Изменение прочностных характеристик виброуплотнённых увлажнённых лёссовых грунтов во времени

Аннотация

This article presents the results of field and laboratory experimental studies to study the change of strength characteristics of vibration-compacted moist loess soils in time. Field experiments were carried out with optimum moisture of loess soils. Keywords: loess soils, clay soils, wetted soils, strength characteristics, internal friction angle, adhesion force, vibration, vibration, vibration, vibration, soil structure. Введение. Как известно, что прочностные характеристики грунтов используются для решения важных инженерных задач, таких, как расчёт устойчивости основания, установление предела применимости теории линейно-деформированных тел, при расчёте осадок фундаментов, определение несущей способности свай и т.п. Прочностные характеристики лёссовых просадочных грунтов (удельное сцепление ∁ и угол внутреннего трения φ) зависят в основном от их степени плотности и влажности. Опытами установлено, что повышение влажности лёссовых просадочных грунтов от естественного состояния (т е. от 5-7%) до полного водонасыщения приводит к снижению значения сцепления до 12-15 раз, а угла внутреннего трения до 1,2 раза. Прочностные характеристики лёссовых грунтов, в первую очередь, сцепление, возрастают с увеличением структурной прочности. Сцепление и угол внутреннего трения так же возрастают при повышении плотности грунтов [1-5]. Прочностные характеристики лёссовых грунтов и их изменения в статических условиях изучены многими специалистами и в настоящее время имеется достаточно много данных по этой проблеме. Но вопросу изменения прочностных характеристик лёссовых грунтов при воздействии на них динамических нагрузок уделено недостаточное внимание. Экспериментальные исследования влияния вибраций на коэффициент внутреннего трения грунтов впервые были проведены Г.И.Покровским и его сотрудниками в лабораторных условиях, а также Д.Д.Барканом на приборе одноплоскостного среза под действием вертикальных колебаний. Результаты этих экспериментов показали, что коэффициент внутреннего трения зависит от кинетической энергии колебаний, уменьшаясь с её увеличением, стремясь к некоторому значению, которое на 25-30% меньше первоначального значения (до вибрирования). Н.А.Преображенская и И.А.Савченко, С.Мураяма и Т.Шибата провели испытания глин на вибросопротивление сдвигу на приборах двухплоскостного среза (первые авторы испытывали образцы грунта при горизонтальных колебаниях, остальные два автора исследовали при вертикальных колебаниях). Р.Г.Бадаляном и С.Р.Месчяном разработан миниатюрный вибратор, с помощью которого были проведены экспериментальные исследования на глинистых грунтах [6-10]. Полученные результаты опытов свидетельствовали о существенном влиянии вибрации на величину сопротивления глинистых грунтов сдвигу. Причём влияние вибрации на сопротивление сдвигу будет тем меньше, чем большим сцеплением обладает грунт. Также отмечено возрастание с уменьшением эффекта вибраций уплотняющей нагрузки. Уменьшение сопротивления грунта сдвигу происходит в основном вследствие снижения величины сцепления: т.е. потери структурной прочности. Доказательством этого может служить факт существенного снижения (более чем в 15 раз) величины сцепления в процессе вибрации. Вместе с тем угол внутреннего трения при вибрации изменяется незначительно [11-17]. 166 Методика и результаты. В целях глубокого изучения воздействия вибрации на прочностные характеристики лёссовых грунтов нами проведены исследования в полевых условиях. Проведены специальные полевые опыты с лёссовыми суглинками на строительной площадке. Для проведения экспериментальных исследований в полевых условиях в основном была использована вибромашина, прицепной виброкаток SVAW- 12, производства Германии. Прицепные виброкатки, производства Германии, имеют три модификации в зависимости от типа вальца,различающиеся по массе. Виброкаток SVAW-12 характеризуется следующими техническими показателями6 диаметр-2,0 м, ширина-2,0 м, масса-12 т, рабочая скорость-1,5-5,0 км/час, удельное статическое давление-59 кг/см2, усилие возбудителя-36 т, частота вибрации до 25 Гц. Для проведения эксперимента подготовлены три карты, характеризующиеся грунтами с различной степенью влажности. Физико-механические свойства грунтов площадок приведены в табл. На каждой карте работала вибромашина, создавая различную интенсивность и длительность колебания. Затем по истечении 3-7 дней после осуществления вибрации из мест, побывших под воздействием вибрации, были отобраны образцы грунта и определены их физико-механические свойства (табл.). Определение показателей сопротивления лёссовых грунтов сдвигу производилось на приборе одноплоскостного среза модели ГГП-30. Опыты проводились при вертикальных давлениях в 1, 2, 3 кгс/см𝟐. В целях выяснения роли фактора времени на изменение прочностных характеристик лёссовых грунтов по истечении 50-60 дней после осуществления вибрации определены физико-механические характеристики на образцах, отобранных из мест вибрации. Из данных таблицы видно, что увеличение величины угла внутреннего трения