Топырақтардың деформациялануы рпзс-31, Карибаева Аяна

ТОПЫРАҚТАРДЫҢ ДЕФОРМАЦИЯЛАНУЫ

РПЗС-31, Карибаева Аяна

Құрылыс алаңының іргетасының топырағына сыртқы әсер түрінде көрсетілген ерекше жағдайлардың әсерінен іргетас екі түрлі болып бөлінеді:

• сыртқы жүктеме әсерінен деформация (шөгу, түсу, көлденең жылжу);
• табиғи өзгерістер мен антропогендік әсерлердің әсерінен деформациялар (көтерілу және түсу, шөгу, көлденең жылжу).

Шөгу - бұл құрылымдық құрылымын түбегейлі бұзбастан және іргетастың астынан топырақтың экструзиясы болмаса, оның қатты бөлшектерінің кішкентай тік қозғалысы нәтижесінде пайда болатын топырақтың тығыздалуының деформациясы. Топырақ бөлшектердің тығыздалуымен сығылады. Бұл оның құрылыс қасиеттерін қатайтуға және жақсартуға әкеледі. Негіздердің тұрақтылығы мен беріктігі үшін топырақты сығымдау қауіпсіз.

Шөгу - бұл құрылымдық құрылымын түбегейлі бұзбастан және іргетастың астынан топырақтың экструзиясы болмаса, оның қатты бөлшектерінің кішкентай тік қозғалысы нәтижесінде пайда болатын топырақтың тығыздалуының деформациясы. Топырақ бөлшектердің тығыздалуымен сығылады. Бұл оның құрылыс қасиеттерін қатайтуға және жақсартуға әкеледі. Негіздердің тұрақтылығы мен беріктігі үшін топырақты сығымдау қауіпсіз.

Көлденең деформациялар - топырақтың ығысуы - көлденең кернеудің компоненттері топырақтың ығысу кедергісінен асқан кезде топырақ бөлшектерінің маңызды, қайтымсыз, көлбеу және көлденең қозғалыстары. Топырақтың ығысуы көлденең және көлбеу жүктемелер негізіндегі әрекеттен туындайды. Ауысу топырақ құрамының өзгеруімен, топырақтың жекелеген көлемдерінің ауысуы, оның үздіксіздігінің бұзылуымен, тұрақтылығының жергілікті немесе жалпы жоғалуымен бірге жүреді.

Көлденең деформациялар - топырақтың ығысуы - көлденең кернеудің компоненттері топырақтың ығысу кедергісінен асқан кезде топырақ бөлшектерінің маңызды, қайтымсыз, көлбеу және көлденең қозғалыстары. Топырақтың ығысуы көлденең және көлбеу жүктемелер негізіндегі әрекеттен туындайды. Ауысу топырақ құрамының өзгеруімен, топырақтың жекелеген көлемдерінің ауысуы, оның үздіксіздігінің бұзылуымен, тұрақтылығының жергілікті немесе жалпы жоғалуымен бірге жүреді.

Көтерілу және түсу - кейбір топырақ көлемінің өзгеруімен, олардың ылғалдылығының өзгеруімен (ісіну немесе шөгу) және топырақтың кеуектеріндегі мұздың қатып қалуымен немесе еруіне байланысты деформациялар (аязды көтерілу немесе еру).

Көтерілу және түсу - кейбір топырақ көлемінің өзгеруімен, олардың ылғалдылығының өзгеруімен (ісіну немесе шөгу) және топырақтың кеуектеріндегі мұздың қатып қалуымен немесе еруіне байланысты деформациялар (аязды көтерілу немесе еру).

Сонымен, топырақ ішінде пайда болған кернеу оның деформациясын қамтамасыз етеді. Яғни, мысалы, топырақтағы іргетастың жүктемесі, топырақ бөлшектерінің қозғалысы нәтижесінде алынған кернеуді жасайды. Егер жүктеме алынып тасталса, онда кейбір бөлшектер бастапқы күйіне оралады, ал кейбіреулері жаңа күйде қалады.

Сонымен, топырақ ішінде пайда болған кернеу оның деформациясын қамтамасыз етеді. Яғни, мысалы, топырақтағы іргетастың жүктемесі, топырақ бөлшектерінің қозғалысы нәтижесінде алынған кернеуді жасайды. Егер жүктеме алынып тасталса, онда кейбір бөлшектер бастапқы күйіне оралады, ал кейбіреулері жаңа күйде қалады.

Тиісінше, толық немесе жалпы деформацияны алу үшін деформацияның екі түрін қосу керек. жалпы деформация әрдайым есептелгендей қабылданбайды. Кейбір жағдайларда, негіз ретінде тек серпімді деформацияны қабылдау қажет. Кейбіреулерінде тек қалдық.

Топырақтың серпімді деформациясы. Егер топырақтың негізгі түрлерін және олардың ерекшеліктерін бөлек қарастыратын болсақ, олардың әрқайсысы кіші топтарға бөлінетінін айту керек. Осылайша, серпімді деформация қысу-созылу деформациясына, яғни көлемнің өзгеруіне және көлем өзгерместен пішін өзгеруінің деформациясына бөлінеді.

Топырақтың серпімді деформациясы. Егер топырақтың негізгі түрлерін және олардың ерекшеліктерін бөлек қарастыратын болсақ, олардың әрқайсысы кіші топтарға бөлінетінін айту керек. Осылайша, серпімді деформация қысу-созылу деформациясына, яғни көлемнің өзгеруіне және көлем өзгерместен пішін өзгеруінің деформациясына бөлінеді.

Біріншісі әдетте жүктеме жағдайында пайда болады, ол мезгілді қысу мен кернеуді береді. Яғни, жүктеме бар, содан кейін топырақты түсіру. Екінші деформация лезде жүктелген кезде пайда болады.

Әдетте, серпімді деформациялармен топырақты сығымдау болмайды, өйткені жүктеме бірден әрекет етеді. Бұл жерде дірілге жатқызуға болмайды, ол топырақтарда қысу өзгерістерін тудырады.

Топырақ құрылымында бөлшектердің бір-біріне қатысты ығысуы пайда болатын шөгу жағдайын да атап өткен жөн. Мұндай деформация уақыт өте келе тоқтап қалуы мүмкін, содан кейін ол ыдырау деп аталады. Егер жылжу ұзақ уақытқа созылса, онда мұндай деформация тұрақты деп аталады. Әдетте мұндай деформация жылдамдығы уақыт өте келе өзгермейді.

Топырақтың қалдық деформациясы. Осыған қарамастан, тұрақты деформация ғимарат үшін іргетас түрін таңдауға әсер ететін негізгі көрсеткіш болып саналады. Бұл әдетте топырақ жыртылған кезде және бөлшектердің құрылымы өздері бұзылған кезде пайда болады.

Топырақтың қалдық деформациясы. Осыған қарамастан, тұрақты деформация ғимарат үшін іргетас түрін таңдауға әсер ететін негізгі көрсеткіш болып саналады. Бұл әдетте топырақ жыртылған кезде және бөлшектердің құрылымы өздері бұзылған кезде пайда болады.

Көбінесе, егер жүктеме бірнеше рет қайталанса, топырақ бетіндегі тұрақты деформацияның пайда болуына жай қарауға болады. Мерзімді кернеулер тұрақты деформацияның жинақталу себебі болады.

Топырақтың деформациясының қандай да бір түрінің пайда болуының физикалық себептері әртүрлі болуы мүмкін. Көбінесе себептердің комбинациясы деформацияны тудырады. Бірақ ешқандай жүктемесіз деформациялар болмайды.

Топырақтың деформациясының қандай да бір түрінің пайда болуының физикалық себептері әртүрлі болуы мүмкін. Көбінесе себептердің комбинациясы деформацияны тудырады. Бірақ ешқандай жүктемесіз деформациялар болмайды.

Құрылым массасының тұрақты қысымымен оның негізіндегі топырақ біртіндеп тығыздалады (сығылады) және құрылымның орналасуы деп аталатын тік жазықтықта ығысу болады. Шөгінділер меншікті массаның әсерінен басқа себептерге байланысты болуы мүмкін: карст пен жер көшкіні құбылыстары, жер асты суларының деңгейінің өзгеруі, ауыр механизмдердің жұмысы, қозғалыс, сейсмикалық құбылыстар және т.б. Кеуекті және борпылдақ топырақ құрылымының түбегейлі өзгеруімен уақыт өте келе шөгу деп аталатын деформация пайда болады.

Құрылымның негізіндегі топырақтар басқаша сығылған немесе топыраққа түсетін жүктеме әртүрлі болған жағдайда шөгінділер біркелкі болмайды. Бұл құрылымның басқа деформацияларына әкеледі: көлденең ығысулар, жылжулар, бұрмаланулар, шөгулер, олар сыртқы жағынан жарықтар және тіпті ақаулар түрінде көрінуі мүмкін.

Құрылымның негізіндегі топырақтар басқаша сығылған немесе топыраққа түсетін жүктеме әртүрлі болған жағдайда шөгінділер біркелкі болмайды. Бұл құрылымның басқа деформацияларына әкеледі: көлденең ығысулар, жылжулар, бұрмаланулар, шөгулер, олар сыртқы жағынан жарықтар және тіпті ақаулар түрінде көрінуі мүмкін.

Құрылымдардың көлденең жылжуы судың, желдің және т.б. бүйір қысымынан туындауы мүмкін.

Сусымалық деформациясы - өзара бөлшектердің ығысуынан туындайды және белгілі бір жүктеме кезіндегі процестің қайсысы басым болатынына байланысты - қатаю немесе ығысу, сығымдау немесе тұрақты штамм деңгейінде ылғалдандыруға болады.

Сусымалық деформациясы - өзара бөлшектердің ығысуынан туындайды және белгілі бір жүктеме кезіндегі процестің қайсысы басым болатынына байланысты - қатаю немесе ығысу, сығымдау немесе тұрақты штамм деңгейінде ылғалдандыруға болады.

1-сурет - Серпімді және қалдық қасиеттердің топырақтағы көрінісі

Топырақтың серпімділігі мен қалдық қасиеттері бар, бұл сығымдау сынақтарының нәтижелерінен айқын көрінеді (1-суретті қараңыз). Ұсынылған суреттен көрініп тұрғандай, түсіргеннен кейін қысу қисығының кері тармағы бастапқы күйіне оралмайды. Нәтижесінде кеуектілік коэффициенті мәндерінің серпімді және қалдық қасиеттері бар екі бөлімі ординат осінде оңай анықталады.

Сонымен, жалпы жағдайда, деформация кезінде топырақ серпімді және қалдық қасиеттерге ие.

Сонымен, жалпы жағдайда, деформация кезінде топырақ серпімді және қалдық қасиеттерге ие.

Серпімді деформацияның физикалық себептері:

• Топырақтың минералды бөлшектерінің икемділігі;
• Судың икемділігі;
• Жабық ауа көпіршіктерінің икемділігі.

Қалдық деформациялардың физикалық себептері:

• Топырақты тығыздау;
• Топырақ бөлшектерінің өзгеруі;
• Байланыс нүктелерінде бөлшектердің жойылуы.

Әр түрлі топырақтар үшін серпімді және қалдық деформациялар арасындағы қатынастар әртүрлі болады. Сондықтан құмды топырақтар үшін серпімділік іс жүзінде көрінбейді, бірақ сазды топырақтар үшін серпімділік қасиеттері өте маңызды болуы мүмкін.

Көбінесе сызықтық деформациялар құрылыста қарастырылады, яғни. R-ге тең болатын кернеулерге (2-суретті қараңыз). Бұл жағдайда серпімділік теориясы мен топырақ механикасының есептеулерінде шөгінділерді есептеу үшін инженерлік әдістердің аппараттарын қолдану заңды.

2-сурет - Тұрақты статикалық жүктеме кезінде базаның шөгуінің қолданылатын қысымға тәуелділігі

Негіздерді тығыздау кезінде (3-суреттегі кестені қараңыз), іргетастың (құрылыстың) жылдамдығы ең алдымен топырақтың кеуектерінен суды сығу жылдамдығына байланысты (фильтрацияны біріктіру).

Сурет 3 - Борпылдақ және біртектес топырақтардағы уақыттың өзгеруіндегі негізгі айырмашылықтар

Содан кейін реологиялық шөгу пайда болады. Мұндай шөгу (уақыт өте келе топырақтың деформациясы) біртектес сазды топырақ үшін жүздеген жылдарға созылуы мүмкін (мысалы: Италияда Пиза мұнарасы). Құмды топырақтар үшін деформациялар құрылысты салу кезеңінде тұрақтандырылуы мүмкін, яғни. шамамен 3 ... 5 жылдан кейін.

Жалпы жағдайда негіздің шөгуінің (S) (деформациясы) іргетас табанының өлшеміне (в) эксперименттік тәуелділігі (өзге де тең жағдайларда).

Жалпы жағдайда негіздің шөгуінің (S) (деформациясы) іргетас табанының өлшеміне (в) эксперименттік тәуелділігі (өзге де тең жағдайларда).

Алынған графикалық тәуелділікті S=S(в) шартты түрде бірнеше учаскелерге бөлуге болады:

• < 0,5 м деформация кезінде өте үлкен (топырақ төгілуі мүмкін немесе I шекті жағдайға қол жеткізу мүмкін));
• * В ≈ 0,5 м кезінде-аз қысылатын қалыңдық (шөгу аз);
• В > 0,5 м кезінде-белсенді қысылатын аймақтың ұлғаюы-жалпы деформацияның ұлғаюы.
• * В > 7 м (а > 50 м2) кезінде шөгу теориялық аз, өйткені белсенді қысылатын аймақ топырақтың тығыз төменгі қабаттарына кетеді (әдетте, тереңдікпен деформация Модулінің өсуі көрінеді).алыңдық (шөгу аз);

4 сурет - іргетас табанының еніне шөгу тәуелділік кестесі (өзге де тең жағдайларда)

Сурет 5-іргетас табанының еніне байланысты қысылатын қалыңдықтың тереңдігін өзгерту схемасы (өзге де тең жағдайларда)

Бұл жағдайда жаппай біркелкі бөлінген жүктемемен (Р) жүктелген қалыңдығы (h) Топырақ қабатының шөгуін анықтау міндеті қарастырылады. Сығылған қабат (h) іс жүзінде деформацияланбаған қабатпен (жартас, қиыршық тас және т.б.) төселеді. Есептік схемасы суретте ұсынылған.

6-сурет-тұтас біркелкі бөлінген жүктеме кезінде қалыңдығы h Топырақ қабатының шөгуін анықтауға арналған есептік схема

Ғимараттар мен құрылыстар негіздерінің топырақтарының деформациясы серпімді параметрлерді пайдалана отырып анықталады: Е деформация модулі; G жылжу модулі, к көлемдік деформация модулі және Пуассон коэффициенті . Көп жағдайда негіз көп қабатты болып табылады және серпімділік модульдері қабаттан қабатқа айтарлықтай өзгеруі мүмкін, әдетте, тереңдігімен өседі.

Негізгі серпімді параметрлер деформация модулі және Пуассон коэффициенті болып табылады. Серпімділік теориясының шешімдерін пайдалана отырып, қалған модульдер кестеде келтірілген өрнектерді пайдалана отырып анықталады

 

Жылжыту модулі, G серпімділік модулі, E M модулі көлемді модуль, К тұрақты Ламаға, λ Пуассон коэффициенті,υ

Зертханалық әдістер. Деформация модулі немесе оны тұтас орта механикасында деп атайды – Юнга модулі "деформация-кернеу" тәуелділігінің пропорционалды коэффициенті болып табылады.

Зертханалық әдістер. Деформация модулі немесе оны тұтас орта механикасында деп атайды – Юнга модулі "деформация-кернеу" тәуелділігінің пропорционалды коэффициенті болып табылады.

бір осьтік кернеудің әрбір бірдей өсіміне деформациясының пропорционалды өсіміне сәйкес келеді .

2-кестеде деформация модульдерін анықтаудың зертханалық әдістері келтірілген.

2 – кесте-деформация модульдері

Реология дегеніміз - денелердің оларға әсер ететін әсерінен уақыт бойынша механикалық әрекеті туралы ғылым. Реология термині (грек тілінен аударғанда «реос» - ағын(течение).)

Реология дегеніміз - денелердің оларға әсер ететін әсерінен уақыт бойынша механикалық әрекеті туралы ғылым. Реология термині (грек тілінен аударғанда «реос» - ағын(течение).)

Топырақ реологиясы - бұл топырақ механикасының бір бөлігі, олардағы күйзелістер әсерінен топырақтың механикалық әрекетін зерттейді.

Топырақтағы реологиялық процестер келесі түрде көрінеді:

Топырақтағы реологиялық процестер келесі түрде көрінеді:

• сырғып кету (ползучесть) , яғни деформацияның уақытында дамуы;

• релаксация, яғни тұрақты деформацияны ұстап тұруға қажетті кернеулерді азайту;

• ұзақ мерзімді беріктік, яғни топырақтың жойылуға төзімділігі уақытының қысқаруы.

Жылжу кезіндегі сырғу-топырақтың тұрақты көлемінде болатын уақыт бойынша жылжудың деформация процесі. Жылжу кезіндегі қисық сырғу жалпы заңдылықтары мен түрі көбінесе осьтік сырғу қисығы ұқсас және көлемді деформациялардың дамуынан ерекшеленеді, олардың дамуы өшетін сипатқа ие, ал жылжу-прогрессивті.

Жылжу кезіндегі сырғу-топырақтың тұрақты көлемінде болатын уақыт бойынша жылжудың деформация процесі. Жылжу кезіндегі қисық сырғу жалпы заңдылықтары мен түрі көбінесе осьтік сырғу қисығы ұқсас және көлемді деформациялардың дамуынан ерекшеленеді, олардың дамуы өшетін сипатқа ие, ал жылжу-прогрессивті.

Сурет.7 реологиялық қисықтар:

А және Б - идеалды сұйықтық, в және Г-сұйық денелер д және е-қатты денелер

Әртүрлі физикалық денелерде, топырақтарды қоса алғанда, кернеудің ұлғаюы кезінде деформация жылдамдығының дамуы әртүрлі болады және олардың ішкі үйкеліс ерекшеліктерімен-тұтқырлығымен анықталады.

Топырақтағы кернеудің релаксациясы тұрақты деформация сақталған кезде уақыт бойынша кернеудің өзгеру (азайту) процесі деп аталады. Бұл процесс топырақтағы серпімді және пластикалық деформацияның қайта бөлінуінің салдары болып табылады. Процестің мәні-тұрақты жүктемеде үлгіні сынау кезінде оның уақыт өзгерісі болып табылады. Қандай да бір уақытта деформация тоқтатыла тұруы және оның шамасы тұрақты болуы үшін, қоса берілген жүктемені біртіндеп азайту қажет. Мұндай процесс кернеудің релаксация құбылысын моделдейді.

Топырақтағы кернеудің релаксациясы тұрақты деформация сақталған кезде уақыт бойынша кернеудің өзгеру (азайту) процесі деп аталады. Бұл процесс топырақтағы серпімді және пластикалық деформацияның қайта бөлінуінің салдары болып табылады. Процестің мәні-тұрақты жүктемеде үлгіні сынау кезінде оның уақыт өзгерісі болып табылады. Қандай да бір уақытта деформация тоқтатыла тұруы және оның шамасы тұрақты болуы үшін, қоса берілген жүктемені біртіндеп азайту қажет. Мұндай процесс кернеудің релаксация құбылысын моделдейді.

жүктеу/скачать 246,54 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: