Физико-механические свойства многолетне мёрзлых грунтов

 

 

 

 

 

Таблица 4.1

Автор	Формула
Киселёв М.Ф.(1952) Crory F.E.(1973)	S=(Pdth-Pdf)h/ Pdth
Ушкалов В.П.(1962)	S=(mefK4+b)h
Вотяков И.Н.(1975)	S=K5Wtoth/(2.7Wtot+0/92)

Примечание:

P_dth –плотность скелета грунта после оттаивания под давлением    0.2-0.5МПа; P_df –плотность скелета мёрзлого грунта; e_f –коэффициент пористости мёрзлого грунта; K₄ - поправочный эмпирический коэффициент, учитывающий отклонения одельных значений  осадок от средних значений, равный 0.95 для суглинков  и 1.3 для песчаных грунтов; m,b –параметры, зависящие от вида грунта  и давления; W_tot –влажность мёрзлого грунта; K₅-эмпирический коэффициент, зависящий от вида грунта, влажности и уплотняющего давления. 

           

Как можно видеть из приведённых  формул, осадка при оттаивании зависит  от показателей плотности(плотности  мёрзлого грунта r_f , скелета грунта r_d, частиц грунта r_c), от показателей влажности (суммарная влажность мёрзлого грунта, льдистость, влажность за счёт незамёрзшей воды).С увеличением плотности осадки при оттаивании уменьшаются, а  с увеличением влажности и льдистости- увеличиваются. Прогнозные формулы определяют величину осадки при оттаивании весьма приближённо  т.к. они не учитывают влияния структуры и текстуры грунта, фильтрационной консолидации оттаявшего массива и др. Поэтому прогноз осадок оттаивающих грунтов должен осуществляться на основе опытных определений деформационных характеристик оттаивающих  грунтов. Основными из них являются:

• коэффициент оттаивания A (д.е.),равный относительной осадке грунта при оттаивании  в условиях отсутствия внешней нагрузки;
• коэффициент сжимаемости a (МПа^-1), равный отношению приращения относительной деформации (Dd) к приращению напряжения от внешней нагрузки (Ds,МПа).                  

                                                  а=Dd/Ds.

 

Суммарная осадка (S) оттаивающего  грунта  с мощностью слоя, равной  h записывается:

                                         S=(A+as)h.

 

Для инженерных расчётов иногда бывает необходимо знать характер протекания процесса осадки  грунта при оттаивании во времени, поскольку он не прекращается  после оттаивания.

Осадка оттаивающего грунта (St) пропорциональна корню квадратному из величины времени.

 

                                                             S_t=aÖt

 

Эта закономерность подтверждается опытными данными как для песчаных, так  и для глинистых грунтов.

Указанные характеристики определяются компрессионным испытанием оттаивающих грунтов по графику, выражающему зависимость относительной осадки   оттаивания  (d) под природным давлением (s_g) и при дальнейшем уплотнении. (ГОСТ 12248-96) Рис.4.2

 

                                                           е

е                                               1,900

            

    0.640                                                 1,500

    0.620

                                         2

                                                               1.000                                       2

    0.600                                        1

                                                                                                   1

580. 0.70

   0           1          2          3 p,кг/см³       0           1          2          3 p,кг/см³

                      а                                                             б

               Рис.4.1 компрессионные кривые для   песка (а)  и глины (б).

1-мёрзлых при оттаивании;2- немёрзлых  (при положительной температуре.

                                                                                        (Цытович,1973).

 

 

 

      d

     d_i

 

     d₁

     d_g                            а=arctg a

   

    А

 

          0         s_g      s₁          s_i                           s,МПа

 

Рис.4.2  Зависимость осадки оттаивающих  грунтов от давления. (ГОСТ 12248-96.)

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература.

Вялов С.С. Реологические основы механики мёрзлых грунтов.М.:Высш.школа,1978. 447 с.

 

ГОСТ  25100-95 Классификация.

 

ГОСТ  12248-96 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик  прочности и деформируемости.

 

 

Ершов Э.Д., Хрусталёв  Л.Н., Дубиков Г.И, Пармузин С.Ю. Инженерная геокриология.М.:Недра,1991.439 с.

 

Инженерная геокриология. Под ред. Э.Д.Ершова-М.: Недра,1991.,439 с.

 

Основы геокриологии. Под ред. Э.Д.Ершова, Ч.1., М.: Изд-во

МГУ,1995.368 с.

 

 

Кудрявцев В.А., Достовалов В.Н., РомановскийН.Н. ,КондратьеваК.А., Меламед В.Г  Общее мерзлотоведение. М.: Изд-во МГУ,1978.,464 с.

 

Цытович Н.А. Механика мёрзлых грунтов. М.: Высш. школа,1973. 448 с.

 

Шушерина Е.П. Сопротивление мёрзлых дисперсных пород разрыву в области низких температур(до –60°С)-Мерзлотные исследования,1974,вып 14,с179-189.