Способ определения расчетных напряжений в грунтовом массиве от циклических нагрузок

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 02 D !/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4397567/23-33 (22) 28.03.88 (46) 30.09.90. Бюл. № 36 (71) Государственный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и проектный институт угольной промышленности

«Укрнии проект» (72) Л. П. Загоруйко (53) 624.131 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 796306, кл. Е 02 0 1/00, 1981.

Баранов Д. С. Измерительные приборы, методика и некоторые результаты исследований распределения давлений в песчаном грунте. М.::ЦНИИСК, 1959, вып.7,с.48. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТHblX НАПРЯ)КЕНИЯ В ГРУНТОВОМ

МАССИВЕ ОТ ЦИКЛИЧЕСКИХ НАГРУЗОК (57) Изобретение относится к строительству, в частности к способам исследований деформируемости грунтов при циклических нагрузИзобретение относится к строительству, .в частности к исследованиям де1рормируемости грунтов под циклическими нагрузками, преимущественно в насыпях.

Цель изобретения — снижение трудо; 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 размеща- ют датчики для измерения вертикальных напряжений. Затем на поверхности площадки создают циклическую местную нагруз- ку, например, от перемещающейся строительной машины. При каждом цикле напря-, „„SU„„1596013 А1

2 ках. 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 груйта 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. 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 иэ исследуемого массива и производят их компрес .сионНые испытания при циклически изменяющихся на грузках. При этом величи ны нагрузок, их амплитудные значения и час-, тоту приложения принимают соответствующие измеренным датчиками в массиве на

3 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 гра- фика представлен на фиг. 2 (кривые 1 — 5,6, 8).

Дополнительно выполняют испытания того же грунтах в условиях компрессии статическим нагружением с выдержкой каждой ступени до состояния условностей стабили1О 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 среднемаксимальные давления; измеренные с помощью. месдоз. 20

Определяют количество циклов нагружения соответственно требуемому технологией числу проходов машины по одному месту, растоянию между ходовыми колесами и согласуясь с распространением циклических напряжений по глубине массива. Определяют величины относительных осадок (е) для ка ждого значения o„,; по кри вой циклического нагрух<ения, 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 (о „). Строят эпюру распределения эквивалентных сжимающих напряжений по глубине (фиг. 1, кривая 3), пользуясь найденными значениями о9„для разных условных слоев.

Например, определяют эквивалентные напряжения для динамического напряжения о„,, =0,3 МПа (фиг. 2) при одном цикле нагружения. Для этого от т. 1 на оси абсцисс, поднимаются по вертикали до встречи с ниж- 40 ней кривой (один цикл), а затем по горизонтали влево до встречи с кривой 9 статического нагрух<ения и вниз по вертикали до оси абсцисс (т. 2), где эквивалентное напряжение оказывается равным 2,4 МПа. Если требуется определить о для получения упру- 46 гого состояния грунта (8 циклов) при тех же условиях поднимаются по вертикали от о„=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 < „=

= — 3,6 МПа.

Таким образом, эквивалентные напряжения в зависимости от числа циклов нагружения (числа проходов машины по одному месту) могут и меть различные значения.

При малом числе циклов, когда порода уплотняется меньше, чем при длительных статических нагрузках, они меньше средне13

4 максимальных давлений, при большем же числе циклов эквивалентные- напряжения могут быть равны или перевышать среднемаксимальные давления.

В приведенном примере образцы отбирались в местах закладки датчиков. Если

we требуется определить эквивалентные напряжения для других пород на не вскрытом месторождении, то компрессионные испытания проводятся на породных образцах, полученных при бурении скважин из кернового материала. При этом используются результаты измерения напряжений датчиками для данной машины (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 устройствами машин. При этом представляется воз- можность учитывать фактор времени, выражающийся в числе и продолжительности циклов повторных нагружений. Сравненйе кривых 2 и 3 на фиг. 1 показывает, что эквивалентные напряжения под транспортно-от. вальным мостом на глубине до 1,0 м в среднем на 60Я больше максимальных динамических нагрузок. Получение более точных расчетных напряжений позволяет повысить точность прогнозирования осадок тяжелого оборудования и разработать мероприятия, обеспечивающие благоприятные условия эксплуата ци и ма шин.

Фориула изобретения

Способ определения расчетных напряжений в грунтовом массиве от циклических нагрузок, включающий проходку выработок, размещение в массиве датчиков напряжений, измерение статических и циклически х 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 осадок от напряжений для статического и циклических испытаний и цо графику циклических напряжений для принятого числа циклов определяют относительную осадку для максимальных циклических нагрузок, а по

1596013

0.2

0.d б,нПа

0,5

15

Е,м

Фиг. /

0,4 е

0,3 а

О, О, 0,1

02 0J

Фиг.2

Составитель Л. Рябченков

Редактор Т. Парфенова Техреду. Кравчук Корректор С. Черня

Заказ 2894 Тираж 541 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

-Производственно-издательский комбннат «Патент», г..Ужгород, ул. Гагарина, lOl ним находят на графике статического нагружения расчетные напряжения, равные по эффекту уплотнения суммарному деистб вию циклических и статических нагрузок для принятого числа циклов на разной глуби не.