Действующий
Лабораторное моделирование напряженно-деформированного состояния элемента грунта в основании ГТС, как правило, охватывает лишь условия гармонических внешних воздействий (рисунок Б.3). Опыты проводятся в условиях трехосного сжатия или простого сдвига при наличии либо отсутствии дренирования.
Реальное воздействие является нерегулярным и для оценки повреждаемости грунтов должно быть представлено в виде последовательности синусоидальных волн (или групп волн) с уровнем воздействия в каждой группе, типичным для рассматриваемого эксплуатационного режима. Такой анализ базируется на экспериментальных данных, описывающих процесс накопления циклической и статической составляющих сдвиговой деформации, или порового давления при росте числа циклов нагружения.
Предварительно определяется сопротивление недренированному сдвигу связных грунтов и параметры трения для несвязных грунтов в условиях квазистатического нагружения. Затем, при различных комбинациях нормализованной статической составляющей напряжений ( ) фиксируется количество циклов нагружения, приводящее к разрушению грунта в условиях "закрытой" системы при перекрытом дренаже, что соответствует постоянству объема полностью водонасыщенного образца при сдвиге.
Оценка динамической прочности базируется на эмпирически полученных кривых разрушения или - для несвязных грунтов и или - для связных грунтов. Здесь N - предельное число циклов при разрушении образца, - эффективные напряжения при консолидации, - статическая составляющая сдвигающих напряжений, - циклическая составляющая сдвигающих напряжений, - сопротивление недренированному сдвигу. Под разрушением образца понимают достижение заданного уровня деформации - статической ( ) или циклической ( ), избыточного порового давления. При проведении экспериментов критериями остановки опыта рекомендуется считать достижение первым одного из следующих условий:
Для несвязных образцов грунтов результаты испытаний могут быть представлены также в виде зависимостей , по которым определяется суммарное накопление избыточного порового давления жидкости в грунте при рассматриваемом воздействии.
Под деформационными характеристиками следует понимать динамический модуль сдвига и коэффициент демпфирования . Оценка модуля сдвига при деформациях производится по результатам прямых измерений скорости поперечных волн в полевых и лабораторных условиях и пересчетом по формуле
В лабораторных условиях измерения должны проводиться на образцах грунтов в условиях трехосного сжатия при напряжениях, максимально близких к природным на заданной глубине путем ультразвукового зондирования (bender element).
Деформации охватываются лабораторными испытаниями в резонансной колонне, свыше - в приборе трехосного сжатия (опыты с контролем деформаций).
Исходными данными для определения коэффициента демпфирования являются внутрицикловые зависимости напряжений и деформаций (петли нагружения). Результатом испытаний являются кривые и , где - амплитуда деформации сдвига, - средние эффективные напряжения в грунте, f - частота нагружения.
За исходные принимаются значения модулей, определенные компрессионными испытаниями или полевыми опытами на штампах.
где - модуль деформации первичной ( ) или вторичной ( ) ветви компрессионной кривой (в соответствующем диапазоне давлений от сооружения и веса грунта);
- относительное сжатие грунта, соответствующее напряжению от собственного веса грунта в середине i-го слоя основания ;
- коэффициент, принимаемый для пылевато-глинистых грунтов равным отношению модуля деформации, полученного при испытании грунтов штампами, к модулю деформации, полученному при компрессионных испытаниях. При отсутствии указанных данных коэффициент для пылевато-глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенций допускается принимать по рисунку В.1 в зависимости от коэффициента пористости и показателя текучести . Для пылевато-глинистых грунтов пластичных консистенций и песчаных грунтов коэффициент принимается равным 1;
где А - площадь фундамента, , определяемая для фундаментов с соотношением сторон как , а для фундаментов с соотношением как ;
- параметр, определяемый по результатам испытаний i-го слоя грунта двумя штампами различных площадей и под одной и той же нагрузкой по формуле
, - приращения осадок штампов с площадями и от дополнительного давления по результатам испытаний i-го слоя.