Реологические процессы в грунтах

РЕОЛОГИЯ ГРУНТОВ

— научная дисциплина, в к-рой рассматривается образование и изменение во времени напряженно- деформированного состояния грунтов. Реологические процессы свойственны любым грунтам, но в одних случаях (скальные породы) они развиваются крайне медленно, веками (в виде изгибов пластов, складкообразования и пр.), в других (глинистыеи мерзлые грунты) — в сроки, соизмеримые со сроками службы сооружений. Реологические процессы проявляются в виде ползучести (непрерывного нарастания деформаций во времени даже при постоянном напряжении), релаксации (расслабления напряжения, необходимого для поддержания постоянной деформации) и снижения прочности (снижения сопротивления грунта разрушению с увеличением времени воздействия нагрузки).

Реологические процессы в грунте обусловлены вязким характером смещения твердых частиц и агрегатов грунта, разделенных пленками связной воды. Эти процессы сопровождаются нарушением цементац. (структурных) связей, появлением вязких контактов и переориентацией частиц грунта. Вязкое деформирование, к-рое рассматривается как ползучесть, бывает сдвиговым и объемным. Объемная деформация складывается из уплотнения, обусловленного фильтрац. свойствами (первичное уплотнение), и деформации ползучести скелета грунта (вторичное уплотнение).

Процесс ползучести в зависимости от величины нагрузки и вида грунта может быть затухающим или незатухающим. В первом случае скорость деформации стремится к нулю (кривая OA'Б' на рис. а), во втором — возрастает или сохраняет постоянное значение (кривая О А Г). Скорость развития деформаций, а следовательно, и величина деформаций в любой момент времени зависят от величины напряжения. Незатухающая ползучесть включает начальную условно-мгновенную деформацию (участок OA на рис. а), стадию неустановившейся ползучести с уменьшающейся скоростью (участок А Б) и стадию установившейся ползучести (пластично-вязкого течения) с почти постоянной скоростью деформирования. Эта стадия для структурированных грунтов переходит в стадию прогрессирующего течения с увеличивающейся скоростью (участок ВГ) и приводит к хрупкому или вязкому разрушению; для слабоструктурированных грунтов эта стадия может (при небольших напряжениях) продолжаться неограниченно долго. Начальная деформация является упругой или упруго-пластической. Деформация неустановившейся ползучести обычно обратима частично, причем восстановление ее происходит во времени. Эту стадию часто наз. последействием (упругим или пластическим). Деформации установившегося (пластично-вязкого) и прогрессирующего течения полностью необратимы.

При незатухающей ползучести и различных постоянных нагрузках, чем меньше нагрузка, тем больше времени необходимо на разрушение. Зависимость между величиной разрушающего напряжения и временем т(г), ио истечении к-poro произошло разрушение, отображает процесс снижения прочности по сравнению с условно-мгновенной прочностью т0 (сопротивлением грунта разрушению при быстром загружении — врем, сопротивление) и пределом длит, прочности т(1)—~Тх (напряжением, по достижении к-рого деформация ползучести затухает и разрушения не происходит, а по превышению к-рого возникает незатухающая ползучесть, приводящая К разрушению).

Лекционые занятия