Способ определения расчетных напряжений в грунтовом массиве от циклических нагрузок

(51)5 Е 02 О / ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНПРИ ГКНТ СССР ЯМ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ тся к строительству, ваниям де 1 рормируеиклическими нагрузо в насыпях.- снижение трудо; редек заК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Государственный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и проектный институт угольной промышленности Укрниипроект(56) Авторское свидетельство СССР796306, 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 РАСЧЕТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ГРУНТОВОМ МАССИВЕ ОТ ЦИКЛИЧЕСКИХ НАГРУЗОК(57) Изобретение относится к строительству, в частности к способам исследований деформируемости грунтов при циклических нагрузИзобретение относи.в частности к исследомости грунтов под цками, преимущественнЦель изобретенияемкости испытаний.На фиг, 1 изображен график расп ления напряжений; на фиг. 2 - графи висимости осадки от нагрузки.Способ осуществляется следующим образом,В пределах исследуемой опытной площадки и на всю глубину активной зоны размеща- ют датчики для измерения вертикальных напряжений. Затем на поверхности площадки создают циклическую местную нагрузку, например, от перемещающейся строительной машины. При каждом цикле напряках. Цель изобретения - снижение трудо.емкости. Способ заключается в том, что для конкретного вида нагрузки на массив измеряют с помощью датчиков распределение напряжений в м асс иве; а мпл Итуду 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 с по эффекту уплотнения суммарному действию циклических и статических нагрузок ., фу для принятого числа циклов на разной глубине. 2 ил. С: жения измеряют максимальные и минимальные напряжения в точках, где размещеныдатчики, записывая при этом общее количество циклов нагружения. Операцию про- фдолжают до накопления количества циклов, (фравного максимальному проектному. Результаты отображают в виде эпюры распределения напряжений по глубине (на фиг, 1приняты следующие обозначения: 1 - минимальные значения напряжений; 2 - максимальные значения напряжений),Затем отбирают образцы грунта иэ иссле- д,дуемого массива и производят их компрес.сионНые испытания при циклически изменяющихся на грузках. При этом величи нынагрузок, их амплитудные значения и час-,тоту приложения принимают соответству.ющие измеренным датчиками в массиве на159603 соответствующих глубинах, руководствуясь кривыми 1 и 2 на фиг, 1. Результаты испытаний отображают в графическом виде накоординатной плоскости в осях напряжение - деформация. Пример построения гра-фика представлен ца 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 стабили 1 Озациц деформаций, Результат испытаний наносят ца тот же график (фиг, 2, кривая 9).Эквивалентные сжимающие напряженияопределяются с помощью кривых на фиг. 1и 2 в следующем порядке.Условно рабивают грунтовый массив наслои (мощностью 0,5 - 1,0 м) и на границекаждого слоя (начиная от поверхности) покривой 2 (фиг. 1) определяют среднемаксимальные давления; измеренные с помощью.месдоз, 20Определяют количество циклов нагружения соответственно требуемому технологиейчислу проходов машины по одному месту,растоянию между ходовыми колесами и согласуясь с распространением циклическихцапряжений по глубине массива. Определяютвеличины относительных осадок (е) длякаждого значения о,; по кривой циклического нагружения, соответствующейнайденному числу циклов (фиг. 1, кривые1 - 8). Для найденных значений е; по компрессионной кривой статического давления(крнвая 9, фиг. 2) определяют эквивалентные статические напряжения (о ). Строятэпюру распределения эквивалентных сжимающих напряжений по глубине (фиг. 1,кривая 3), пользуясь найденными значениями о 9 для разных условных слоев.Например, определяют эквивалентныенапряжения для динамического напряженияо, =0,3 МПа (фиг. 2) при одном цикленагружеция. Для этого от т. 1 на оси абсцисс,поднимаются по вертикали до встречи с нижней кривой (один цикл), а затем по горизонтали влево до встречи с кривой 9 статического нагружения и вниз по вертикалидо оси абсцисс (т, 2), где эквивалентное напряжение оказывается равным 2,4 МПа. Еслитребуется определить о для получения упругого состояния грунта (8 циклов) при техже условиях поднимаются по вертикали ото =0,3 (т.) до встречи с верхней кривой,затем по горизонтали вправо до кривой 9статического уплотнения и вниз до осиабсцисс (т. 3), на которой отмечается с== - 3,6 МПа,Таким образом, эквивалентные цапряжения в зависимости от числа циклов нагружения (числа проходов машины по одномуместу) могут и меть различные значения,При малом числе циклов, когда порода уплотняется меньше, чем при длительных ста.тических нагрузках, они меньше средне 13 максимальных давлений, при большем же числе циклов эквивалентные напряжениЮ могут быть равны или перевышать средне- максимальные давления.В приведенном примере образцы отбирались в местах закладки датчиков. Если х(е 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 способапозволяет 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 60 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 изобретенияСпособ определения расчетных напряжений в грунтовом массиве от циклических нагрузок, включающий проходку выработок, размещение в массиве датчиков напряжений, измерение статических и циклических 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 испытанийстроят на одной координатной плоскостиграфики зависимости относительных осадок от напряжений для статического и циклических испытаний и по графику циклических напряжений для принятого числа циклов определяют относительную осадку для максимальных циклических нагрузок, а по,г Составитель Л. РябченковТехред А. Кравчук Корректор С. Черня Тираж 541 Подписное дактор Т. Паказ 2894 ним находят на графике статического нагружения расчетные напряжения, равные по эффекту уплотнения суммарному деистНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, Ж - 3 Производственно-издательский комбнн бвию циклических и статических нагрузокдля принятого числа циклов на разной глу.бине. обретениям н открыт Раушская наб., д Патент, г Ужгоро м прн ГКНТ СССР 4(5ул. Гагарина, 101