2. Деформации ползучести грунтов и методы их описания

• Затухающая ползучесть

Существенное значение для практики имеет стадия затухающей ползучести и в некоторых случаях – стадия установившейся ползучести. Прогрессирующее же течение в основаниях сооружений ни в коем случае допускать нельзя, так как оно ведет к катастрофическим деформациям оснований.

Существует несколько теорий ползучести. Применение конкретной теории зависит от вида напряженного состояния материала и его структуры. Как показали опыты, для пылевато-глинистых грунтов удовлетворительные результаты дает теория линейной наследственной ползучести. Основными уравнениями при решении задач по этой теории являются:

1. уравнение напряженно-деформированного состояния грунтов и

2. уравнение сжимаемости газосодержащей поровой воды.

Уравнение напряженно- деформированного состояния грунтов при затухающей ползучести и однократном нагружении имеет вид:

, (6.0)

где: - мгновенная деформация в момент ; - начальный момент времени; - добавочная деформация, накопившаяся за время от начала загружения грунта, пропорциональная начальному напряжению , промежутку времени действия нагрузки и некоторой функции , зависящей от времени, прошедшего с момента (ядро ползучести).

При непрерывном загружении формула ( 6 .0) принимает вид:

, (6.0)

где: .

Ядро ползучести для дисперсных грунтов часто представляют в виде экспоненциальной зависимости, подтверждаемой экспериментами:

, (6.0)

где - параметры ползучести (коэффициент ядра ползучести и коэффициент затухания ползучести ), определяемые опытным путем.

• Определение параметров экспоненциального ядра ползучести

При определении параметров ползучести пылевато-глинистых грунтов для каждой ступени нагрузки определяют:

1) коэффициент начального порового давления

,

где: - замеренное непосредственно после загрузки начальное поровое давление воды (нейтральное давление); - полное давление при данной ступени нагрузки;

2. коэффициент относительной сжимаемости грунта в стабилизированном конечном для данной ступени нагрузки состоянии (коэффициент конечной относительной сжимаемости) , определяемый по формуле:

, (6.0)

где: - стабилизированная осадка грунта при данной ступени нагрузки; - полное давление при данной ступени нагрузки; - высота испытываемого слоя грунта при данной ступени нагрузки.

2. коэффициент относительной сжимаемости в момент приложения нагрузки (коэффициент первичной относительной сжимаемости) , определяемый по формуле (которая вытекает из формулы ( 6 .0)):

, (6.0)

где и коэффициенты фильтрации и консолидации в начале компрессионного уплотнения (например, при степени консолидации или ).

Далее определяют относительные скорости осадки образца за счет ползучести грунта для различных промежутков времени, а по ним – и величину коэффициента затухания ползучести . Для этого строят график (рис. 6 .48) зависимости , по которому определяют величину :

. (6.0)

Здесь - скорость осадки; - давление; - толщина деформирующегося слоя.

Рис. 6.48. Определение коэффициента затухания ползучести

Затем определяют вторичный коэффициент относительной сжимаемости (за счет ползучести скелета грунта) :

, (6.0)

где - время полной стабилизации осадки при данной ступени нагрузки

Наконец вычисляют коэффициент ядра ползучести :

. (6.0)

Так как процесс ползучести является продолжительным, для определения параметров ползучести и требуется несколько дней.