Введение к работе
Актуальность темы. Проблемам расчета грунта, как с точки зрения предельной несущей способности, так ii с точки зрепия деформационной теории пластичности, посвящены многие работы. Первые из них появились в конце XVIII века и принадлежали К.Кулопу, сформулировавшему основные положення теории предельного равновесия. Далее, работы Кулона были продолжены Л.Решенным, Л.Прапдтлем, а также Соколовским B.D. и Верезапцсвым В.Г., которые дали строгое математическое обобщение этой Теории и общее решение широкого круга задач, и другими.
Однако, большинство атих исследований проводилось в отиошеишш идеальпоНластнчсскНх пли сыпучих сред. Реальные же грунты чаще всего сочетают в себе свойства как идеальной пластичности и сыпучести, так и вязкости. Рассматривал предельную иссущуіогченособность вязкосыпучей среды, сочетающую в себе аса эти свойства, мы увеличиваем степень точности расчета, приближая расчетную схему к реально существующим грунтовым основаниям. Таким образом, задача о предсльпом равновесии вязкосыпучей среды представляется весьма актуальной.
Что касается деформационной теории пластичности грунтовых оснований, та анализ существующих о настоящее вренл большого количества физических и математических моделей, используемых для определения закономерностей деформирования грунтов, показывает, что несмотря па хорошее теоретическое обоснование, в большинство случаен эти модели дают громоздкие, сложные для практического применения зависимости. Предлагаемая простейшая реологическая модель, адекватно описывая процессы ползучести, позволяет получить достаточно простые аналитические выражения для критерия долговременной прочности и описания развития деформаций во времени, удобные для использования их на практике. Таким образом, изучение развития деформаций во времени для различных грунтов пп осново предлагаемой модели представляется целесообразным.
ШльЛййзХЫ' вывод условия предельного равновесия для вязкосыпучих сред; получение па основа этого условия замкнутой системы уравпеннй состояния вязкосыпучей среды; разработка алгоритма решения задач предельного равновесия для вязкосыпучей среды при небольших ускорениях, что позволяет ; пренебречь инерционными членами; представление реологической модели для определения долговременной прочности связных грунтов и развития, деформаций во времени; вывод ua основе модели достаточно простых аналитических выражений для критериев долговременной прочности связных грунтов; сопоставление результатов,
полученных па основе модели, с известными экспериментальными результатами.
На зашиту выпосится: условие предельного равновесия для вязкосыпучнх сред; замкнутая система уравнении состояния вязкосыпучей среды, полученная на основе этого условия; реологическая модель для определения долговременной прочности и развития деформаций во времени; полученные на основе предлагаемой модели критерии долговременной прочности связных грунтов; решение практических задач и сравнение полученных результатов с экспериментальными данными.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Выведено условие предельного равновесия для вязкосыпучей среды,
обладающей свойствами идеальной пластичности, вязкости и внутренним
трением.
-
Получена замкнутая система уравнений состояния вязкосыпучей среды в квазистатической постановке (предполагается, что ускорения пренебрежимо малы и, следовательно, инерционные члены по учитываются).
-
Предложена реологическая модель, позволяющая получить достаточно простые аналитические выражения для критериев долговременной прочности и описать длительную деформацию связных грунтов.
-
Выведены уравнения, описывающие деформации ползучести, уравнения для критериев долговременной прочности для постоянной и переменной во времени нагрузок, а также для определения остаточного ресурса связных грунтов в некоторый момент времени.
б. На основе предлагаемой модели исследовано развитие деформаций зо времени некоторых грунтов (в основном, глинистых) и определены критерии прочности для различных уровней начального загружепнл.
Практическая значимость работы. Полученное в диссертации условно предельного равновесия для вязкосыпучей среды и замкнутая система уравнений состояния вязкосыпучей среды, выведенная по его основе, дает возможность решать задачи предельного равновесия для грунтов, обладающих свойствами идеальной пластичности, вязкостью и внутренним трением. Примерами подобных задач могут служить задача о подпорной стенке, задача о штампе, вдавливаемом в бесконечное полупространство и другие.
Предлагаемая реологическая модель позволяет получить достаточно простые аналитические выражения для критериев долговременной прочности и описания деформаций ползучести связных грунтов. Эти выражения
адеквптпо описывают развитие деформаций во времени и удобны для практического применения.
Достоверность реаудьтатоп. Полученное в работе условие предельного равновесия обобщает аналогичное условие, полученное В.В.Соколовским для сыпучих сред па белое общий случаЯ визкосыпучей среды. Условие Соколовского может быть получено п» предложеппого условия предельного равновесия если динамический козфицпент вязкости приравнять пулю. Система уравпеннй состояния вязкосыпучей среды получена па основа вышеупомянутого условия предельного ргвповесия и предположения о совпадении опасной площадки скольжения с максимальной скоростью деформации сдвига, апробированием в работах Г.А. Геннева.
Результаты, полученные на основе предложенной модели сравнивались о известными экспериментальными ч результатами различных авторов. Сравнение показало, что используя предлагаемую модель можно с достаточной степеиью точности описать деформации ползучести связны;: грунтов и вывести критерии длительной прочности как для постоянной, так и переменной во времени нагрузки.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на научном семинаре Центра проблем прочности и- надежности строительных конструкций и материалов ЦНИИСК им. Кучеренко, и опубликована в одной статье (еще одна статья находится в редакции журнала "Механика грунтов, оснований и подземных сооружений).
Объем работы. Диссертационная работа состоит из четырех глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на с?5 страницах машинописного текста, а том числе 23 рисунка.