Способ определения коэффициентов упругости трансверсально-изотропного грунта

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ УПРУГОСТИ ТРАНСВЕРСАЛЬНО-ИЗОТРОПНОГО ГРУНТА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный университет транспорта(72) Автор Талецкий Валентин Васильевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный университет транспорта(57) Способ определения коэффициентов упругости трансверсально-изотропного грунта,включающий испытание первого образца в трехосном приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями, при котором его сначала нагружают равномерным гидростатическим обжатием, затем, после разгрузки, ограничивают деформации по одной из осей и прикладывают напряжения по двум другим осям и разгружают, испытание второго и третьего образцов грунта на сдвиг, измерение полных и остаточных деформаций, отличающийся тем, что второй и третий образцы также испытывают в трехосном приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями, причем второй образец нагружают в одной из плоскостей, ортогональной плоскости изотропии, ограничивая деформации в другой плоскости, ортогональной плоскости изотропии, при этом второй образец вырезают и помещают в прибор таким образом, чтобы угол наклона плоскости изотропии к направлению действия напряжений был 45, третий образец нагружают в плоскости изотропии, ограничивая деформации в плоскости, ортогональной плоскости изотропии, причем при испытаниях второго и третьего образцов коэффициенты упругости вычисляют как соотношения касательных напряжений и сдвиговых деформаций на площадках с максимальными касательными напряжениями.(56)1298306 1, 1987.966149, 1982.844678, 1981.663776, 1979.1110871 , 1984. Изобретение относится к области строительства, в частности к способам определения коэффициентов упругости для грунтов, обладающих свойствами трансверсально-изотропной среды. Известны способы определения модулей упругости, коэффициентов Пуассона и модулей сдвига для трансверсально-изотропных грунтов 1, 2. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ определения коэффициентов упругости трансверсально-изотропных грунтов 3, при котором испытывают три образца грунта, причем первый образец грунта нагружают в трехосном приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями и определяют коэффициенты упругости С 11, С 13 и 33, а второй и третий образцы, для определения коэффициентов упругости С 44 и С 66, нагружают на сдвиг в приборе простого сдвига (скашивания), причем один образец сдвигают в плоскости изотропии, а другой образец - ортогонально плоскости изотропии. Коэффициентами упругости являются коэффициенты, связывающие компоненты напряжений и упругих деформаций в обобщенном законе Гука. Недостатком данного способа является низкая точность определения коэффициентов упругости, так как испытания образцов проводятся в разных приборах. Кроме этого, для определения коэффициентов С 44 и С 66 проводят испытания в приборе простого сдвига(скашивания), при которых напряженное состояние является весьма сложным, что затрудняет как проведение испытаний, так и интерпретацию его результатов. Следовательно, эти испытания являются более трудоемкими и менее точными по сравнению с испытаниями в трехосном приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями. Задачей заявляемого способа является повышение точности определения коэффициентов упругости трансверсально-изотропных грунтов. Технический эффект предлагаемого способа достигается за счет того, что определение коэффициентов упругости трансверсально-изотропного грунта включает испытание первого образца в трехосном приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями,при котором его сначала нагружают равномерным гидростатическим обжатием, затем, после разгрузки, ограничивают деформации по одной из осей и прикладывают напряжения по двум другим осям и разгружают, испытание второго и третьего образцов грунта на сдвиг, измерение полных и остаточных деформаций. А второй и третий образцы испытывают в трехосном приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями, причем второй образец нагружают в одной из плоскостей, ортогональной плоскости изотропии,ограничивая деформации в другой плоскости, ортогональной плоскости изотропии, при этом второй образец вырезают и помещают в прибор таким образом, чтобы угол наклона плоскости изотропии к направлению действия напряжений был 45, третий образец нагружают в плоскости изотропии, ограничивая деформации в плоскости, ортогональной плоскости изотропии, причем при испытаниях второго и третьего образцов коэффициенты упругости вычисляют как соотношения касательных напряжений и сдвиговых деформаций на площадках с максимальными касательными напряжениями. На фиг. 1-3 даны зависимости деформаций от напряжений при испытании первого образца- при гидростатическом обжатии и разгрузке,- при повторном нагружении по двум осям и разгрузке, на фиг. 4 и 6 приведены схемы нагружения второго и третьего об 2 5618 1 разцов при испытании на фиг. 5 и 7 показаны площадки, на которых осуществляется плоский сдвиг при испытании второго и третьего образцов. Способ осуществляется следующим образом. В трехосном приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями нагружают три образца трансверсально-изотропного грунта, измеряют полные и остаточные деформации, причем первый образец нагружают по сложной траектории сначала равномерным гидростатическим обжатием при // /,затем после разгрузки ограничивают деформации в направлении оси , прикладывают напряжения //, // и разгружают до напряжений //////, второй образец нагружают по траектории раздавливания в плоскости , ортогональной плоскости изотропии, ограничивая деформации в другой плоскости , ортогональной плоскости изотропии, причем образец вырезается и помещается в прибор таким образом, чтобы угол наклона плоскости изотропии к направлению действия напряжений был 45, а третий образец нагружают по траектории раздавливания в плоскости изотропии , ограничивая деформации в направлении оси ,0, причем при испытаниях второго и третьего образцов зависимость между касательными напряжениями и сдвиговыми деформациями определяется на площадках с максимальными касательными напряжениями. Полученные экспериментальным путем значения напряжений и упругих деформаций подставляют в систему уравнений (1), решением которой определяют искомые коэффициенты упругости.11(11266 )1366 где- плоскость изотропии, а С 11, С 13, С 33, С 44 и С 66 - постоянные коэффициенты упругости. Пример. Для определения постоянных коэффициентов упругости проводят испытания трех образцов грунта в приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями. Первый образец испытывают по двум траекториям равными напряжениями // / производят гидростатическое обжатие образца, затем разгружают до // /0, измеряют полные и остаточные деформации образца /, /, /, /, /, / (фиг. 1 - 3). После чего выполняют вторую траекторию нагружения, ограничивают деформации в направлении оси , т.е. //0, и прикладывают напряжения // и //, измеряют напряжения // и деформации х// и у//, затем разгружают при //0 до //////0 и измеряют остаточные деформации образца // и уо// (фиг. 1-3). По полным и остаточным деформациям как для первой, так и для второй траекторий нагружения определяют величины соответствующих упругих деформаций /, /, /, //, //, //0. Второй образец нагружают по траектории раздавливания в плоскости , ортогональной плоскости изотропии и ограничивают деформации в плоскости ,0. Образец вырезается и помещается в прибор таким образом, чтобы угол наклона плоскости изотропии к направлению действия напряжений был 45 (фиг. 4). Производят равномерное обжатие образца напряжениями //, затем напряжения по осиподдерживают постоянными /, а напряжения по осиувеличивают до определенного уровня//, после чего разгружают до напряжений /х/. Измеряют полные деформацииипри напряжениях // и //х/ и остаточные деформации после разгрузки до /х/хо и . По полным и остаточным деформациям вычисляют упругие осевые деформациих - ,- . Коэффициент упругости С 44 определяют из отношения касательных напряжений , определенных на площадках с 3 5618 1 максимальными касательными напряжениямимаций этих площадок-(фиг. 5)44 и упругих сдвиговых дефор 2 Третий образец нагружают по траектории раздавливания в плоскости изотропии, ограничивая деформации в направлении оси ,0 (фиг. 6). Производят равномерное обжатие образца напряжениями до х//, затем напряжения по осиподдерживают постоянными /, а напряжения по осиувеличивают до определенного уровня //, после чего разгружают до напряжений //. Измеряют полные деформацииипри напряжениях /// и // и остаточные деформации после разгрузки до// и . По полным и остаточным деформациям вычисляют упругие осевые деформации- хо, уе- . Коэффициент упругости С 66 определяют из отношения касательных напряжений , определенных на площадках с максимальными касательными напряжениями-(фиг. 7)66 и упругих сдвиговых деформаций этих площадок В систему уравнений (1) подставляют значения напряжений //, // и // и упругих деформаций //, // и //0, полученные при нагружении 1-го образца по второй траектории нагружения, и получают первые три уравнения системы в виде//11 //(112 66 ) // Решают систему уравнений (2) и определяют постоянные коэффициенты упругости С 13 и С 11 13 В систему уравнений (1) подставляют значения напряжений /, / и / и упругих деформаций /, /, /, полученных при нагружении образца по первой траектории, и полученный коэффициент С 13 и определяют коэффициенты упругости 33 Источники информации 1. Писаненко В.П. Изучение деформационной анизотропии глинистых грунтов и ее влияние на работу естественных оснований. Автореф. дис. канд. техн. наук. Новосибирск,1979. 2. Кузьмицкий В.А. К вопросу об определении деформационных характеристик анизотропных грунтов // Строительные конструкции и теория сооружений. Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1973. - Вып. 2. - С. 243-251. 3. А.с. СССР 1298306, МПК 402 1/00, 1987 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.