глубине h=89 см:2) In the event of an earthquake, the natural soil structure of the cliff of the coastline will be disturbed to its values at a depth of h = 89 cm:

φн=arcsin[2sinφстр/(1+sin2φстр)]-φстр=φ n = arcsin [2sinφ p / (1 + sin 2 φ p )] - φ p =

=arcsin[2sin31°/(1+sin231°)]-31°=54,5004°-31°=23,5004°,= arcsin [2sin31 ° / (1 + sin 2 31 °)] - 31 ° = 54.5004 ° -31 ° = 23.5004 °,

снстр[2-tgφн/tgφстр]=0,2[2-tg23,5004°/tg31°]=0,2553 кГ/см2,

Figure 00000057
,s n = s pg [2-tgφ n / tgφ pg ] = 0.2 [2-tg23.5004 ° / tg31 °] = 0.2553 kg / cm 2 ,
Figure 00000057
,

где гравитационное (бытовое) давление рб=(γcтрh-сстр)ctgφстр=(0,00236·89-0,2)ctg31°=0,0167 кГ/см2.where the gravitational (household) pressure p b = (γ sth h-s p ) ctgφ p = (0.00236 · 89-0.2) ctg31 ° = 0.0167 kg / cm 2 .

Коэффициент общего бокового давления становится равным

Figure 00000058
The coefficient of total lateral pressure becomes equal
Figure 00000058

а коэффициент общей относительной поперечной деформации

Figure 00000059
.and the coefficient of total relative transverse deformation
Figure 00000059
.

Пример 3 реализации способа. Неосушенная торфяная залежь мощностью 3 м как упругая анизотропная эластичная материальная среда на глубине h=200 см имеет показатели:

Figure 00000060
и
Figure 00000061
. Гравитационное давление на глубине h=2 м составляет величину
Figure 00000062
при горизонтальном тангенциальном напряжении
Figure 00000063
и давлении связности торфа
Figure 00000064
. Коэффициент общего бокового давления торфа на глубине h будет равен
Figure 00000065
.Example 3 implementation of the method. Undehydrated peat deposit with a thickness of 3 m as an elastic anisotropic elastic material medium at a depth of h = 200 cm has the following indicators:
Figure 00000060
and
Figure 00000061
. Gravity pressure at a depth of h = 2 m is
Figure 00000062
at horizontal tangential stress
Figure 00000063
and peat connectivity pressure
Figure 00000064
. The coefficient of the total lateral pressure of peat at a depth h will be equal to
Figure 00000065
.

По зависимости

Figure 00000066
, что соответствует расчетным показателям.According to
Figure 00000066
, which corresponds to the calculated indicators.

Коэффициент общей относительной поперечной деформации торфа на глубине h составляет величину ν=ζ0,T(1+ζ0,T)=0,4755/1,4755=0,3223.The coefficient of the total relative transverse deformation of peat at depth h is ν = ζ 0, T (1 + ζ 0, T ) = 0.4755 / 1.4755 = 0.3223.

Предлагаемое изобретение впервые через физические параметры удельного сцепления и угла внутреннего трения позволяет получать расчетные параметры ζ0 и ν0 с высокой степенью достоверности, определяемой точностью установления прочностных параметров исследуемой среды - φстр, сстр и φн, сн.The present invention for the first time through the physical parameters of specific adhesion and the angle of internal friction allows to obtain the calculated parameters ζ 0 and ν 0 with a high degree of reliability, determined by the accuracy of establishing the strength parameters of the investigated medium - φ page , with page and φ n , with n

Источники информацииInformation sources

1. Цитович Н.А. Механика грунтов (краткий курс): Учебник для вузов. - 3-е изд., доп. - М.: Высшая школа, 1979. - С. 34-37, 168.1. Tsitovich N.A. Soil mechanics (short course): Textbook for high schools. - 3rd ed., Ext. - M.: Higher School, 1979. - S. 34-37, 168.

2. Голли А.В. Методика измерения напряжений и деформаций в грунтах: Учебное пособие. - Л.: ЛИСИ, 1984. - С. 50-53.2. Golly A.V. Methodology for measuring stress and strain in soils: a Training manual. - L .: LISI, 1984. - S. 50-53.

3. Глотов Н.М., Леонтьев А.И. и др. Основания и фундаменты транспортных сооружений: Учебник для вузов. - М.: Транспорт, 1995. - С. 160-161.3. Glotov N.M., Leontiev A.I. and other Foundations and foundations of transport facilities: Textbook for universities. - M .: Transport, 1995 .-- S. 160-161.

4. Патент РФ №2549533 «Способ определения гравитационного давления материальной среды в массиве и ее природной плотности» / Хрусталев Е.Н., Б.И. №12 от 27.04.2015 (прототип).4. RF patent No. 2549533 “A method for determining the gravitational pressure of a material medium in an array and its natural density” / Khrustalev E.N., B.I. No. 12 dated 04/27/2015 (prototype).

Claims (3)

1. Способ определения гравитационного давления и коэффициентов общего бокового давления и общей относительной поперечной деформации грунтовой и торфяной среды, заключающийся в том, что определяют на заданной глубине h массива физические параметры прочности среды ненарушенной структуры - угол φстр внутреннего трения и удельное сцепление - сстр, коэффициент общего бокового давления среды определяют по зависимости ζ0х/pz=py/pz, где px=py - замеряемое боковое горизонтальное давление при задаваемом вертикальном давлении pz на глубине h, коэффициент общей относительной поперечной деформации среды определяют по зависимости v0xzyz0/(1+ζ0), где εxy и εz - замеряемые относительные деформации среды под давлением pz в точке массива в горизонтальном и вертикальном направлении, на заданной глубине h массива упруговязкопластичной структурированной грунтовой среды принимают величину гравитационного (бытового) давления как
Figure 00000067
и соответствующей главному напряжению σ1 в исследуемой точке массива, а величину главного касательного напряжения определяют как
Figure 00000068
, отличающийся тем, что для массива грунта определяют тангенциальное напряжение на потенциальных линиях сдвига как
Figure 00000069
, величину активного вертикального гравитационного давления в точке массива определяют как
Figure 00000070
, где
Figure 00000071
- давление связности грунта, коэффициент общего бокового давления грунта определяют как
Figure 00000072
, коэффициент общей относительной поперечной деформации - как
Figure 00000073
, а для массива торфа тангенциальное напряжение на потенциальных линиях сдвига определяют как
Figure 00000074
при активном гравитационном давлении в точке массива торфа
Figure 00000075
, величину коэффициента общего бокового давления торфа определяют как
Figure 00000076
, а коэффициент общей относительной поперечной деформации в массиве - как
Figure 00000077
.
1. A method for determining gravitational pressure and total lateral pressure coefficient and the total relative transverse strain dirt and the peat medium, comprising the steps of determining at a predetermined depth h of the array physical strength parameters undisturbed environment - page angle φ internal friction and specific adhesion - with p , the coefficient of the total lateral pressure of the medium is determined by the dependence ζ 0 = p x / p z = p y / p z , where p x = p y is the measured lateral horizontal pressure at a given vertical pressure p z at a depth h, k the coefficient of the total relative transverse deformation of the medium is determined by the dependence v 0 = ε x / ε z = ε y / ε z = ζ 0 / (1 + ζ 0 ), where ε x = ε y and ε z are the measured relative deformations of the medium under pressure p z at the point of the array in the horizontal and vertical direction, at a given depth h of the array of the visco-elastic structured soil medium, take the value of gravitational (household) pressure as
Figure 00000067
and corresponding to the main stress σ 1 at the studied point of the array, and the value of the main tangential stress is determined as
Figure 00000068
, characterized in that for the soil mass determine the tangential stress on potential shear lines as
Figure 00000069
, the value of the active vertical gravitational pressure at the point of the array is determined as
Figure 00000070
where
Figure 00000071
- soil connectivity pressure, the coefficient of the total lateral pressure of the soil is determined as
Figure 00000072
, the coefficient of total relative transverse deformation - as
Figure 00000073
, and for a peat mass, the tangential stress on potential shear lines is determined as
Figure 00000074
with active gravitational pressure at the point of the peat massif
Figure 00000075
, the value of the coefficient of the total lateral pressure of peat is defined as
Figure 00000076
, and the coefficient of total relative transverse deformation in the array - as
Figure 00000077
.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для боковых стенок открытой вертикальной выработки в массиве структурированной грунтовой среды коэффициент общего бокового давления после замера атмосферного давления ратм или принятия его нормальным по величине ратм=1,033 кГ/см2 определяют как
Figure 00000078

Figure 00000079
,
а коэффициент ее общей относительной поперечной деформации - как
Figure 00000080
2. The method according to p. 1, characterized in that for the side walls of an open vertical excavation in an array of structured soil medium, the coefficient of total lateral pressure after measuring atmospheric pressure p atm or accepting it at a normal value of p atm = 1,033 kg / cm 2 is determined as
Figure 00000078

Figure 00000079
,
and the coefficient of its total relative transverse deformation - as
Figure 00000080
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в стенках открытой вертикальной выработки в массиве грунтовой среды с нарушенной от внешнего воздействия структурой при доступе атмосферного давления ратм=1,033 кГ/см2 коэффициент общего бокового давления определяют как
Figure 00000081
,
где
Figure 00000082
,
Figure 00000083
- соответственно угол внутреннего трения и удельное сцепление среды с нарушенной структурой,
ее коэффициент общего бокового давления - как
Figure 00000084
,
удельный вес грунта - как
Figure 00000085
,
а коэффициент общей относительной поперечной деформации грунта - как
Figure 00000086
.
3. The method according to p. 1, characterized in that in the walls of an open vertical excavation in an array of soil with a structure disturbed by external influences with atmospheric pressure access p atm = 1.033 kg / cm 2, the total lateral pressure coefficient is determined as
Figure 00000081
,
Where
Figure 00000082
,
Figure 00000083
- respectively, the angle of internal friction and the specific adhesion of the medium with a disturbed structure,
its total lateral pressure coefficient is how
Figure 00000084
,
specific gravity of soil - how
Figure 00000085
,
and the coefficient of the total relative transverse deformation of the soil - as
Figure 00000086
.
RU2013153589/15A 2013-12-03 2013-12-03 Method for determining gravity pressure and coefficients of general lateral pressure and general relative lateral distortion of soil and peat ground RU2565390C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013153589/15A RU2565390C2 (en) 2013-12-03 2013-12-03 Method for determining gravity pressure and coefficients of general lateral pressure and general relative lateral distortion of soil and peat ground

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013153589/15A RU2565390C2 (en) 2013-12-03 2013-12-03 Method for determining gravity pressure and coefficients of general lateral pressure and general relative lateral distortion of soil and peat ground

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013153589A RU2013153589A (en) 2015-06-10
RU2565390C2 true RU2565390C2 (en) 2015-10-20

Family

ID=53285197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013153589/15A RU2565390C2 (en) 2013-12-03 2013-12-03 Method for determining gravity pressure and coefficients of general lateral pressure and general relative lateral distortion of soil and peat ground

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2565390C2 (en)

Cited By (2)

* 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
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

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1298307A1 (en) * 1985-03-29 1987-03-23 Калининский политехнический институт Method of testing peat
RU2270990C2 (en) * 2004-04-26 2006-02-27 Евгений Николаевич Хрусталев Method of measuring carrying capacity of ground base and turf deposit
RU2343448C2 (en) * 2007-01-11 2009-01-10 Евгений Николаевич Хрусталев Defining method of bearing capacity and setting of soil foundation and peat bed
RU2345360C2 (en) * 2007-03-05 2009-01-27 Евгений Николаевич Хрусталёв Method of determination of soil mechanical performances, peat and frozen beddings

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1298307A1 (en) * 1985-03-29 1987-03-23 Калининский политехнический институт Method of testing peat
RU2270990C2 (en) * 2004-04-26 2006-02-27 Евгений Николаевич Хрусталев Method of measuring carrying capacity of ground base and turf deposit
RU2343448C2 (en) * 2007-01-11 2009-01-10 Евгений Николаевич Хрусталев Defining method of bearing capacity and setting of soil foundation and peat bed
RU2345360C2 (en) * 2007-03-05 2009-01-27 Евгений Николаевич Хрусталёв Method of determination of soil mechanical performances, peat and frozen beddings

Cited By (2)

* 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
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
RU2013153589A (en) 2015-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schwarz et al. Root reinforcement of soils under compression
Che et al. Wave propagations through jointed rock masses and their effects on the stability of slopes
Sawangsuriya et al. Modulus-suction-moisture relationship for compacted soils in postcompaction state
Aydan et al. The inference of geo-mechanical properties of soft rocks and their degradation from needle penetration tests
Waddington et al. Differential peat deformation, compressibility, and water storage between peatland microforms: Implications for ecosystem function and development
Cornet et al. The hydromechanical behaviour of a fracture: an in situ experimental case study
Cohen et al. Fiber bundle model for multiscale modeling of hydromechanical triggering of shallow landslides
Fan et al. Effects of hydromechanical loading history and antecedent soil mechanical damage on shallow landslide triggering
Wang et al. In situ assessment of soil dynamic parameters for characterizing nonlinear seismic site response using KiK-net vertical array data
Kumar et al. Equivalent linear and nonlinear ground response analysis of two typical sites at Guwahati city
Ku et al. In situ lateral stress coefficient (K 0) from shear wave velocity measurements in soils
Mayne et al. Geotechnical characteristics of sensitive Leda clay at Canada test site in Gloucester, Ontario
Agaiby et al. Evaluating undrained rigidity index of clays from piezocone data
Ku et al. Yield stress history evaluated from paired in-situ shear moduli of different modes
Kumar et al. Nonlinear site-specific ground response analysis: case study of Amingaon, Guwahati
RU2565390C2 (en) Method for determining gravity pressure and coefficients of general lateral pressure and general relative lateral distortion of soil and peat ground
Liu et al. SITE EFFECT OF VERTICAL MOTION--AMPLIFICATION BEHAVIOR OBSERVED FROM DOWNHOLE ARRAYS.
Leshchinsky et al. Enhanced Rainfall‐Induced Shallow Landslide Activity Following Seismic Disturbance—From Triggering to Healing
Sadrekarimi Dynamic behavior of granular soils at shallow depths from 1 g shaking table tests
Okur et al. Evaluation of cyclic behavior of fine-grained soils using the energy method
Kumar et al. 1D ground response analysis to identify liquefiable substrata: case study from Guwahati city
Bayo et al. Determination of elastic moduli and bearing capacity of sediments using geophysical and cone penetration test techniques in Yenagoa, Southern Nigeria
Dammala et al. Dynamic characterization of soils using various methods for seismic site response studies
RU2592038C2 (en) Khrustalev method of determining mechanical parameters of material medium in mass
Castelli et al. Dynamic characterization of municipal solid waste by in situ and laboratory tests

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151204