Почему возможно использование для песчано-глинистых пород модели линейно-деформируемой среды?

Для песчано-глинистых пород линейная или близкая к ней зависимость между давлением и деформацией наблюдается в интервале от 0 до некоторой нагрузки р₁ (первая критическая), на этой стадии скорость деформации стремится к 0 и, следовательно, деформация характеризуется некоторой стабильной величиной. При давлениях больших р₁ в породе развиваются сдвиговые деформации, приводящие к изменению объема и формы, при этом нарушается линейная зависимость между нагрузкой и деформацией: рост последней обгоняет увеличение давления. Такая картина наблюдается до нагрузки p₂ (вторая критическая). При дальнейшем увеличении давления порода переходит в стадию разрушения. Наличие 3 фаз деформирования песчано-глинистых пород было впервые сформулировано Н.М. Герсевановым.

При решении задач механики горных пород применительно к песч-глин породам в пределах давлений от 0 до р₁ и более можно использовать модель линейно-деформируемой среды. Она применяется при расчетах распределения напряжений и конечных осадок. Применение закона Гука недостаточно, необходимы дополнительные закономерности, одна из которых: установление зависимости между увеличением давления и уменьшением пористости породы.

Оценка поведения песчано-глинистых пород при нагрузках, превышающих величину, при которой можно использовать теорию линейно-деф среды, должна производиться в 2 направлениях:

· Разработка схем для определения критериев прочности и устойчивости горных пород в основании сооружений, откосах и т.д. (теория предельного равновесия)

· Изучение деформируемости пород под действием касательных напряжений, величина которых ниже порога разрушения, поскольку их роль во 2 фазе- ведущая.(теория пластичности)

1.11. Охарактеризуйте показатели деформационных свойств горных пород. Деформации грунтов имеют упругий и пластический характер.

Упругие деформации возникают при условии сохранения структурного каркаса и связей в грунте, происходят без относительного смещения твердых частиц обусл. упругим сжатием скелета грунта, самих частиц и поровой воды. Они развиваются под действием статических нагрузок, не превышающих структурной прочности грунта, или кратковременных динамических нагрузок.

При снятии нагрузок (разгрузка дна котлована) восстановление деформаций происходит по закону упругого деформирования. (подъем дна котлована).

При нагрузках, превышающих структурную прочность грунта, связи между частицами, образующими скелет, начинают разрушаться. Возникают пластические деформации, вызванные относительным перемещением частиц. Пластические деформации развиваются во времени, чем больше в грунте глинистых частиц, тем медленнее в нем протекает процесс развития пластических деформаций.

Пластические деформации бывают: объемные и сдвиговые. Объемные деформации приводят к изменению объема пор в грунте (уплотнение), сдвиговые – к изменению его первоначальной формы и могут вызвать разрушение грунта.

Деформационные характеристики: E- модуль деформации, E¹-модуль упругости, υ- коэффициент Пуассона.

· Коэффициент сжимаемости m₀ характеризует способность грунта уплотняться при увеличении сжимающего напряжения ( – компрессионные испытания.

Закон компрессионного уплотнения: ∆е=m₀·∆p (При небольшом изменении сжимающих напряжений, уменьшение коэф. пористости грунта пропорционально увеличению сжимающего напряжения)

· Модуль деформации Е является важным показателем деформационных свойств грунта, характеризующим уплотняемость грунта при нагружении. Он используется при расчетах осадок сооружений на грунтовых основаниях. При необходимости определения восстановления деформаций в результате разгрузки грунта используется модуль упругости, определяемый по значениям коэффициента разуплотнения.Е= (где m_v-относительный коэффициент сжимаемости, B - коэффициент, учитывающий невозможность бокового расширения (B зависит от коэф Пуассона υ и коэф бокового давления грунта в состоянии покоя ξ, если эти величины неизвестны, то принято брать B для пылеватых и мелких песков-0,8, супесей-0,7, суглинков-0,5, глин-0,4. Чем ближе глинистый грунт по консистенции приближается к текучему состоянию, тем значения υ и ξ будут больше.

· Коэффициент Пуассона υ для песчаных грунтов- 0,2-0,27; для глин- 0,1-0,45