УДК 625.8

Влияние коэффициента бокового расширения на деформационные характеристики однофракционных сыпучих сред

Корнилова Дарья Михайловна – студентка Кузбасского государственного технического университета имени Т.Ф. Горбачева.

Научный руководитель Шабаев Сергей Николаевич – кандидат технических наук, доцент кафедры Автомобильных дорог и городского кадастра Кузбасского государственного технического университета имени Т.Ф. Горбачева.

Аннотация: Щебень является одним из основных материалов, используемых в дорожном строительстве. Применение его сопровождает большинство строительных этапов. В основном щебень используется для строительства нижних слоёв основания дорожных одежд, воспринимающих на себя всю нагрузку от транспортных средств и передающих её на грунт земляного полотна. Данный материал, благодаря своей зернистой среде, способен распределять напряжения по контакту между зёрнами. На данный момент не выявлено влияние коэффициента бокового давления на деформационные характеристики однофракционных сыпучих сред. Выявление данного влияния позволит установить зависимость коэффициента бокового давления от размера зёрен и выявить факторы, влияющие на коэффициент бокового расширения.

Ключевые слова: зернистая среда, коэффициент бокового расширения, коэффициент бокового давления, напряжение, деформационные характеристики.

Коэффициентом бокового расширения грунта принято называть отношение приращения бокового давления ∆σх (или ∆σу) к приращению вертикального давления ∆σz при обязательных отсутствиях боковых деформаций (εх= εу=0), то есть

1, (1.1)

при εх= εу=0.

Так же предполагается, что численные значения коэффициента бокового расширения и коэффициента Пуассона можно связать соотношением

2, (1.2)

из чего следует, что величина бокового давления грунта может изменяться в диапазоне от 0≤ ξ0≤+1.

В.А. Фронин принимал выражение (1.1) как коэффициент бокового давления грунта в условиях ограниченной поперечной деформации, при этом утверждая, что его не стоит определять как отношение горизонтальных нормальных напряжений к вертикальным в условиях естественного залегания грунтов. В свою очередь Н.А. Цытович, напротив, считает данное выражение коэффициентом бокового расширения грунта в состоянии покоя при сжатии неограниченного слоя грунта в естественных условиях.

 Существуют два основных подхода к определению величины коэффициента бокового расширения грунта.

Первый заключается в определении через его аналитические взаимосвязи с другими параметрами при помощи формул. Второй же позволяет определить коэффициент бокового давления грунта непосредственно при проведении экспериментов. 

Одним из основных материалов в дорожном строительстве является щебень. Его применение затрагивает практически все этапы строительства. Щебень, являясь зернистой средой, по сравнению со сплошной средой, обладает той особенностью, что напряжение в нём распределяется не непрерывно, а только по контактам между зёрнами. При этом вместо сплошного поля напряжений получаем некоторую непрерывную сеть напряжений, характер которой зависит от свойств и структуры зернистой среды. В теоретических исследованиях, выполненных Л. Прушке, получены графические зависимости величины коэффициента бокового давления грунта от угла внутреннего трения и корректирующие зависимости, позволяющие учесть величину удельного сцепления.

Многие отечественные и зарубежные исследователи, занимающиеся экспериментальными исследованиями вопросов, связанных определением бокового давления грунта предположили, что коэффициент бокового давления зависит от плотности исследуемой среды. Однако, результаты их опытов значительно отличаются друг от друга. Так, например, в работах Б.Г. Мачтета, И.В. Фёдорова, М.В. Малышева с увеличением плотности увеличивается и коэффициент бокового давления, а в работах И.В. Яропольского, Г.И. Швецова, А. Бишопа, Д. Хенкеля, О.М. Резникова, Г.Г. Рахманова с увеличением плотности коэффициент бокового давления, наоборот, уменьшается.

На сегодняшний день одним из самых распространённых объектов исследования коэффициента бокового давления и коэффициента бокового расширения является песок.

На данный момент не выявлено влияние коэффициента бокового давления на деформационные характеристики однофракционных сыпучих сред. Выявление данного влияния позволит установить зависимость коэффициента бокового давления от размера зёрен и выявить факторы, влияющие на коэффициент бокового расширения.

Список литературы

  1. Анализ методов определения коэффициентов бокового давления грунта (экспериментальные методы) / А. Н. Богомолов [и др.] // Инженерные проблемы строительного материаловедения, геотехнического и дорожного строительства : материалы III Междунар. науч.-техн. конф., 10-12 апреля 2012 г., Волгоград. - Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2012. - С. 33-57.
  2. Васильев, Б. Д. Основания и фундаменты / Б. Д. Васильев. - Москва ; Ленинград : Госиздат по стр-ву и архитектуре, 1955. - 288 с.
  3. Голубцова М. Н. О коэффициентах бокового давления песчаных грунтов / М. Н. Голубцоеа // Основания и фундаменты : сб. 56 НИОСП. - Москва, 1966.-С. 177-183.
  4. Гольдштейн, М. Н. Механические свойства грунтов / М. Н. Гольдштейн. - Москва : Госиздат по стр-ву и архитектуре, 1952. - 259 с.
  5. Оценка влияния величины коэффициента бокового давления грунта на результаты расчётов грунтовых массивов по первому предельному состоянию : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.23.02 / Калиновский Сергей Андреевич; [Место защиты: Волгогр. гос. архитектурно-строит. ун-т]. - Волгоград, 2013. - 27 с.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail