Способ определения гравитационного давления материальной среды в массиве и её природной плотности
Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» и служит для определения гравитационного (бытового) давления в массиве материальной среды определенной плотности. Способ определения гравитационного давления материальной среды в массиве и ее природной плотности, заключатся в том, что на заданной глубине h (см) массива материальной среды полевыми методами инженерных изысканий определяют угол φстр внутреннего трения и удельное сцепление cстр среды ненарушенной структуры в условиях гравитационного (бытового) давления pб. При этом величину гравитационного давления в массиве упругосвязнопластичной грунтовой среды определяют по зависимости , а плотность грунтовой среды рассчитывают как при удельном весе
, где g - ускорение свободного падения тела в условиях гравитации (см/с2). Затем величину гравитационного давления в массиве упрутоэластичной анизотропной торфяной среды определяют по зависимости
, а плотность торфяной среды рассчитывают как
при удельном весе
. Техническим результатом является возможность определения значения гравитационного (бытового) давления в массиве материальной среды по данным ее прочностных параметров φстр и cстр в ненарушенном состоянии, а также значение удельного веса γстр и плотности ρстр среды в условиях гравитационного притяжения поверхности Земли. 2 ил.
Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» и служит для определения природного гравитационного давления в массиве материальной среды и ее плотности.
Известен способ определения природного гравитационного давления в массиве структурированной материальной среды и ее плотности ρстр (кг/см3), заключающийся в том, что на глубине h (см) материального массива в условиях действия гравитации с ускорением свободного падения тела g (см/с2) определяют плотность материальной среды из выражения ρстр=m/V (кг/см3), где m - масса отобранного образца среды (кг) объемом V (см3), а удельный вес среды ненарушенной структуры рассчитывают как γстр=ρстрg (кг/см3), а природное гравитационное давление в массиве определяют по зависимости
[1].
Недостатком известного способа определения параметров ρстр и материальной среды в массиве является необходимость тщательного отбора из массива образцов материальной среды определенного объема с ненарушенной структурой и их догружения исходным гравитационным (бытовым) давлением
, значение которого принимают ориентировочным или определяют в массиве датчиками давления - мессдозами.
Технический результат по способу определения гравитационного давления материальной среды в массиве и ее природной плотности, заключающемуся в том, что на заданной глубине h (см) массива материальной среды полевыми методами инженерных изысканий определяют угол φстр внутреннего трения и удельное сцепление cстр среды ненарушенной структуры в условиях гравитационного (бытового) давления pб, достигается тем, что гравитационное давление в массиве упруговязкопластичной грунтовой среды определяют по зависимости а плотность грунтовой среды рассчитывают как
при удельном весе
, где g - ускорение свободного падения тела в условиях гравитации (см/с2), а величину гравитационного давления в массиве упругоэластичной анизотропной торфяной среды определяют по зависимости
, а плотность торфяной среды рассчитывают как
при удельном весе
Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 - график Ш. Кулона предельного состояния грунтовой упруговязкопластичной материальной среды, на фиг. 2 - график предельного состояния торфяной упругэластичной анизотропной среды в заболоченной местности в условиях гравитационного воздействия.
Из графика предельного состояния грунтовой среды (фиг. 1) следует, что
, где pб=rГ, rГ - малый радиус круга Мора материальной среды в состоянии растяжения за краями плоского жесткого штампа, R - большой радиус крута Мора материальной среды в состоянии сжатия под подошвой плоского жесткого штампа, причем R+rГ=R0. С другой стороны
откуда . Из уравнений (1)-(2) следует
откуда .
При известном выражении получаем выражение для удельного веса грунта
. С учетом уравнения (3) получаем
- удельный вес грунта с плотностью
.
Из графика предельного состояния торфяной анизотропной среды (фиг. 2) следует, что гравитационное (бытовое) давление
в торфяной залежи с напластованиями горизонтальных малоразложившихся волокон растительных остатков определяется структурной прочностью этих волокон на растяжение, то есть
- удельный вес торфа на глубине h торфяной залежи.
При получаем величину удельного веса торфа в залежи ненарушенной структуры
при его структурной плотности
.
Пример 1
По результатам инженерных изысканий массива суглинка на глубине h=300 см определен его угол φстр=25° внутреннего трения и удельное сцепление cстр=0,2 кг 1 см2. Величина гравитационного (бытового) давления на глубине h равна , удельный вес суглинка
при его плотности
, где g=981 см/с2 - ускорение свободного падения тела на поверхность Земли.
Пример 2
По результатам инженерных изысканий торфяной залежи на глубине h=180 см определен ее угол внутреннего трения и удельное сцепление
. Величина гравитационного (бытового) давления на глубине h равна
, удельный вес торфа
при его плотности
По справочным данным удельный вес низинного торфа в неуплотненной торфяной залежи равен при степени ее разложения Rp=20% [2].
Предлагаемое изобретение впервые позволяет определить значение гравитационного (бытового) давления в массиве материальной среды по данным ее прочностных параметров φстр и cстр в ненарушенном состоянии, а также значение удельного веса γстр и плотности ρстр среды в условиях гравитационного притяжения поверхности Земли.
Источники информации
1. Тер-Мартиросян З.Г. Механика грунтов / Учебное пособие. - М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2005. - С. 24-25, 85, 389.
2. Справочник по торфу /Под ред. к.т.н. А.В. Лазарева и д.т.н. С.С. Корчунова - М.: Недра, 1982. - С. 50.
Способ определения гравитационного давления материальной среды в массиве и ее природной плотности, заключающийся в том, что на заданной глубине h (см) массива материальной среды полевыми методами инженерных изысканий определяют угол φстр внутреннего трения и удельное сцепление cстр среды ненарушенной структуры в условиях гравитационного (бытового) давления pб, отличающийся тем, что величину гравитационного давления в массиве упругосвязнопластичной грунтовой среды определяют по зависимости , а плотность грунтовой среды рассчитывают как
при удельном весе
, где g - ускорение свободного падения тела в условиях гравитации (см/с2), а величину гравитационного давления в массиве упрутоэластичной анизотропной торфяной среды определяют по зависимости
, а плотность торфяной среды рассчитывают как
при удельном весе
.