Описание схем и результатов испытаний грунтов с использованием инвариантов напряженного и деформированного состояний

Рубрика: Литология

При исследовании грунтов, как и конструкционных материалов, в теории пластичности принято различать нагружение и разгрузку. Нагружением называют процесс, при котором происходит нарастание пластических (остаточных) деформаций, а процесс, сопровождающийся изменением (уменьшением) упругой деформации при неизменной пластической деформации, накопленной при нагружении, называют разгрузкой. Нагружение может быть простым и сложным. Простое нагружение характеризуется тем, что появляющиеся в произвольной точке грунтовой среды компоненты тензора напряжений возрастают при нагружении пропорционально одному общему параметру, например времени. Следовательно, при простом нагружении направления главных напряжений и соотношения между ними не меняются и, в частности, [I, остается постоянным. В случае испытания грунтовых образцов простое нагружение возможно, если внешние нагрузки возрастают, начиная с нуля, пропорционально одному параметру, а начальные напряжения в образце отсутствуют. При сложном нагружении направления главных напряжений и взаимоотношения между ними могут изменяться самым различным образом.

Совокупность значений, принимаемых тензором напряжений в рассматриваемой точке среды в процессе изменения внешних нагрузок, определяет путь или траекторию нагружения среды в данной точке. Траектория характеризует процесс изменения напряжений. Геометрически путь нагружения принято представлять кривой в координатах, являющихся инвариантами напряженного состояния. Обычно применяют изображение путей нагружения плоскими кривыми, принимая в качестве координат инварианты 0ср, ст, или аор, Т или сгср.пл, Тпл в зависимости от теории прочности, которую предполагают использовать для оценки разрушения грунта. При оценке прочности грунтов с позиций теории Мора—Кулона предпочтение следует отдавать инвариантам а0р.пл, Тпл, поскольку в этих координатах условие Кулона получает простую геометрическую интерпретацию в виде прямой. Применение инвариантов аср, ст, или аср, Т оказывается удобным, при использовании условия Боткина.

Сопоставление результатов опытов, выполненных по разным схемам, и выявление общих закономерностей поведения грунтов может быть обеспечено лишь при единообразной форме описания результатов испытаний, что достигается использованием приведенных выше инвариантов напряженно-деформированного состояния грунтовой среды.

Испытания грунтовых образцов в приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями. Напряженно-деформированное состояние образца характеризуется соответственно нормальными напряжениями °х, ву, ог и линейными деформациями ех, гу, е2. В процессе всего опыта они являются главными напряжениями (см. рис. 1.15, б) и деформациями, получающими нумерацию в зависимости от соотношения их величин на данный момент опыта. Непосредственное измерение напряжений стх, 02, сг3 и деформаций еъ е,, е3 позволяет легко перейти по общим зависимостям раздела 10.1 к инвариантам напряженно-деформированного состояния, характеризующим траекторию нагружения и сопротивление грунта изменению объема и формы.

Прибор обеспечивает нагружение грунта по самым различным простым и сложным траекториям и при различных значениях параметра р,т во всем диапазоне его изменения от —1 до +1. В том числе могут быть осуществлены траектории нагружения, применяемые в рассмотренных выше схемах испытаний, за исключением лишь траектории, сопровождаемой поворотом главных напряжений при кручении цилиндрического полого образца.

В целом испытания грунтовых образцов в приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями в рамках исследования допредельного поведения грунта позволяют установить зависимости гг — 0| при различных фиксированных сгср и —1 < р., < + 1, выявить зависимость еср — сгср при гидростатическом обжатии, изучить влияние девиатора напряжений, характеризуемого величинами

оI или Т, или Тпл, на объемные деформации грунта. Возможный характер этих зависимостей иллюстрировался ранее на рис. 10.4, в—д.

При исследовании прочности грунтов прибор позволяет в отличие, например, от стабилометра осуществлять разрушение грунта при всех различных по величине главных напряжениях, т. е. при различных [Хсг в диапазоне от —1 до +1.

Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь чтобы оставить комментарий.