Principalele fenomene care determină proprietățile reologice ale solurilor: fluajul solului, relaxarea și rezistența pe termen lung. Sub fluaj se înțelege deformabilitatea scheletului solului în timp, la o sarcină constantă. Relaxarea este procesul de relaxare (descrescătoare) a eforturilor în soluri cu o anumită deformare constantă. Rezistența pe termen lung - rezistența solului cu o acțiune prelungită a încărcăturii asupra acestora.
Creep de soluri sub presiune. În contextul comprimării comprimării o sarcină constantă pe o probă suficient de subțire fază argilă presiune a porilor solului relativ densă este mic și astfel proprietățile de fluaj manifestă scheletul (fig. 1.45). o parte de curgere rapidă a tulpinii denumită instantanee (^> 0), iar restul - să se strecoare deformare. Mai mult decât atât, deformările fluajului în condiții de comprimare sau de compresie totală sunt întotdeauna amortizate în timp.
După cum demonstrează numeroasele experimente, în special de SP Meschyan, curbele de fluaj ale majorității solurilor sunt descrise în mod satisfăcător de către Eq.
unde al doilea termen corespunde unei schimbări instantanee a coeficientului de porozitate, iar cel de-al treilea - la modificarea coeficientului de porozitate în timp, de exemplu, fluajul real al solului. Coeficientul a0 poate fi numit coeficientul de condensare instantanee, iar a și c sunt parametrii de fluaj. Experimentele au confirmat, de asemenea, similaritatea curbelor de fluaj al solului pentru diferite tensiuni constante a (Figura 1.45), care este încorporată în ecuația (1.38).
Fig. 1,45. Curbele de comprimare a compresiei (a) și fluajul (b) pentru deformabilitatea "instantanee" și la momentul b "de stabilizare a deformării condiționate
Cu cât valoarea este mai mică, cu atât este mai lentă deformarea creepului. Pentru toți
deformarea devine instantanee și ecuația (1.38), luând în considerare faptul că în acest caz a = a0 + a2 devine ecuația (1.27) a curbei de compresie rectificată (Fig.1.45). Posibilitatea utilizării ecuației (1.38) determină aplicabilitatea pe sol a teoriei fluajului ereditar liniar (vezi § 8.5).
Studiile experimentale extensive privind creepul de sol cu testarea unor probe de mai mult de un deceniu au fost efectuate de SR Meschyan. Dezvoltarea reologiei solului se datorează în mare parte muncii lui SS Vyalov, NN Maslov, MN Gol'dshtein, GI Ter-Stepanyan, Yu K. Zaretsky, A. Ya Budin și alții.
Toate solurile au proprietatea de fluaj, dar cel mai clar ele apar în soluri de lut. Ca urmare, structurile ridicate pe aceste soluri sunt supuse precipitațiilor, care durează de zeci de ani. Mai puține deformări în fluaj în nisipurile nisipoase, dar barajele de pe stâncă sunt deformate de ani de zile. Natura fluajului în astfel de soluri este diferită, deși manifestările externe sunt aceleași - o deformare prelungită în timp. În solurile cu unghi ascuțit, fragmentate, contactele sunt rupte, colțurile celor mai solicitate particule sunt taiate, ca urmare, structura este restructurată și tensiuni mari apar în alte particule, apoi în fractură etc.
Caracteristicile de fluaj sunt determinate din rezultatele testelor speciale de compresie pe termen lung ale solurilor cu controlul presiunii porilor obligatorii.
Creepul de soluri sub forfecare. Dezvoltarea tulpinilor de fluaj de forfecare poate fi investigată pe dispozitive de forfecare cu sarcini orizontale constante mai mici decât cele limitative. În acest scop, dispozitivele de schimbare a inelului sunt mai potrivite (a se vedea figura 1.19, a), permițând deplasarea nelimitată fără a schimba zona eșantionului în zona unei suprafețe de forfecare fixe.
Dezvoltarea tulpinilor de forfecare în funcție de aplicația ka
Tensiunile caracteristice sunt de caracterul prezentat în Fig. 1.46. Ele pot fi identificate pe locul deformării instantanee (OA), apoi o perioadă obligatorie de scădere a ratei de dezvoltare a deformării, adică stadiul instabil - fluajul amortizat [AB]. La tensiuni mici de forfecare, întreaga curbă a fluajului este amortizată și, pe măsură ce m crește, stadiul fluajului amortizat trece la dezvoltarea deformărilor cu o viteză constantă, adică în
Fig. 1.46. Dezvoltarea deplasărilor orizontale ale lui S, în funcție de mărimea tensiunilor de forfecare în dispozitivele de forfecare
Fig. 1.47. Curba de rezistență pe termen lung
etapa de fluaj constant (BC). Fluajul constantă poate duce la deformarea rapidă superioară (pas curs progresiv) și distrugerea probei (în% „în Fig. 1.46). Acest caracter argilă fluaj la forfecare a solului explicat distrugerea structurii solului rearanjarea existente și formarea de noi conexiuni structurale, și formează un microfisuri (defecte), urmată de închiderea parțială a acestora, sau invers, dezvoltarea (N. M. Goldstein, S. Vyalov YK Zaretskii, SS Babitskaya, A. Ya Turovskaya și colab.) .
La etapa fluajului tranzitorie amortizată colaps conexiunile fragile, dar unele sunt microfisuri închise și au ca rezultat abordarea ulterioară a particulelor, un număr mare de noi legături coloidale apoase vâscoase și viteza de forfecare de creștere scade. In timpul polzu- de echilibru“.Există continuă să se prăbușească și conexiune casabil viscos este compensat integral de noi legături coloidale apoase și moleculare, dar în același timp, există o rearanjare a structurii solului. De exemplu, particulele de argilă solzoase, la sol deformare se extinde în planul de forfecare sunt din ce în stivuite cu planurile lor paralele cu direcția de forfecare. Această structură a solului este mai puțin rezistentă la forțele externe și, prin urmare, se dezvoltă stadiul curentului progresist, transformându-se în distrugere.
Cu cât mai mult, cu atât perioada mai scurtă, creepul constant al solului trece în stadiul curentului progresiv și din nou
(Figura 1.46, cazul m "și r"). Efectuând experimente cu sarcini tot mai mici, este posibil să se atingă o valoare astfel încât, în condițiile unui test foarte lung, nu există o tranziție spre distrugere.
Ca urmare a testelor solului, poate fi reprezentat un grafic de rezistență pe termen lung (Figura 1.47). Pe el, rezistența pe termen lung corespunde stresului la care materialul se va descompune la un moment dat I. Rezistența pe termen lung scade cu timpul. Rezistența pentru o durată infinit de lungă a sarcinii se numește limita rezistenței pe termen lung (m ,: X1 în figura 1.47). Cea mai mare rezistență corespunde unui moment I = 0 și poate fi denumită în mod condiționat tăria instantanee. Rezistența (Figura 1.47), obținută din studiile convenționale relativ pe termen scurt ale solului, este denumită în mod obișnuit TC.
Fenomenul relaxării stresului. Acestea sunt de aceeași natură ca fenomenele de fluaj descrise mai sus. Dacă solul este stabilit prin încărcarea rapidă a unei anumite tensiuni și fixat în această stare, astfel încât deformarea să nu se schimbe, rămâne constantă, atunci, în timp, tensiunea scade în sol. Ca rezultat, obținem o curbă pentru scăderea tensiunilor în timp (Figura 1.48), de obicei cu o parte persistentă a tensiunilor, chiar și pentru o perioadă foarte lungă<х>- Procesul de reducere a stresului este determinat de rearanjarea lentă internă a structurii solului, cu legăturile fragile și vâscoase dintre particulele care sunt legate și cele noi fiind construite. Luând în considerare natura unificată a proprietăților mecanice reologice ale solurilor, există propuneri de evaluare a fluajului și a rezistenței solului pe termen lung din rezultatele testelor de relaxare (SS Vyalov, NA Tsytovich și alții).
Creepul constant și neîmbătrânat al solurilor sub mișcare se manifestă în mod clar în natură. Există numeroase exemple de mișcări lente, dar constante ale pantelor blânde, compuse din soluri de lut. De exemplu, unele porțiuni ale versanților canalului Volga-scandinave și baltice sunt deplasate anual cu 0,5. 1 m, iar în canal este necesar să se efectueze dragare sistematică. terasamente port la Marea Neagră, atunci când viteza de deplasare de aproximativ 1 cm pe an mutat spre mare timp de 70 de ani, la 50 100 de 80 cm. Trebuie subliniat faptul că aceste pante și diguri pe baza unor criterii standard sunt rezistență rezistente, iar la rezerve mari.
Metodele de proiectare și de construire a structurilor de reținere sau înclinare în soluri cu proprietăți de fluaj pronunțate sub forfecare pot fi îndreptate de-a lungul a două căi. Primul este de a preveni apariția unor tulpini de fluaj perceptibil, care necesită o foarte mare așezare a pantelor și crearea unor structuri de reținere grele sau profund înglobate. Cea de-a doua cale dezvoltată în ultimii ani (A. Ya. Budin) este proiectarea unor structuri relativ ușoare, presupunând dezvoltarea de tulpini de fluaj bazate pe deplasări admise pe durata unei durate de viață date a structurii sau, de exemplu, pentru o instalație portuară
perioada specificată a perioadei de revizuire. Această cale, cum ar fi
Se dovedește a fi mai justificată din punct de vedere economic.
Pentru unele argile, limita maximă de rezistență este redusă la 30% din rezistența standard. Contabilitatea pentru proiectarea rezistenței pe termen lung a solului și în special a limitei rezistenței pe termen lung în comparație cu standardul conduce la necesitatea creării unor structuri mai mari de materiale intensive. Prin urmare, este necesar să se țină cont de faptul că în construcția simultană a structurilor există două procese îndreptate opus. Pământul sub noua sarcină care a apărut devine mai dens cu timpul, adică se întărește și, în cazul deformării fluajului constant, tinde să se înmoaie în același timp. În cele mai multe cazuri, procesul de întărire se dovedește a fi decisiv. Sunt deosebit de strălucitoare procesele de compactare - întărire în soluri slabe. În plus, dacă se ia în considerare rezistența pe termen lung, datorită rafinării caracteristicilor și proceselor calculate, este necesară trecerea la factorii de stabilitate redus ai structurilor (a se vedea § 7.2).