RU2620127C2 - E.n. khrustalev's method of determining pressure of surface and internal cracking - Google Patents

E.n. khrustalev's method of determining pressure of surface and internal cracking Download PDF

Info

Publication number
RU2620127C2
RU2620127C2 RU2015133292A RU2015133292A RU2620127C2 RU 2620127 C2 RU2620127 C2 RU 2620127C2 RU 2015133292 A RU2015133292 A RU 2015133292A RU 2015133292 A RU2015133292 A RU 2015133292A RU 2620127 C2 RU2620127 C2 RU 2620127C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
cracking
depth
array
taken equal
Prior art date
Application number
RU2015133292A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015133292A (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 RU2015133292A priority Critical patent/RU2620127C2/en
Publication of RU2015133292A publication Critical patent/RU2015133292A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2620127C2 publication Critical patent/RU2620127C2/en

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

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)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Underground Structures, Protecting, Testing And Restoring Foundations (AREA)

Abstract

FIELD: testing equipment.
SUBSTANCE: method feature for determining the pressure of the surface and internal cracking array of the structured material medium is the determination of such parameters as the angle of internal friction, specific adhesion, specific gravity for structured and impaired medium, and further use of these settings in analytically established mathematical dependences establishing the boundary of the surface and internal cracking structured and impaired material medium under increasing load in natural conditions and under water.
EFFECT: establishing boundaries of the surface and internal cracking of a structured and disturbed material medium under increasing load in natural conditions and under water.
10 dwg

Description

Изобретение относится к области физики материального взаимодействия и служит для определения давления поверхностного и внутреннего трещинообразования твердого тела в условиях гравитационного и избыточного силового воздействия.The invention relates to the field of physics of material interaction and is used to determine the pressure of surface and internal cracking of a solid under gravitational and excessive force.

Известен способ Н.П. Пузыревского определения начального (первого) критического давления сжатия

Figure 00000001
для твердотельного полупространства под краями жесткого плоского штампа шириной В, по которому определяют физические параметры сжимаемого тела - угол
Figure 00000002
внутреннего трения и удельное сцепление С=Сстр тела с ненарушенной структурой, удельный вес γ=γстр, глубину h исследования массива тела штампом; при этом гравитационное (бытовое) давление в массиве тела на глубине h определяют как рб=γ⋅h и его принимают всесторонним гидростатическим (рб=τ); главные напряжения в нагруженном давлением р массиве тела принимают равными
Figure 00000003
в произвольной точке сжимаемого тела с углом видимости
Figure 00000004
под штампом на глубине
Figure 00000005
от подошвы штампа и подставляют в условие предельного равновесия (σ1-σ2)=2sinϕ°[(σ1+σ2)/2+C⋅tgϕ°], а минимальное безопасное давление для тела под краями штампа в начале развития под ними начального (первого) критического краевого давления определяют из выражения
Figure 00000006
[1].The known method N.P. Puzyrev definition of the initial (first) critical compression pressure
Figure 00000001
for a solid-state half-space under the edges of a rigid flat stamp of width B, by which the physical parameters of the compressible body are determined - angle
Figure 00000002
internal friction and specific adhesion C = C p of a body with an undisturbed structure, specific gravity γ = γ p , depth h of the study of the body mass by a stamp; in this case, the gravitational (household) pressure in the body mass at a depth h is defined as p b = γ⋅h and it is assumed to be comprehensive hydrostatic (p b = τ); principal stresses in the body mass loaded with pressure p are taken equal
Figure 00000003
at an arbitrary point of a compressible body with a viewing angle
Figure 00000004
under the stamp in depth
Figure 00000005
from the bottom of the stamp and substitute in the condition of ultimate equilibrium (σ 1 -σ 2 ) = 2sinϕ ° [(σ 1 + σ 2 ) / 2 + C⋅tgϕ °], and the minimum safe pressure for the body under the edges of the stamp at the beginning of development under them initial (first) critical regional pressure is determined from the expression
Figure 00000006
[one].

Выражение Н.П. Пузыревского справедливо только для материального изотропного и бессвязного тела при угле внутреннего трения ϕ=45°, например для идеально чистого песка (С≈0, ϕ=45°), где значение истинного природного (бытового) гравитационного давления равно рб=(γh-С)⋅ctgϕ°=γh=τ на глубине h массива тела, а также для его откосов или боковых стенок выработок, где тангенциальное боковое давление τ=γh.Expression N.P. Puzirevsky is valid only for a material isotropic and incoherent body with an angle of internal friction ϕ = 45 °, for example, for perfectly clean sand (С≈0, ϕ = 45 °), where the value of the true natural (household) gravitational pressure is p b = (γh- C) ⋅ctgϕ ° = γh = τ at a depth h of the body massif, as well as for its slopes or side walls of the workings, where the tangential lateral pressure is τ = γh.

С другой стороны, в зависимости Н.П. Пузыревского при приложении на массив тела с поверхности полупространства активного давления не учитывают влияние на величину краевого давления

Figure 00000007
атмосферного давления ратм=0,1013 (МПа).On the other hand, depending on N.P. When applied to a body array from the surface of a half-space of active pressure, Puzyrevsky does not take into account the effect on the value of the edge pressure
Figure 00000007
atmospheric pressure p atm = 0.1013 (MPa).

В формуле Н.П. Пузыревского необходимо учитывать и нарушенное состояние массива тела с углом внутреннего трения

Figure 00000008
и с удельным сцеплением
Figure 00000009
[2].In the formula N.P. Puzyrevsky must take into account the disturbed state of the body array with an angle of internal friction
Figure 00000008
and with specific clutch
Figure 00000009
[2].

Цель изобретения - установление границ поверхностного и внутреннего трещинообразования структурированного и нарушенного массива тела под возрастающей нагрузкой в естественных условиях и под водой.The purpose of the invention is the establishment of the boundaries of surface and internal crack formation of a structured and disturbed body massif under increasing load in natural conditions and under water.

Технический результат по способу определения давления поверхностного и внутреннего трещинообразования, заключающемуся в том, что для структурированного тела на глубине h (м) его массива определяют угол внутреннего трения

Figure 00000010
, удельное сцепление Сстр (МПа), удельный вес γстр (кН/м3) структурированного и γн (кН/м3) нарушенного тела; на боковую поверхность или поверхность полупространства массива тела через штамп методом статических нагрузок создают нормальное предельно критическое давление р (МПа); определяют величину гравитационного (бытового) давления по зависимости
Figure 00000011
для структурированного массива и при
Figure 00000012
и
Figure 00000013
- для массива с нарушенной структурой, достигается тем, что активное нормальное давление сжатия и начала поверхностного вертикального трещинообразования массива тела (при рб=0) принимают равнымThe technical result of the method for determining the pressure of surface and internal cracking, which consists in the fact that for a structured body at a depth h (m) of its array, the angle of internal friction is determined
Figure 00000010
, specific adhesion C p (MPa), specific gravity γ p (kN / m 3 ) of a structured and γ n (kN / m 3 ) broken body; the normal maximum critical pressure p (MPa) is created on the side surface or the surface of the half-space of the body array through a stamp by the method of static loads; determine the value of gravitational (household) pressure according to
Figure 00000011
for a structured array and for
Figure 00000012
and
Figure 00000013
- for an array with a broken structure, it is achieved by the fact that the active normal pressure of compression and the beginning of the surface vertical cracking of the body array (at p b = 0) is taken equal

Figure 00000014
, а для полностью погруженного в воду на глубину Нв (м) тела - на ее горизонтальной верхней плоскости принимают равным
Figure 00000015
, где ратм=0,1013 (МПа) - нормальное атмосферное давление на поверхности Земли, γв=10 (кН/м3) - удельный вес воды, при глубине воды погружения тела с началом его поверхностного трещинообразования
Figure 00000014
, and for a body completely immersed in water to a depth of H in (m) - on its horizontal upper plane they are taken equal
Figure 00000015
Where p = 0.1013 atm (MPa) - normal atmospheric pressure on the surface of the Earth, γ = 10 in (kN / m 3) - specific weight of water, with water depth of immersion of the body with the beginning of its surface cracking

Figure 00000016
; пассивное
Figure 00000016
; passive

нормальное давление сжатия массива тела под собственным весом с проявлением его внутреннего горизонтального трещинообразования принимают равным

Figure 00000017
на глубине с началом внутреннего трещинообразованияthe normal compression pressure of the body mass under its own weight with the manifestation of its internal horizontal crack formation is taken equal
Figure 00000017
at depth with the beginning of internal cracking

Figure 00000018
; пассивное
Figure 00000018
; passive

нормальное давление сжатия частично погруженного в воду на глубину Нв (м) тела с проявлением под собственным весом внутреннего трещинообразования принимают равным

Figure 00000019
normal compression pressure of a body partially immersed in water to a depth of H in (m) with the manifestation of internal crack formation under its own weight is taken equal to
Figure 00000019

на глубине тела с началом его внутреннего трещинообразованияat the depth of the body with the beginning of its internal crack formation

Figure 00000020
; допускаемое
Figure 00000020
; allowed

активное кромочное давление бокового поверхностного трещинообразования принимают равнымactive edge pressure of lateral surface crack formation is taken equal

Figure 00000021
; активное нормальное
Figure 00000021
; active normal

давление сжатия под собственным весом на боковой поверхности сухого тела с проявлением трещинообразования принимают равным

Figure 00000022
на глубине the compression pressure under its own weight on the lateral surface of the dry body with the manifestation of cracking is taken equal
Figure 00000022
at a depth

его боковой поверхностиits side surface

Figure 00000023
; активное нормальное
Figure 00000023
; active normal

давление сжатия под собственным весом на полностью затопленную боковую поверхность тела с проявлением бокового трещинообразования принимают равным the compression pressure under its own weight on the completely flooded side surface of the body with the manifestation of lateral cracking is taken equal

Figure 00000024
Figure 00000024

на глубине тела в водеdeep in water

Figure 00000025
; нормальное
Figure 00000025
; normal

давление поверхностного растяжения и трещинообразования на боковой поверхности сухого тела принимают равнымthe surface tension and cracking pressure on the lateral surface of a dry body is taken equal

Figure 00000026
при боковом
Figure 00000026
with lateral

поверхностном трещинообразовании его растягиваемой поверхности массива на глубинеsurface cracking of its tensile surface of the array at a depth

Figure 00000027
; нормальное
Figure 00000027
; normal

давление растяжения и поверхностного трещинообразования на боковой поверхности погруженного в воду массива тела принимают равным

Figure 00000028
при боковом поверхностном трещинообразовании растягиваемой поверхности массива тела на его глубинеthe tensile and surface cracking pressure on the lateral surface of the body mass immersed in water is taken equal to
Figure 00000028
with lateral surface cracking of the stretched surface of the body array at its depth

Figure 00000029
; причем на горизонтальной поверхности полупространства массива сухого тела в нарушенном предельно критическом состоянии активное нормальное вертикальное давление трещинообразования принимают равным
Figure 00000029
; moreover, on the horizontal surface of the half-space of an array of a dry body in an extremely critical critical state, the active normal vertical cracking pressure is taken equal to

Figure 00000030
, а на горизонтальной
Figure 00000030
, but on the horizontal

поверхности выработки массива сухого тела в нарушенном состоянии активное нормальное давление сжатия и трещинообразования принимают равнымthe surface of the working massif of a dry body in a disturbed state, the active normal compression pressure and crack formation are taken equal

Figure 00000031
; на боковой поверхности выработки массива сухого тела в нарушенном состоянии активное нормальное боковое давление растяжения и трещинообразования под собственным весом принимают равным
Figure 00000031
; on the lateral surface of the development of a dry body massif in a disturbed state, the active normal lateral tensile and cracking pressure under its own weight is taken equal

Figure 00000032
, где удельный вес тела с нарушенной структурой равен
Figure 00000033
.
Figure 00000032
, where the specific gravity of a body with a disturbed structure is
Figure 00000033
.

Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 - схема трещинообразования на верхнем срезе сухого тела, нагруженного нормальным допускаемым предельно критическим давлением сжатия и поверхностного трещинообразования

Figure 00000034
при всестороннем атмосферным давлении ратм; на фиг. 2 - схема поверхностного трещинообразования тела (по схеме фиг. 1), затопленного водой на глубину HB и находящегося под нормальным давлением
Figure 00000035
; на фиг. 3 - схема внутреннего трещинообразования в ненагруженном теле при всестороннем атмосферном давлении ратм на глубине h и под давлением от собственного веса
Figure 00000036
, определяющим нормальное давление внутреннего трещинообразования
Figure 00000037
; на фиг. 4 - схема внутреннего трещинообразования в теле, затопленном водой на глубину Нв (м) и находящемся под собственным весом в состоянии внутреннего трещинообразования на глубине
Figure 00000038
; на фиг. 5 - схема трещинообразования на боковой поверхности сухого массива вертикальной твердой стены, нагруженной боковым нормальным предельно критическим давлением сжатия
Figure 00000039
от отсыпанной из гравия насыпи при всестороннем атмосферном давлении ратм; на фиг. 6 - схема трещинообразования на боковой поверхности затопленного тела вертикальной твердой стены, нагруженной боковым нормальным предельно критическим давлением сжатия от затопленной гравийной насыпи; на фиг. 7 - схема трещинообразования растяжения на боковой поверхности сухого тела вертикальной твердой стены, нагруженной внутренним боковым нормальным предельно критическим давлением от собственного веса на глубине h и всесторонним гравитационным давлением ратм; на фиг. 8 - схема трещинообразования растяжения на боковой поверхности затопленного тела вертикальной твердой стены, нагруженной внутренним боковым нормальным предельно критическим давлением от собственного веса на глубине hвод затопления; на фиг. 9 - схема котлована под фундамент здания, выполненного в массиве грунта, нагруженного нормальным предельно критическим давлением
Figure 00000040
с проявлением в нем под фундаментом трещинообразования; на фиг. 10 - схема тела грунтового котлована под фундамент колонны здания, воспринимающего горизонтальное нормальное предельно критическое (разрушающее) давление
Figure 00000041
с проявлением бокового трещинообразования.The invention is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 is a diagram of crack formation on the upper cut of a dry body loaded with normal permissible maximum critical compression pressure and surface crack formation
Figure 00000034
at comprehensive atmospheric pressure p atm ; in FIG. 2 is a diagram of a surface crack formation of a body (as shown in FIG. 1) flooded with water to a depth of H B and under normal pressure
Figure 00000035
; in FIG. 3 is a diagram of internal cracking in an unloaded body at a comprehensive atmospheric pressure p atm at a depth h and under pressure from its own weight
Figure 00000036
determining the normal pressure of internal cracking
Figure 00000037
; in FIG. 4 is a diagram of internal cracking in a body flooded with water to a depth of H in (m) and which is under its own weight in a state of internal cracking at a depth
Figure 00000038
; in FIG. 5 is a diagram of crack formation on the lateral surface of a dry massif of a vertical solid wall loaded with lateral normal extreme critical compression pressure
Figure 00000039
from an embankment dumped from gravel at comprehensive atmospheric pressure p atm ; in FIG. 6 is a diagram of crack formation on the lateral surface of a flooded body of a vertical solid wall loaded with lateral normal maximum critical compression pressure from a flooded gravel embankment; in FIG. 7 is a diagram of tensile crack formation on the lateral surface of a dry body of a vertical solid wall loaded with an internal lateral normal maximum critical pressure of its own weight at a depth h and a comprehensive gravitational pressure p atm ; in FIG. 8 is a diagram of tensile crack formation on the lateral surface of a flooded body of a vertical solid wall loaded with internal lateral normal maximum critical pressure of its own weight at a depth h of flooding waters ; in FIG. 9 is a diagram of a foundation pit for a building foundation made in an array of soil loaded with normal maximum critical pressure
Figure 00000040
with the manifestation in it under the foundation of cracking; in FIG. 10 is a diagram of the body of an excavation pit under the foundation of a column of a building that accepts horizontal normal maximum critical (destructive) pressure
Figure 00000041
with the manifestation of lateral cracking.

Предлагаемый способ определения давления поверхностного и внутреннего трещинообразования базируется на выводе следующих аналитических зависимостей, проверенных опытным путем на массиве грунтового основания объектов строительства при их инженерно-геологических изысканиях.The proposed method for determining the pressure of surface and internal cracking is based on the derivation of the following analytical dependences, tested empirically on an array of soil foundations of construction objects during their engineering and geological surveys.

1. Принимая во внимание, что гравитационное (бытовое) избыточное давление на глубине h дисперсного тела равно

Figure 00000042
, для произвольной точки, расположенной на глубине
Figure 00000043
и характеризуемой углом видимости
Figure 00000044
, найдем главные напряжения на глубине h>С/γ (м) без учета атмосферного давления и с учетом собственного веса массива нарушенного упругопластического тела как сплошной вертикальной нагрузки в виде:1. Whereas gravitational (household) overpressure at a depth h of a dispersed body is
Figure 00000042
, for an arbitrary point located at a depth
Figure 00000043
and characterized by the angle of visibility
Figure 00000044
, we find the principal stresses at a depth h> C / γ (m) without taking into account atmospheric pressure and taking into account the dead weight of the array of the broken elastic-plastic body as a continuous vertical load in the form:

Figure 00000045
Figure 00000045

а для структурированного упругого тела при h≤Сстр/γстр (м) - в виде:and for a structured elastic body with h≤C p / γ p (m) - in the form:

Figure 00000046
Figure 00000046

Подставляя значения σI и σII в условия предельного равновесия

Figure 00000047
, получаем:Substituting the values of σ I and σ II in the conditions of limit equilibrium
Figure 00000047
we get:

Figure 00000048
,
Figure 00000048
,

откуда

Figure 00000049
; при
Figure 00000050
,
Figure 00000051
,
Figure 00000052
,
Figure 00000053
и при
Figure 00000054
вертикальное избыточное предельно критическое (разрушающее) давление трещинообразования в массиве дисперсного грунта под краями штампа равноwhere from
Figure 00000049
; at
Figure 00000050
,
Figure 00000051
,
Figure 00000052
,
Figure 00000053
and with
Figure 00000054
vertical excess extreme critical (destructive) cracking pressure in the dispersed soil mass under the edges of the stamp is

Figure 00000055
Figure 00000056
, а для поверхности полупространства массива грунта (h=0) получаем при
Figure 00000057
, что
Figure 00000058
.
Figure 00000055
Figure 00000056
, and for the surface of the half-space of the soil mass (h = 0) we obtain for
Figure 00000057
, what
Figure 00000058
.

2. Главные боковые напряжения с учетом собственного веса нарушенного упругопластического дисперсного грунта как сплошной боковой нагрузки имеют вид2. The main lateral stresses, taking into account the own weight of the disturbed elastoplastic dispersed soil as a continuous lateral load, have the form

Figure 00000059
Figure 00000059

С учетом уравнения предельного напряжения получаем при

Figure 00000060
Given the equation of ultimate stress, we obtain for
Figure 00000060

Figure 00000061
, откуда избыточное
Figure 00000061
where the excess

боковое кромочное предельно критическое давление сжатия и трещинообразования грунтового массива под краями штампа равно lateral edge extreme critical pressure of compression and crack formation of the soil mass under the edges of the stamp is

Figure 00000062
, где (γстрh)=τ - боковое тангенциальное давление, а для поверхности полупространства при h=0 для верхней кромки выемки получаем, что
Figure 00000063
, где рб=0 - бытовое давление.
Figure 00000062
, where (γ p h) = τ is the lateral tangential pressure, and for the half-space surface at h = 0 for the upper edge of the recess we obtain
Figure 00000063
where p b = 0 - household pressure.

3. Избыточное предельно критическое разрушающее вертикальное давление сжатия для грунтового массива под краями штампа на глубине h равно

Figure 00000064
.3. The excess extremely critical destructive vertical compression pressure for the soil mass under the edges of the punch at a depth h is
Figure 00000064
.

4. Избыточное предельно критическое разрушающее боковое давление сжатия для материальной среды под краями штампа на глубине h твердого тела равно

Figure 00000065
.4. The excess extremely critical destructive lateral compression pressure for the material medium under the edges of the stamp at a depth h of the solid is
Figure 00000065
.

Следует принимать во внимание зависимости [2]Dependencies to be taken into account [2]

Figure 00000066
и
Figure 00000067
. При этом впервые установлено, что:
Figure 00000066
and
Figure 00000067
. Moreover, it was first established that:

5. Нормальное давление сжатия поверхности 4 и начала поверхностного вертикального трещинообразования 2 тела 1 (при рб=0) (фиг. 1) равно

Figure 00000068
.5. The normal pressure of compression of the surface 4 and the beginning of the surface vertical crack formation 2 of the body 1 (with p b = 0) (Fig. 1) is equal to
Figure 00000068
.

6. Для полностью погруженного в воду 3 на глубину Нв (м) тела 1 (фиг. 2) на ее горизонтальной поверхности 4 нормальное давление сжатия и начала поверхностного вертикального трещинообразования 2 (при рб=0) равно

Figure 00000069
, где ратм=0,1013 (МПа) - нормальное атмосферное давление на поверхности Земли, γв=10 (кН/м3) - удельный вес воды, при глубине воды погружения тела с началом поверхностного трещинообразования 26. For completely immersed in water 3 to a depth H in (m) of body 1 (Fig. 2) on its horizontal surface 4, the normal pressure of compression and the onset of surface vertical crack formation 2 (at p b = 0) is
Figure 00000069
Where p = 0.1013 atm (MPa) - normal atmospheric pressure on the surface of the Earth, γ = 10 in (kN / m 3) - specific weight of water, with water depth of immersion of the body with the onset of surface crack 2

Figure 00000070
.
Figure 00000070
.

7. Пассивное нормальное давление сжатия тела 1 под собственным весом с проявлением внутреннего горизонтального трещинообразования 2 (фиг. 3) равно

Figure 00000071
на глубине с началом 7. The passive normal compression pressure of the body 1 under its own weight with the manifestation of internal horizontal cracking 2 (Fig. 3) is
Figure 00000071
in depth with the beginning

внутреннего трещинообразования 2internal cracking 2

Figure 00000072
.
Figure 00000072
.

8. Пассивное нормальное давление сжатия частично погруженного в воду 3 на глубину Нв (м) тела 1 с проявлением под собственным весом внутреннего трещинообразования 2 (фиг. 4) равно8. Passive normal compression pressure partially immersed in water 3 to a depth H in (m) of body 1 with the manifestation under its own weight of internal cracking 2 (Fig. 4) is

Figure 00000073
на глубине тела с началом внутреннего трещинообразования 2
Figure 00000073
at the depth of the body with the beginning of internal crack formation 2

Figure 00000074
.
Figure 00000074
.

9. Допускаемое активное кромочное давление сжатия и трещинообразования 5 боковой поверхности 6 (фиг. 5) сухого твердого тела 1 (h=0) равно

Figure 00000075
.9. The permissible active edge pressure of compression and cracking 5 of the side surface 6 (Fig. 5) of a dry solid 1 (h = 0) is
Figure 00000075
.

10. Активное нормальное давление сжатия под собственным весом на боковой поверхности 6 сухого тела 1 с проявлением трещинообразования 5 (фиг. 7) равно

Figure 00000076
на глубине боковой поверхности 6 среды 110. The active normal compression pressure under its own weight on the side surface 6 of the dry body 1 with the manifestation of cracking 5 (Fig. 7) is equal to
Figure 00000076
at a depth of the side surface 6 of the medium 1

Figure 00000077
.
Figure 00000077
.

11. Активное нормальное давление сжатия под собственным весом на полностью затопленную в воду 3 боковую поверхность 6 тела 1 (фиг. 6 и фиг. 8) с проявлением бокового трещинообразования 5 равно11. Active normal compression pressure under its own weight on the side surface 6 of body 1 completely flooded in water 3 (Fig. 6 and Fig. 8) with the manifestation of lateral cracking 5 is

Figure 00000078
на глубине среды 1 в воде 3
Figure 00000079
.
Figure 00000078
at a depth of 1 in water 3
Figure 00000079
.

12. Нормальное давление поверхностного растяжения и трещинообразования 5 на боковой поверхности 7 сухого грунтового массива 8 (фиг. 10) равно12. The normal pressure of surface tension and cracking 5 on the side surface 7 of the dry soil mass 8 (Fig. 10) is equal to

Figure 00000080
при боковом поверхностном трещинообразовании 5 его растягиваемой поверхности 7 массива 8 на глубине
Figure 00000081
.
Figure 00000080
with lateral surface cracking 5 of its tensile surface 7 of the array 8 at a depth
Figure 00000081
.

13. Нормальное давление растяжения и поверхностного трещинообразования 5 на боковой поверхности 7 погруженного в воду массива 8 (по фиг. 10) тела принимают равным

Figure 00000082
при боковом поверхностном трещинообразовании 5 растягиваемой поверхности 7 массива 8 на его глубине13. The normal tensile and surface cracking pressure 5 on the side surface 7 of the body 8 immersed in water (Fig. 10) is taken equal to
Figure 00000082
with lateral surface cracking 5 of the stretched surface 7 of the array 8 at its depth

Figure 00000083
.
Figure 00000083
.

14. На горизонтальной поверхности 9 полупространства (фиг. 9) массива 8 сухого тела в нарушенном предельно критическом состоянии его допускаемое нормальное вертикальное давление сжатия и трещинообразования 5 равно

Figure 00000084
.14. On the horizontal surface 9 of the half-space (Fig. 9) of the array 8 of the dry body in the broken critical condition, its permissible normal vertical compression and cracking pressure 5 is
Figure 00000084
.

15. На горизонтальной поверхности 9 выработки (фиг. 9) массива 8 сухого тела в нарушенном состоянии активное нормальное давление сжатия и трещинообразования 5 равно15. On the horizontal surface 9 of the development (Fig. 9) of the array 8 of the dry body in an impaired state, the active normal compression and cracking pressure 5 is

Figure 00000085
.
Figure 00000085
.

16. На боковой поверхности выработки (фиг. 10) массива 8 сухого тела в нарушенном состоянии активное нормальное боковое давление растяжения и трещинообразования 5 под собственным весом равно16. On the lateral surface of the working out (Fig. 10) of the array 8 of a dry body in an impaired state, the active normal lateral tensile and cracking pressure 5 under its own weight is

Figure 00000086
, где удельный вес массива 8 тела 1 с нарушенной структурой равен
Figure 00000087
.
Figure 00000086
where the specific gravity of array 8 of body 1 with a disturbed structure is
Figure 00000087
.

Пример 1. Бетон плотины ГЭС марки Р20(I) имеет угол внутреннего трения

Figure 00000088
и удельное сцепление Сстр=14,6 (МПа), γстр=30 (кН/м3), предел текучести
Figure 00000089
.Example 1. The concrete of the dam of the HPP brand P20 (I) has an angle of internal friction
Figure 00000088
and specific adhesion C str = 14.6 (MPa), γ str = 30 (kN / m 3 ), yield strength
Figure 00000089
.

1. Активное нормальное давление сжатия на горизонтальной поверхности тела плотины, при котором наступает поверхностное трещинообразование, (фиг. 1) равно

Figure 00000090
.1. The active normal compression pressure on the horizontal surface of the dam body, at which surface cracking occurs (Fig. 1) is
Figure 00000090
.

Паспортная прочность на осевое вертикальное сжатие бетона Р20(I) [σсж.]=66,4 (МПа) при коэффициенте запаса прочности [n]=2,6.Passport resistance to axial vertical compression of concrete P20 (I) [σ compress . ] = 66.4 (MPa) with safety factor [n] = 2.6.

2. Для погруженной полностью в воду на глубину Нв=9 (м) плотины за водосбросом давление поверхностного трещинообразования тела плотины (фиг. 2) равно2. For a dam completely immersed completely in water at a depth H in = 9 (m) beyond the spillway, the pressure of the surface crack formation of the dam body (Fig. 2) is equal to

Figure 00000091
Figure 00000092
при действующем поверхностном давлении воды рв≈γвНв=9 (м)⋅10 (кН/м3)=90 (кН/м2)=0,9 (МПа).
Figure 00000091
Figure 00000092
at the current surface water pressure p in ≈γ in N in = 9 (m) ⋅10 (kN / m 3 ) = 90 (kN / m 2 ) = 0.9 (MPa).

Допускаемая глубина воды для проявления поверхностного трещинообразования на верхней поверхности бетонного тела водосбросаPermissible water depth for surface cracking on the upper surface of a concrete spillway body

Figure 00000093
Figure 00000094
.
Figure 00000093
Figure 00000094
.

3. Для проявления внутреннего трещинообразования под собственным весом в теле осушенной ГЭС высотой hт=240 (м) давление трещинообразования (фиг. 3) должно быть

Figure 00000095
Figure 00000096
на глубине тела плотины
Figure 00000097
Figure 00000098
.3. For the manifestation of internal cracking under its own weight in the body of a drained hydroelectric power station with a height h t = 240 (m), the cracking pressure (Fig. 3) should be
Figure 00000095
Figure 00000096
at the bottom of the dam body
Figure 00000097
Figure 00000098
.

4. Величина пассивного нормального давления сжатия частично погруженного в воду (фиг. 4) на глубину Нв=9 (м) тела плотины высотой hт=240 м с проявлением внутреннего трещинообразования составляет

Figure 00000099
Figure 00000100
и проявляется на глубине затопленного тела плотины4. The magnitude of the passive normal compression pressure is partially immersed in the water (FIG. 4) in the depth H = 9 (m) of the dam body height h t = 240 m with the manifestation of internal cracking is
Figure 00000099
Figure 00000100
and appears at the depth of the flooded body of the dam

Figure 00000101
Figure 00000102
.
Figure 00000101
Figure 00000102
.

5. Допускаемое давление трещинообразования на растяжение и сжатие на боковую поверхность тела плотины

Figure 00000103
.5. Permissible cracking pressure in tension and compression on the side surface of the dam body
Figure 00000103
.

6. Давление сжатия под собственным весом на боковую поверхность сухого тела плотины с противоположной стороны затопления с проявлением трещинообразования (фиг. 5) составляет величину6. The compression pressure under its own weight on the side surface of the dry body of the dam on the opposite side of the flooding with the manifestation of cracking (Fig. 5) is

Figure 00000104
Figure 00000105
на глубине
Figure 00000104
Figure 00000105
at a depth

боковой поверхности плотины

Figure 00000106
.side of the dam
Figure 00000106
.

7. Давление сжатия под собственным весом на полностью затопленную боковую поверхность плотины с проявлением трещинообразования (фиг. 6) составляет величину7. The compression pressure under its own weight on the completely flooded side surface of the dam with the manifestation of cracking (Fig. 6) is

Figure 00000107
Figure 00000108
Figure 00000107
Figure 00000108

на глубине боковой поверхности плотиныat the depth of the side of the dam

Figure 00000109
Figure 00000110
.
Figure 00000109
Figure 00000110
.

8. Давление поверхностного бокового растяжения и трещинообразования (фиг. 7) твердого тела плотины принимают равным

Figure 00000111
Figure 00000112
на глубине тела плотины
Figure 00000113
Figure 00000114
.8. The pressure of the surface lateral tension and crack formation (Fig. 7) of the dam solid is taken equal
Figure 00000111
Figure 00000112
at the bottom of the dam body
Figure 00000113
Figure 00000114
.

9. Давление поверхностного бокового растяжения и трещинообразования затопленного водой тела плотины (фиг. 8) принимают равным

Figure 00000115
Figure 00000116
Figure 00000117
и проявляется на глубине боковой поверхности затопленного тела плотины
Figure 00000118
Figure 00000119
.9. The pressure of the surface lateral extension and cracking of the dam body flooded with water (Fig. 8) is taken equal
Figure 00000115
Figure 00000116
Figure 00000117
and appears at the depth of the lateral surface of the flooded dam body
Figure 00000118
Figure 00000119
.

10. Поверхностное трещинообразование горизонтальной поверхности сухого основания жилого здания (фиг. 9), сложенного суглинком с нарушенной структурой, наступает в предельно критическом состоянии под активным вертикальным давлением

Figure 00000120
Figure 00000121
фундамента здания, установленного на глубине hмac=2,5 м выработки, где: γстр=19 (кН/м3) - удельный вес суглинка, Сстр=0,02 (МПа) - удельное сцепление и ϕстр=25° - угол внутреннего трения суглинка в структурированном состоянии, а в нарушенном состоянии
Figure 00000122
Figure 00000123
,
Figure 00000124
. Величина бытового гравитационного давления равна10. Surface cracking of the horizontal surface of the dry base of a residential building (Fig. 9), folded with loam with a broken structure, occurs in an extremely critical state under active vertical pressure
Figure 00000120
Figure 00000121
the foundation of the building installed at a depth of hmac = 2.5 m of production, where: γ p = 19 (kN / m 3 ) is the specific gravity of the loam, C p = 0.02 (MPa) is the specific adhesion and ϕ p = 25 ° - the angle of internal friction of the loam in a structured state, and in a broken state
Figure 00000122
Figure 00000123
,
Figure 00000124
. The value of household gravitational pressure is

Figure 00000125
.
Figure 00000125
.

12. На боковой поверхности суглинка котлована (фиг. 10) под фундаментом здания давление трещинообразования и растяжения составляет величину

Figure 00000126
Figure 00000127
.12. On the lateral surface of the loam pit (Fig. 10) under the foundation of the building, the pressure of cracking and tension is
Figure 00000126
Figure 00000127
.

Современная «теория трещин» [3] рассматривает растущие трещины при плоской деформации упругопластического тела на основе ассоциированного закона течения при условии пластичности Треска-Сен-Венана [4].The modern “theory of cracks” [3] considers growing cracks during plane deformation of an elastoplastic body based on the associated flow law under the condition of plasticity of Tresca-Saint-Venant [4].

Исследованы две задачи: растяжение поперек трещины (симметричная задача) и сдвиг вдоль трещины (асимметричная задача), однако теоретические основы трещинообразования еще не достаточно точны и ограничены для практического использования.Two problems were investigated: stretching across the crack (symmetric problem) and shear along the crack (asymmetric problem), however, the theoretical basis of crack formation is still not accurate enough and limited for practical use.

Предлагаемое изобретение впервые позволяет точно решать практические задачи определения причин трещинообразования нагруженного твердого тела или дисперсного материала.The present invention for the first time allows you to accurately solve the practical problems of determining the causes of cracking of a loaded solid or dispersed material.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявкиSources of information taken into account when preparing the application

1. Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс): Учебник для вузов. - 3-е изд., доп. - М.: Высш. школа, 1979. - С. 91-95, 117-120.1. Tsytovich N.A. Soil mechanics (short course): Textbook for high schools. - 3rd ed., Ext. - M .: Higher. School, 1979.- S. 91-95, 117-120.

2. Патент РФ №2537725. Способ определения физических параметров прочности нарушенной структуры материальной среды / Хрусталев Е.Н., БИ №1 от 10.01.2015 г.2. RF patent No. 2537725. The method of determining the physical parameters of the strength of the disturbed structure of the material environment / Khrustalev E.N., BI No. 1 from 01/10/2015

3. Слепян Л.И., Троянкина Л.В. Теория трещин. Основные представления и результаты. - Ленинград: изд-во «Судостроение», 1976 - 41 с.3. Slepyan L.I., Troyankina L.V. Theory of cracks. Key ideas and results. - Leningrad: publishing house "Shipbuilding", 1976 - 41 p.

4. Слепян Л.И. Растущая трещина при плоской деформации упругопластичного тела. - МГТ. 1974, №1.4. Slepyan L.I. A growing crack during plane deformation of an elastoplastic body. - MGT. 1974, No. 1.

Claims (10)

Способ определения давления поверхностного и внутреннего трещинообразования, заключающийся в том, что для структурированного тела на глубине h (м) его массива определяют угол внутреннего трения
Figure 00000128
, удельное сцепление Сстр (МПа), удельный вес γстр (кН/м3) структурированного и γн (кН/м3) нарушенного тела; на боковую поверхность или поверхность полупространства массива тела через штамп методом статических нагрузок создают нормальное предельно критическое давление р (МПа); определяют величину гравитационного (бытового) давления по зависимости
Figure 00000129
для структурированного массива и при
Figure 00000130
и
Figure 00000131
- для массива с нарушенной структурой, отличающийся тем, что активное нормальное давление сжатия и начала поверхностного вертикального трещинообразования массива тела (при рб=0) принимают равным
Figure 00000132
; для полностью погруженного в воду на глубину Нв (м) тела - на его горизонтальной верхней плоскости принимают равным
Figure 00000133
, где ратм=0,1013 (МПа) - атмосферное давление на поверхности Земли, γв=10 (кН/м3) - удельный вес воды, при глубине воды погружения тела с началом его поверхностного трещинообразования
Figure 00000134
; пассивное нормальное давление сжатия массива тела под собственным весом с проявлением его внутреннего горизонтального трещинообразования принимают равным
Figure 00000135
на глубине с началом внутреннего трещинообразованияThe method for determining the pressure of surface and internal cracking, which consists in the fact that the angle of internal friction is determined for a structured body at a depth h (m) of its array
Figure 00000128
, specific adhesion C p (MPa), specific gravity γ p (kN / m 3 ) of a structured and γ n (kN / m 3 ) broken body; the normal maximum critical pressure p (MPa) is created on the side surface or the surface of the half-space of the body array through a stamp by the method of static loads; determine the value of gravitational (household) pressure according to
Figure 00000129
for a structured array and for
Figure 00000130
and
Figure 00000131
- for an array with a disturbed structure, characterized in that the active normal pressure of compression and the beginning of the surface vertical crack formation of the body array (at p b = 0) is taken equal
Figure 00000132
; for a body completely immersed in water to a depth of H in (m) - on its horizontal upper plane they are taken equal
Figure 00000133
Where p = 0.1013 atm (MPa) - atmospheric pressure on the surface of the Earth, γ = 10 in (kN / m 3) - specific weight of water, with water depth of immersion of the body with the beginning of its surface cracking
Figure 00000134
; passive normal compression pressure of the body array under its own weight with the manifestation of its internal horizontal crack formation is taken equal
Figure 00000135
at depth with the beginning of internal cracking
Figure 00000136
; пассивное нормальное давление сжатия частично погруженного в воду на глубину Нв (м) тела с проявлением под собственным весом внутреннего трещинообразования принимают равным
Figure 00000137
на глубине тела с началом его внутреннего трещинообразования
Figure 00000138
;
Figure 00000136
; passive normal compression pressure of a body partially immersed in water to a depth N in (m) with the manifestation of internal crack formation under its own weight is taken equal to
Figure 00000137
at the depth of the body with the beginning of its internal crack formation
Figure 00000138
; допускаемое активное кромочное давление бокового поверхностного трещинообразования принимают равным
Figure 00000139
; permissible active edge pressure of lateral surface crack formation is taken equal
Figure 00000139
; активное нормальное давление сжатия под собственным весом на боковой поверхности сухого тела с проявлением трещинообразования принимают равным
Figure 00000140
на глубине active normal compression pressure under its own weight on the lateral surface of a dry body with the manifestation of cracking is taken equal
Figure 00000140
at a depth его боковой поверхности
Figure 00000141
; its side surface
Figure 00000141
; активное нормальное давление сжатия под собственным весом на полностью затопленную боковую поверхность тела с проявлением бокового трещинообразования принимают равным
Figure 00000142
на глубине тела в воде
Figure 00000143
; нормальное давление поверхностного растяжения и трещинообразования на боковой поверхности сухого тела принимают равным
Figure 00000144
при боковом поверхностном трещинообразовании его растягиваемой поверхности массива на глубине
Figure 00000145
; нормальное давление active normal compression pressure under its own weight on a completely flooded side surface of the body with the manifestation of lateral cracking is taken equal
Figure 00000142
deep in water
Figure 00000143
; normal pressure of surface tension and cracking on the lateral surface of a dry body is taken equal
Figure 00000144
with lateral surface cracking of its tensile surface of the array at a depth
Figure 00000145
; normal pressure растяжения и поверхностного трещинообразования на боковой поверхности погруженного в воду массива тела принимают равным
Figure 00000146
при боковом поверхностном трещинообразовании растягиваемой поверхности массива тела на его глубине
Figure 00000147
; причем на горизонтальной поверхности полупространства массива сухого тела в нарушенном предельно критическом состоянии активное нормальное вертикальное давление трещинообразования принимают равнымstretching and surface cracking on the lateral surface of a body mass immersed in water are taken equal to
Figure 00000146
with lateral surface cracking of the stretched surface of the body array at its depth
Figure 00000147
; moreover, on the horizontal surface of the half-space of an array of a dry body in an extremely critical critical state, the active normal vertical cracking pressure is taken equal to
Figure 00000148
, а на горизонтальной поверхности
Figure 00000148
on a horizontal surface выработки массива сухого тела в нарушенном состоянии активное нормальное давление сжатия и трещинообразования принимают равным
Figure 00000149
; на боковой поверхности выработки массива сухого тела в нарушенном состоянии активное нормальное боковое давление растяжения и трещинообразования под собственным весом принимают равным
Figure 00000150
,the production of a dry body massif in a disturbed state, the active normal compression and cracking pressures are taken equal
Figure 00000149
; on the lateral surface of the development of a dry body massif in a disturbed state, the active normal lateral tensile and cracking pressure under its own weight is taken equal
Figure 00000150
, где удельный вес тела с нарушенной структурой равен
Figure 00000151
.where the specific gravity of a body with a disturbed structure is
Figure 00000151
.
RU2015133292A 2015-08-10 2015-08-10 E.n. khrustalev's method of determining pressure of surface and internal cracking RU2620127C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015133292A RU2620127C2 (en) 2015-08-10 2015-08-10 E.n. khrustalev's method of determining pressure of surface and internal cracking

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015133292A RU2620127C2 (en) 2015-08-10 2015-08-10 E.n. khrustalev's method of determining pressure of surface and internal cracking

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015133292A RU2015133292A (en) 2017-02-14
RU2620127C2 true RU2620127C2 (en) 2017-05-23

Family

ID=58882575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015133292A RU2620127C2 (en) 2015-08-10 2015-08-10 E.n. khrustalev's method of determining pressure of surface and internal cracking

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2620127C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1142766A1 (en) * 1983-12-02 1985-02-28 Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им.Б.Е.Веденеева Device for testing binded ground
SU1733956A1 (en) * 1990-01-24 1992-05-15 Усть-Каменогорский Педагогический Институт Method of determining crack spreading dynamics at creep in solid material
RU2009119103A (en) * 2009-05-20 2010-11-27 Автономное учреждение Ханты-Мансийского автономного округа-Югры "Югорский научно-исследовательский институт информационных технолог METHOD FOR DETERMINING SIZES OF CRACK IN BREEDS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1142766A1 (en) * 1983-12-02 1985-02-28 Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им.Б.Е.Веденеева Device for testing binded ground
SU1733956A1 (en) * 1990-01-24 1992-05-15 Усть-Каменогорский Педагогический Институт Method of determining crack spreading dynamics at creep in solid material
RU2009119103A (en) * 2009-05-20 2010-11-27 Автономное учреждение Ханты-Мансийского автономного округа-Югры "Югорский научно-исследовательский институт информационных технолог METHOD FOR DETERMINING SIZES OF CRACK IN BREEDS

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Слепян Л.И. Растущая трещина при плоской деформации упруго-пластичного тела. - МГТ. 1974. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015133292A (en) 2017-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Group effect on bearing capacities of tripod bucket foundations in undrained clay
Papadopoulou et al. Finite element analyses and experimental investigation of helical micropiles
Barari et al. Vertical capacity of bucket foundations in undrained soil
Pacheco et al. Design of shallow foundations under tensile loading for transmission line towers: An overview
Royston et al. Bearing capacity beneath tapered blades of open dug caissons in sand
Li et al. Experimental study on the vertical deformation of sand caused by cyclic withdrawal and recharging of groundwater
Jalali Moghadam et al. Introducing expandable mechanical plate anchors for onshore and offshore anchoring
Auvinet-Guichard et al. Criteria for the design of friction piles subjected to negative skin friction and transient loads
Sun et al. Case study on pile running during the driving process of large-diameter pipe piles
RU2620127C2 (en) E.n. khrustalev's method of determining pressure of surface and internal cracking
Ghadrdan et al. Effect of negative excess pore-water pressure on the stability of excavated slopes
Yan et al. Analytical and experimental studies on installation of a suction caisson with tampered tip in clay
Kholdebarin et al. Seismic bearing capacity of shallow footings on cement-improved soils
Niroumand et al. Uplift response of irregular-shaped anchor in cohesionless soil
Asakereh et al. Evaluation of Influencing Factors on the Pull-out Behavior of Suction Caissons
Choudhary et al. Pullout behaviour of strip anchor in soil using flac2d
Akhtarpour et al. A study of the seismic response of asphaltic concrete used as a core in rockfill dams
Zeinoddini et al. Model testing of upright and tapered suction caissons in sand
Panchal et al. Physical modelling of lime stabilisation in soft soils around deep excavations
Sivaraman et al. Experimental investigations on behaviour of single and multiple anchors in cohesionless soil
Al-Battat et al. Studying the Effects of Negative Skin Friction on Single Piles in Basrah Governorate
Amabile et al. Effect of partial saturation on the stability of retaining diaphragms above the water table
Niroumand et al. Experimental behavior of circular anchor plates under uplift test in cohesive soils
Das et al. Pull-out capacity of plate anchors with coaxial geotextile reinforcement
de Brum Passini et al. Experimental study of shaft resistance of model piles in fluidized and nonfluidized fine sand

Legal Events

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

Effective date: 20170826