Способ определения расчетных напряжений в грунтовом массиве от циклических нагрузок Советский патент 1990 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству, в частности к исследованиям деформируемости грунтов под циклическими нагрузками, преимущественно в насыпях.

Цель изобретения - снижение трудот емкости испытаний.

На фиг. 1 изображен график распределения напряжений; на фиг. 2 - график зависимости осадки от нагрузки.

Способ осуществляется следующим образом.

В пределах исследуемой опытной площад-, ки и на всю глубину активной зоны размещают датчики для измерения вертикальных напряжений. Затем на поверхности площадки создают циклическую местную нагрузку, например, от перемещающейся строительной машины. При каждом цикле напря-.

жения измеряют максимальные и минимальные напряжения в точках, где размещены датчики, записывая при этом общее количество циклов нагружения. Операцию продолжают до накопления количества циклов, равного максимальному проектному. Результаты отображают в виде эпюры распределения напряжений по глубине (на фиг. 1 приняты следующие обозначения: 1 - минимальные значения напряжений; 2 - максимальные значения напряжений).

Затем отбирают образцы грунта из исследуемого массива и производят их компрес- испытания при циклически изменяющихся нагрузках. При этом величины нагрузок, их амплитудные значения и частоту приложения принимают соответствую ющие измеренным датчиками в массиве на

сд

;D

а

со

соответствующих глубинах, руководствуясь кривыми 1 и 2 на фиг. 1. Результаты испытаний отображают, в графическом виде на координатной плоскости в осях напряжение - деформация. Пример построения графика представлен на фиг. 2 (кривые 1 - 5,6, 8)..

Дополнительно выполняют испытания того же грунтах в условуьях компрессии статическим нагружением с выдержкой каждой ступени до состояния условностей стабили- зации деформаций. Результат испытаний наносят на тот же график (фиг. 2, кривая 9).

Эквивалентные сжимающие напряжения определяются с помощью кривых на фиг. .1 и 2 в следующем порядке.

Условно рабивают грунтовый массив на слои (мощностью 0,5 - 1,0 м) и на границе каждого слоя (начиная от поверхности) по кривой 2 (фиг. 1) определяют среднемак- симальные давления, измеренные с помощью. месдоз.

Определяют количество циклов нагруже- ния соответственно требуемому технологией числу проходов мащины по одному месту, растоянию между ходовыми колесами и согласуясь с распространением циклических напряжений ио глубине массива. Определяют величины относительных осадок (е) для каждого значения Ои,д,- по кривой циклического нагружения, соответствующей найденному числу циклов (фиг. 1, кривые 1-8). Для найденных значений е/ по компрессионной кривой статического давления (кривая 9, фиг. 2) определяют эквивалентные статические напряжения (). Строят эпюру распределения эквивалентных сжимающих напряжений по глубине (фиг. 1, кривая 3), пользуясь найденными значениями Ggi для разных условных слоев.

Например, определяют эквивалентные напряжения для динамического напряжения (0,3 МПа (фиг. 2) при одном цикле нагружения. Для этого от т. 1 на оси абсцисс поднимаются по вертикал11 до встречи с ниж- ней кривой (один цикл), а затем по горизонтали влево до встречи с кривой 9 статического нагружения и вниз по вертикали до оси абсцисс (т. 2), где эквивалентное напряжение оказывается равным 2,4 МПа. Если требуется определить CTJ для получения упругого состояния грунта (8 циклов) при тех же условиях поднимаются по вертикали от (7„а«г 0.3 (т. 1) до встречи с верхней кривой, затем по горизонтали вправо до кривой 9 статического уплотнения и вниз до оси абсцисс (т. 3), на которой отмечается ст 3,6 МПа.

Таким образом, эквивалентные напряжения в зависимости от числа циклов нагружения (числа проходов мащины по одному месту) могут иметь различные значения, При малом числе циклов, когда порода уплотняется меньще, чем при длительных статических нагрузках, они меньше средне

5

5

5

Q

0

0

g

0

5

5

0

максимальных давлений, при больщем же числе циклов эквивалентные- напряжений могут быть равны или перевышать средне- максимальные давления.

В приведенном примере образцы отбирались в местах закладки датчиков. Если же требуется определить эквивалентные напряжения для других пород на не вскрытом месторождении, то компрессионные испытания проводятся на породных образцах, полученных при бурении скважин из керно- вого материала. При этом используются результаты измерения напряжений датчиками для данной мащины (фиг. 1, кривые 1 и 2) в любом массиве.

Использование предлагаемого способа позволяет определять значения сжимающих напряжений, с помощью которых расчетами вычисляются действительные объемные деформации как отдельных слоев, так и осадки массива в целом под ходовыми устройст- . вами мащин. При этом представляется возможность учитывать фактор времени, выра- жающийся в числе и продолжительности циклов повторных нагружений. Сравнение кривых 2 и 3 на фиг. 1 показывает, что эквивалентные напряжения под транспортно-от- вальным мостом на глубине до 1,0 ч в среднем на 60% больще максимальных динамических нагрузок. Получение более точных расчетных напряжений позволяет повысить точность прогнозирования осадок тяжелого оборудования и разработать мероприятия, обеспечивающие благоприятные условия эксплуатации мащин.

Формула изобретения

Способ определения расчетных напряжений в грунтовом массиве от циклических нагрузок, включающий проходку выработок, размещение в массиве датчиков напряжений, измерение статичес.ких и циклических напряжений, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости, по .показаниям датчиков строят эпюры распределения по глубине максимальных и минимальных напряжений, отбирают образцы грунта и производят их компрессионное испытание циклическими напряжениями в режиме измеренных датчиками частот и в интервале минимальных и максимальных напряжений, ограниченных эпюрами на соответствующих глубинах, а затем производят компрессионное испытание дополнительных образцов грунта ступенями возрастающих статических напряжений, по результатам испытаний .строят на одной координатной .плоскости графики зависимости относительных осадо к от напряжений для статического и циклических испытаний и по графику циклических напряжений для принятого числа циклов определяют относительную осадку для максимальных циклических нагрузок, а по

1596013

56

ним находят на графике статического наг-вию циклических и статических «.Рузок

ружения расчетные напряжения, равные для принятого числа циклов на разной глупо эффекту уплотнения суммарному деист-бине.

Изобретение относится к области строительства, в частности, к способам исследований деформируемости грунтов при циклических нагрузках. Цель изобретения - снижение трудоемкости. Способ заключается в том, что для конкретного вида нагрузки на массив измеряют с помощью датчиков распределение напряжений в массиве, амплитуду колебания напряжений и частоту. Затем испытывают при тех же напряжениях образцы грунта из массива, но в условиях компрессии. Дополнительно такие же образцы испытывают при статических возрастающих нагрузках в условиях компрессии. Результаты испытаний отображают в виде графиков на одной координатной плоскости в осях напряжение-деформация. Руководствуясь ветвью циклического нагружения при заданном числе циклов и заданной деформации, определяют по ветви статической нагрузки расчетное статическое напряжение, равное по эффекту уплотнения суммарному действию циклических и статических нагрузок для принятого числа циклов на разной глубине. 2 ил.

0,f0,10,3

Фиг. 2

0.8 ба.мПа

Д,4 ё.МЛа