RU2611553C1 - Способ хрусталева е.н. определения удельного и эквивалентного сцепления дисперсной связной среды - Google Patents

Способ хрусталева е.н. определения удельного и эквивалентного сцепления дисперсной связной среды Download PDF

Info

Publication number
RU2611553C1
RU2611553C1 RU2015148057A RU2015148057A RU2611553C1 RU 2611553 C1 RU2611553 C1 RU 2611553C1 RU 2015148057 A RU2015148057 A RU 2015148057A RU 2015148057 A RU2015148057 A RU 2015148057A RU 2611553 C1 RU2611553 C1 RU 2611553C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
medium
mpa
pressure
structured
state
Prior art date
Application number
RU2015148057A
Other languages
English (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 RU2015148057A priority Critical patent/RU2611553C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2611553C1 publication Critical patent/RU2611553C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Изобретение относится к «Физике материального контактного взаимодействия», конкретно к способу определения удельного и эквивалентного сцепления в структурированном и нарушенном состоянии. Удельное сцепление среды в структурированном состоянии определяют по зависимости
Figure 00000070
в нарушенном состоянии -
Figure 00000071
а эквивалентное сцепление
Figure 00000072
где
Figure 00000073
- удельный вес среды с нарушенной структурой. Технический результат – точное определение прочностных характеристик среды в структурированном и нарушенном состоянии. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия», конкретно к способу определения удельного и эквивалентного сцепления дисперсной связной среды в структурированном и нарушенном состоянии.
Известен способ определения удельного сцепления Cстр структурированной грунтовой среды, заключающийся в том, что отбирают образцы грунта ненарушенной структуры с глубины h массива, определяют удельный вес
Figure 00000001
грунта, образцы поочередно испытывают на сжимаемость под возрастающими ступенями i (не менее трех i≥3) нормального давления pi+1>pi, на каждой ступени сжимающего давления производят поперечный срез обжимаемого образца с замером соответствующей ступени тангенциальной нагрузки τi+1>τi, строят прямолинейный график зависимости Ш. Кулона |τi|=pitgϕ°+C до пересечения с осями координат opi и oτi, на оси oτ абсцисс определяют значение удельного сцепления Cстр структурированной среды, а по тангенсу наклона графика определяют угол внутреннего трения структурированной среды
Figure 00000002
[1].
График Ш. Кулона прямолинейный на участке
Figure 00000003
где
Figure 00000004
- давление связности среды и pб - гравитационное (бытовое) давление. График Хрусталева Е.Н. прямолинейный на участке
Figure 00000005
, где
Figure 00000006
- первое (начальное) критическое давление, однако его ошибочно принимают в современной «Механике грунтов» за продолжение графика Ш. Кулона, а величину удельного сцепления с большой погрешностью принимают равным Cстр (МПа) с графика
Figure 00000007
как среднеквадратичную величину (по ГОСТ 20522-75).
Известен способ определения эквивалентного сцепления CЭ (МПа) материальной дисперсной связной среды в мерзлом состоянии, заключающийся в нагружении массива среды усилием P жесткой сферы диаметром D с замером текущей осадки St до момента ее стабилизации во времени t, разгрузке сферы, определении ее контактной осадки S0 и по результатам испытаний величины эквивалентного CЭ (МПа) и длительного Cдл (МПа) сцепления среды, для определения последних строят график зависимости
Figure 00000008
и касательную прямую линию к точкам графика, соответствующим усилиям P1, P2 и Pk, до пересечения с осью абсцисс; радиусами ρ, равными разнице значений pср и соответствующих им точек пересечения касательных с осью абсцисс, строят круги напряжений Мора максимального предельного состояния среды при растяжении и проводят к ним касательную прямую (max τпр)=p⋅tgθ+CЭ до пересечения с осью абсцисс и ординат, с помощью которой находят предельный угол θ° внутреннего трения и эквивалентное сцепление CЭ, по которым рассчитывают угол внутреннего трения
Figure 00000009
и удельное сцепление
Figure 00000010
[2].
Величину эквивалентного сцепления CЭ получают графоаналитическим методом с низкой точностью его определения. Предельный угол θ° внутреннего трения получен графоаналитическим методом и точно определяется только из выражения
Figure 00000011
[3], где
Figure 00000012
и
Figure 00000013
- соответственно углы внутреннего трения среды в структурированном и нарушенном состоянии.
В известных способах величины Cстр, CЭ являются физическими, но не определены аналитическими выражениями и не позволяют в полной мере описывать свойства материальной среды.
Цель изобретения - точное определение прочностных характеристик материальной среды в структурированном и нарушенном состоянии.
Технический результат по способу определения удельного и эквивалентного сцепления дисперсной связной среды, заключающийся в лабораторном определении удельного веса структурированной среды
Figure 00000014
на глубине h (см) ее массива, нагружении образцов или массива среды ненарушенной структуры на глубине h возрастающими ступенями i нормального сжимающего давления pi+1>pi (МПа) методом статических нагрузок до момента времени t (мин) стабилизации осадки Si (см) среды под соответствующими ступенями давления pi, в поступательном или вращательном срезе обжатой каждой ступенью давления pi среды в плоскости, перпендикулярной нормальному направлению приложения давления, с замером соответствующей величины максимального тангенциального напряжения среза τi+1>τi (МПа), строят график предельного состояния структурированной среды по зависимости Ш. Кулона
Figure 00000015
в интервале давления 0≤pi≤pб.стр, где
Figure 00000016
- гравитационное (бытовое) давление массива структурированной среды, и график предельного состояния среды с нарушенной структурой по зависимости Е.Н. Хрусталева
Figure 00000017
при давлении pi>рб.стр, где
Figure 00000018
- гравитационное давление массива среды в нарушенном состоянии, где Cстр и Cн (МПа) - удельное сцепление,
Figure 00000019
и
Figure 00000020
- угол внутреннего трения среды соответственно в структурированном и нарушенном состоянии, определенные по графикам предельного состояния
Figure 00000021
и
Figure 00000022
и уточняемые по зависимости
Figure 00000023
достигается тем, что удельное сцепление структурированной дисперсной связной среды определяют по зависимости
Figure 00000024
а удельное сцепление дисперсной связной среды в нарушенном состоянии - по зависимости
Figure 00000025
или
Figure 00000026
при этом величину эквивалентного сцепления рассчитывают по зависимости
Figure 00000027
или
Figure 00000028
где удельный вес среды в нарушенном по структуре состоянии
Figure 00000029
pатм≈1,033 МПа.
Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами: на фиг. 1 и 2 представлены графики предельного состояния дисперсной связной материальной среды
Figure 00000030
и
Figure 00000031
где
Figure 00000032
Figure 00000033
и Cстр (МПа), Cн (МПа) - угол внутреннего трения и удельное сцепление соответственной для структурированной и нарушенной материальной среды при эквивалентном сцеплении CЭ=pатм=1,033 (МПа).
Пример реализации способа. На глубине h=170 см грунтового массива, сложенного суглинком, проводят инженерно-геологические изыскания. Отбирают образцы грунта ненарушенной структуры. В лабораторных условиях по образцам среды устанавливают удельный вес структурированного суглинка
Figure 00000034
в сдвиговых приборах производят одноплоскостной срез обжатых возрастающими ступенями i нормального давления pi+1>pi (МПа) образцов среды (i>3).
Первую ступень нормального давления при срезе образцов задают из расчета нормативного гравитационного (бытового) давления
Figure 00000035
где
Figure 00000036
[Cстр]=0,034 МПа - нормативные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления суглинка с показателем консистенции
Figure 00000037
и коэффициентом пористости e=0,55 при удельном весе
Figure 00000038
[4], когда [pб.стр]=(0,00273⋅170-0,34)ctg23°=0,2924 (кг/см2)≈0,029 МПа. Возрастающие ступени давления должны соответствовать ступеням давления при испытании грунтов на сжимаемость статическими нагрузками, т.е. для суглинка при срезе Δpi=0,05 МПа=0,5 кг/см2.
При срезе обжатых ступенями давления образцов суглинка фиксируют максимальную величину тангенциального напряжения среза τi (МПа) каждого образца при давлении pi (МПа) и строят криволинейный график (а, б, с) предельного состояния суглинка
Figure 00000039
(фиг. 1), состоящий из дуги (1-4) и дуги окружности (5-8) радиусом Rкрп. График (а, б, с) аппроксилируют прямой (d, к, а, с) линией графика
Figure 00000040
предельного состояния структурированного суглинка и прямой (е, f, а, б) линией графика
Figure 00000041
предельного состояния суглинка в нарушенном состоянии (фиг. 1), составляющими с осью абсцисс соответственно приближенный угол
Figure 00000042
и
Figure 00000043
внутреннего трения суглинка в структурированном и нарушенном состоянии соответственно, а на оси ординат отсекающими соответствующие приближенные значения удельного сцепления {|Cстр|}=0,42 (кг/см2)=0,042 МПа и {|Cн|}=0,45 (кг/см2)=0,045 МПа.
Уточняем приближенную величину бытового давления как
Figure 00000044
Строят графики предельного состояния суглинка в структурированном и нарушенном состоянии
Figure 00000045
и
Figure 00000046
(фиг. 2), по которым путем измерений устанавливают величину угла
Figure 00000047
внутреннего трения структурированного суглинка и рассчитывают величину угла
Figure 00000048
Величину удельного сцепления определяют по зависимости
Figure 00000049
Figure 00000050
и
Figure 00000051
Величину эквивалентного сцепления определяют как
Figure 00000052
или как
Figure 00000053
где
Figure 00000054
- удельный вес суглинка в нарушенном состоянии.
Впервые на базе физики материального контактного взаимодействия получены определяющие зависимости для определения точных значений удельного и эквивалентного сцепления дисперсной связной среды в структурированном и нарушенном состоянии.
Источники информации
1. ГОСТ 21719-80. Грунты. Методы полевых испытаний на срез в скважинах и в массиве. - М.: Гос. ком. СССР по делам строительства, 1980 - С. 3-17.
2. Патент РФ №2345360. Способ определения механических характеристик грунтового, торфяного и мерзлого основания. / Хрусталев Е.Н., Б.И. №3 от 27.01.2009.
3. Хрусталев Е.Н. Контактное взаимодействие в геомеханике. Часть I: Несущая способность оснований сооружений. - Тверь: ТГТУ, 2004. - С. 76 (рис. 2.13).
4. Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1977. - С. 70-71, С. 19.

Claims (1)

  1. Способ определения удельного и эквивалентного сцепления дисперсной связной среды, заключающийся в лабораторном определении удельного веса структурированной среды γстр (кг/см3) на глубине h (см) ее массива, нагружении образцов или массива среды ненарушенной структуры на глубине h возрастающими ступенями i нормального сжимающего давления pi+1>pi (МПа) методом статических нагрузок до момента времени t (мин) стабилизации осадки Si (см) среды под соответствующими ступенями давления pi, в поступательном или вращательном срезе обжатой каждой ступенью давления pi среды в плоскости, перпендикулярной нормальному направлению приложения давления, с замером соответствующей величины максимального тангенциального напряжения среза τi+1>τi (МПа), строят график предельного состояния структурированной среды по зависимости Ш. Кулона
    Figure 00000055
     в интервале давления 0≤pi≤pб.стр, где
    Figure 00000056
     (МПа) - гравитационное (бытовое) давление массива структурированной среды, и график предельного состояния среды с нарушенной структурой по зависимости Е.Н. Хрусталева
    Figure 00000057
     при давлении pi>pб.стр, где
    Figure 00000058
     (МПа) - гравитационное давление массива среды в нарушенном состоянии, где Cстр и Cн (МПа) - удельное сцепление,
    Figure 00000059
     и
    Figure 00000060
     - угол внутреннего трения среды соответственно в структурированном и нарушенном состоянии, определенные по графикам предельного состояния
    Figure 00000061
    и
    Figure 00000062
    и уточняемые по зависимости
    Figure 00000063
    , отличающийся тем, что удельное сцепление структурированной дисперсной связной среды определяют по зависимости
    Figure 00000064
     (МПа), а удельное сцепление дисперсной связной среды в нарушенном состоянии - по зависимости
    Figure 00000065
     (МПа) или
    Figure 00000066
     (МПа), при этом величину эквивалентного сцепления рассчитывают по зависимости
    Figure 00000067
     (МПа) или
    Figure 00000068
     (МПа), где удельный вес среды в нарушенном по структуре состоянии
    Figure 00000069
     (кг/см3), pатм≈1,033 МПа - величина атмосферного давления на глубине h<Cстр/γстр.
RU2015148057A 2015-11-10 2015-11-10 Способ хрусталева е.н. определения удельного и эквивалентного сцепления дисперсной связной среды RU2611553C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148057A RU2611553C1 (ru) 2015-11-10 2015-11-10 Способ хрусталева е.н. определения удельного и эквивалентного сцепления дисперсной связной среды

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148057A RU2611553C1 (ru) 2015-11-10 2015-11-10 Способ хрусталева е.н. определения удельного и эквивалентного сцепления дисперсной связной среды

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2611553C1 true RU2611553C1 (ru) 2017-02-28

Family

ID=58459083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015148057A RU2611553C1 (ru) 2015-11-10 2015-11-10 Способ хрусталева е.н. определения удельного и эквивалентного сцепления дисперсной связной среды

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2611553C1 (ru)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2192006C2 (ru) * 1999-12-14 2002-10-27 Липецкий государственный технический университет Способ определения физико-механических характеристик слоя почвогрунта, преимущественно имеющего низкую и среднюю плотность, и устройство для его осуществления
RU2345360C2 (ru) * 2007-03-05 2009-01-27 Евгений Николаевич Хрусталёв Способ определения механических характеристик грунтового, торфяного и мерзлого оснований

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2192006C2 (ru) * 1999-12-14 2002-10-27 Липецкий государственный технический университет Способ определения физико-механических характеристик слоя почвогрунта, преимущественно имеющего низкую и среднюю плотность, и устройство для его осуществления
RU2345360C2 (ru) * 2007-03-05 2009-01-27 Евгений Николаевич Хрусталёв Способ определения механических характеристик грунтового, торфяного и мерзлого оснований

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ 12248-96 Грунты, Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. - М., 1997. ЦЫТОВИЧ Н.А. Механика мерзлых грунтов. - М.: Высшая школа, 1973, с.107-189. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yimsiri et al. Cross-anisotropic elastic parameters of two natural stiff clays
Tsuha et al. Behaviour of displacement piles in sand under cyclic axial loading
RU2345360C2 (ru) Способ определения механических характеристик грунтового, торфяного и мерзлого оснований
Hu et al. Relating fragmentation, plastic work and critical state in crushable rock clasts
Tong et al. Particle breakage of uniformly graded carbonate sands in dry/wet condition subjected to compression/shear tests
Taheri et al. Strength and deformation characteristics of cement-mixed gravelly soil in multiple-step triaxial compression
CN111382517A (zh) 基于双参数地基模型的桩基屈曲临界荷载解析解分析方法
Watanabe et al. Reappraisal of loading rate effects on sand behavior in view of seismic design for pile foundation
Doanh et al. Stick-slip behaviour of model granular materials in drained triaxial compression
Finno et al. Effects of stress path rotation angle on small strain responses
RU2615598C1 (ru) Способ хрусталева е.н. определения физических параметров прочности материальной среды
CN103616301A (zh) 一种土体剪切试验装置及试验方法
Stoeckhert et al. Mode I fracture toughness of rock under confining pressure
Doanh et al. Effects of previous deviatoric strain histories on the undrained behaviour of Hostun RF loose sand
Ajmera et al. Characterization of the reduction in undrained shear strength in fine-grained soils due to cyclic loading
Liu et al. Acoustic emission characteristics of pre-cracked specimens under biaxial compression
RU2611553C1 (ru) Способ хрусталева е.н. определения удельного и эквивалентного сцепления дисперсной связной среды
Wu et al. Study on tensile strength and tensile-shear coupling mechanism of loess around Lanzhou and Yanan city in China by unconfined penetration test
Wang et al. Experimental and mathematical investigations on unconfined compressive behaviour of costal soft soil under complicated freezing processes
RU2537725C1 (ru) Способ определения физических параметров прочности нарушенной структуры материальной среды
CN109001058A (zh) 一种半刚性基层芯样疲劳试验方法
Zainorabidin et al. Dynamic behaviour of western Johore peat, Malaysia
Niroumand et al. Performance of helical anchors in sand
Hayano et al. Shear banding in a sedimentary soft mudstone subjected to plane strain compression
RU2555504C2 (ru) Способ установления предельного состояния деформируемой материальной среды

Legal Events

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

Effective date: 20171111