Другой взгляд
( 1)
где ρ- интенсивность прикладываемого давления, кН / м 2; ν – коэффициент распределительной способности грунта слоя или основания; b, a – половина ширины полосы загружения вдоль оси Х и оси Y соответственно, м; x, y, z – координаты исследуемой точки в осях X0Z и Y0Z, м; σ z
– вертикальные напряжения, кН / м 2; Ф- интеграл ошибок.
Кривые распределения вертикальных напряжений, полученные с использованием решений [ 1 ], показывают большую сходимость с результатами эксперимента, в отличие от значений, полученных по теории деформации [ 4 ] по формуле( 2).
( 2)
где x, z – координаты исследуемой точки в массиве в осях X0Z; P – интенсивность равномерно распределенной нагрузки; а – половина ширины полосы загружения.
В формуле( 1) неизвестной величиной является ν – коэффициент распределительной способности зернистого грунта. В своих работах автор механики зернистых сред определяет ν экспериментальным путем, по величине вертикального напряжения σ z
, измеренного на датчике давления, размещенном в грунте, по которому, решая обратную задачу, получает искомый коэффициент.
Для сравнения величин вертикальных напряжений определенных по формуле( 1) и полученных экспериментальным путем были использованы исследования выполненные специалистами Гипродорнии с участием НИИОСП им. Н. М. Герсеванова [ 5 ]. Испытания выполнялись в лотке размером 4 × 14 × 6 м. Поведение армированных песчаных грунтов изучали статическим нагружением их через жесткий металлический штамп диаметром 50 см нагрузкой до 0,45 МПа, которую, прикладывали ступенями 0,025 – 0,05 МПа. На рисунке 6 представлены графики распределения вертикальных напряжений по горизонтали в неармированном и армированном песчаном слоях.
В данном примере неизвестная величина ν определялась для трех случаев – не армированного ν б / а = 0,2290, армированного фильтровальным полотном ν ф. п. = 0,2514 и армированного нетканым материалом ν н. м. = 0,3018 песка.
Анализируя полученные результаты можно сделать следующие выводы.
- Кривые, построенные по решениям механики зернистых сред, показывают высокую сходимость с экспериментальными данными;
- В случаях с применением геосинтетических материалов в), г), д), е) наблюдается уменьшение величин вертикальных напряжений, что соответствует увеличению коэффициента;
- При приложении нагрузки равной 0,3 МПа во всех случаях б), г), е) наблюдается недобор величин напряжений по оси штампа, полученных теоретическим путем, в отличии от экспериментальных. Данный факт обусловлен принятием в расчетах, при определении величины ν, постоянного расстояния 35 см от штампа до датчика давления в грунте, хотя данное значение, очевидно, будет переменным;
В 2009 году в Дальневосточном государственном университете путей сообщения были выполнены лотковые испытания, для чего в металлический лоток размером 2 × 2 × 1,8 м был засыпан песок мощностью 0,5 м и щебеночнопесчаная смесь С5 мощностью 0,3 м. Штамповые испытания выполнялись для указанной конструкции дорожных одежд и для конструкции с добавлением в слой готовой смеси С5 армиру-
Рис. 5. Распределение вертикальных напряжений по горизонтальному сечению на глубине 50 см в армированном сыпучем грунте: а) при приложении нагрузки 14.15 кН / м 2; б) – 28.29 кН / м 2
Территория геотехники № 1 / 2016 23