Коэффициент пуассона для глины: ИП Иокша С. Н. — ИП Иокша С. Н.

Сжимаемость глин — Энциклопедия по машиностроению XXL

В макроскопически неоднородных сжимаемых средах структурные элементы весьма разнообразны. Например, такой макроскопически неоднородной средой является грунт, состоящий из твердых деформируемых частиц разного вида (песок, глина) и заполненных воздухом и водой пустот между ними. Макроскопически неоднородны также влажный пар—газообразная среда с взвешенными в ней капельками жидкости—и жидкость с распределенными в ней пузырьками собственного пара или другого газа.  [c.12]
Заметим, что для несжимаемого твердого тела и жидкости = 0,5 и по (1.11) = 1. Чем более сжимаемо тело, тем меньше давление покоя если Ц = О (рыхлый снег), то = О и давление покоя равно нулю. Для глины коэффициент Пуассона составляет от 0,4 до 0,5 и потому коэффициент давления покоя меняется от 0,67 до 1. С увеличением уплотнения песка коэффициент Пуассона и также уменьшаются, что видно из следующих данных  
[c. 14]

Несжимаемость скелета (матрицы) разных пород различна прежде всего из-за различия в упругих модулях материала скелета — минеральных зерен. Известно, что несжимаемость материала скелета у песка в несколько раз больше, чем у глин. Это — одна из причин, по которой глины в процессе литогенеза уплотняются больше, чем пески. Вторая причина — форма пор у глин среднее аспектное отношение пор существенно меньше единицы, к тому же поры обычно вытянуты в плоскости, нормальной к направлению максимального напряжения. В отличие от глин, у песка и песчаника поры почти изо-метричны — их аспектное отношение близко к 1, что ведет к меньшей сжимаемости, см. раздел 5.3.  [c.127]

Сжимаемость пор растет с увеличением глинистости породы, рис. 5.13Ь. При малой глинистости этот рост слабый, но он скачкообразно усиливается, как только коэффициент т) заполнения глиной промежутков между песчинками достигает 0.6 — 0.8 начиная с этого критического значения песчинки оказываются взвешенными в глине, и жесткость скелета уже определяется не (большой) жесткостью песчинок, а (малой) жесткостью глинистых частиц.

[c.131]

Сжимаемость глин. Ненормально высокая пористость, которая получается в свежеотложившихся глинах и илах, указывает на крайнюю восприимчивость таких материалов к уплотнению. Поэтому не удивительно, что фактические определения пористости мергеля на одних и тех же глубинах в любом из рассматриваемых месторождений дают почти близкие показания. Отсюда величина пористости может служить мерилом уплотнения, которому подверглась глина. Эзи нашел, что изменения пористости глинистого сланца по отношению к толще налегающих пород определяются следующей формулой  

[c.25]

К настоящему моменту накоплено достаточно много данных о соотношении между плотностью р и скоростями упругих волн в рыхлых грунтах различных типов. Наблюдается общая тенденция в глинистых породах малому изменению плотности соответствуют значительные изменения Vp. Это находит объяснение в малой сжимаемости глин и изменении характера структурных связей при их уплотнении. Наиболее быстрым изменением р при возрастании Гр характеризуются смеси разнофракционных обломочных грунтов при изменении в них соотношения грубо- и мелкообломочной составляющих.[c.206]


В результате многочисленных испытаний он пришел к парадоксальному выводу, что между фактической пластичностью глины и величиной обжатия не существует никакой закономерности. Нередко так называемые тощие глины обнаруживают большую прочную сжимаемость, чем пластичные жирные глины. По мнению Цшокке это объясняется, во-первых, тем, что в более тощих глинах между отдельными составляющими строение глины частичками находятся заполненные воздухом пространства, а, во-вторых, тем, что в жирных глинах появляются преждевременные трещины вследствие их клейкости и прилипаемости к нажимным плитам пресса. Отсюда он заключил, что пластическую деформируемость глин лучше всего определять испытанием на растяжение, подобно тому, как это имеет место при испытании металлов.  
[c.37]

С. С. Бабицкой(1963), 3. Г. Тер-МартиросянаиН. А. Цытовича (1965,1967) в которых проводилось лабораторное изучение развития порового давления и деформаций грунта в образцах при разнообразных способах при-ложения внешней нагрузки. Эти исследования позволяют опытным путем оценить отдельно влияние сжимаемости поровой жидкости, обусловленной наличием в ней пузырьков газа, фильтрационных эффектов и свойств ползучести минерального скелета. В работах 3. Г. Тер-Мартиросяна и М. Ю. Абелева по результатам опытов отмеченного типа на основе решений соответствующих задач, возникаюш их для условий опыта, предложены методики нахождения количественных характеристик указанных выше эффектов, определяюш их протекание деформаций грунта во времени. Обсуждаемое направление экспериментально-теоретических исследований временных свойств грунтов представляется важным. На этом пути возможно дальнейшее совершенствование и упрощение теоретических моделей, приспособленных и практически пригодных для прикладных целей. Аналогичное утверждение нужно сделать относительно направления экспериментально-теоретического изучения свойств ползучести грунтов для случаев, когда эти свойства оказываются единственно существенными (плотные глины, мерзлые грунты и т.

д.).  [c.220]

В твердом состоянии глина мало-сжимаема, в пластичном — среднссжи-маема, за пределом текучести—неопределенно сжимаема. Допускаемые давления на глинистые грунты в большой степени зависят от влажности  [c.91]

Прочностные показатели связных пород зависят главным образом от т и а в зоне аэрации — от /г и / ,. В изменении показателей сжимаемости глинистых грунтов важнейшую непосредственную роль играют /г и ш. Просадочность лёссовых пород корреляционно зависит главным образом от степени влажности и плотности, однако непосредственными факторами формирования этого свойства также являются пят. Объемная усадка и набухание глин зависят преимущественно от влажности и предела текучести  [c.132]

Сжимаемость песка и гравия. С уменьшением размеров частиц галька и зерна песка отлагаются в состоянии, более приближающемся к устойчивому. Это видно из замеров пористости, произведенных над свежеотложившимнся песками, и сравнения с глинами и глинистыми ила-ми, а также из лабораторных экспериментов над искусственно отложившимися частицами, имеющими резкое отличие в размерах зерна.

Действительно, отложение среднезернистого песка в естественных условиях создает образование, очень близкое к минимуму пористости, которое только можно получить при любой форме укладки. Дальнейшая встряска или сжатие зерен дают почти незаметное уменьшение в величине пористости, хотя бы приложенное усилие было достаточно, чтобы раздавить зерна и более или менее полностью устранить яСводообразова-ние и скученность зерен над отдельными цустотами. Так, пористость слегка сцементированных песков, полученных из керна, взятого с глубины 1200 м, оказалась выше, чем пористость аналогичных песков, но  [c.24]


Газовая промышленность

Туронские газовые залежи находятся на глубинах от 700 до 900 м и представлены переслаиванием глинистых песчаников и алевролитов с прослоями алевритистых глин. Характерными особенностями туронских отложений является низкая проницаемость, высокая остаточная водонасыщенность, низкая пластовая температура, высокое содержание монтмориллонита в составе глинистого материала, что вызывает его набухание при взаимодействии с водой. Эффективная разработка таких отложений предполагает строительство горизон-тальных скважин с возможным проведением многостадийного гидроразрыва пласта.

Туронские газовые залежи находятся на глубинах от 700 до 900 м и представлены переслаиванием глинистых песчаников и алевролитов с прослоями алевритистых глин.

Характерными особенностями туронских отложений является низкая проницаемость, высокая остаточная водонасыщенность, низкая пластовая температура, высокое содержание монтмориллонита в составе глинистого материала, что вызывает его набухание при взаимодействии с водой.

Эффективная разработка таких отложений предполагает строительство горизон-тальных скважин с возможным проведением многостадийного гидроразрыва пласта.

 

 

Для возможности успешной реализации многостадийного гидроразрыва пласта (ГРП) в горизонтальных скважинах проведен комплекс специальных лабораторных исследований, в том числе на образцах керна. Изучены механические свойства пород по данным геоинформационной системы (ГИС) и керна, рассчитан дизайн обработки, проведены работы по подбору жидкости ГРП, проведен ГРП и выполнен сравнительный анализ геометрии трещин по результатам измерений микросейсмического мониторинга.

Для подготовки и качественного проведения ГРП необходимы к применению жидкости разрыва для конкретных геолого-геофизических характеристик пласта в целях минимизации воздействия «продуктов» ГРП на пласт и пропантную набивку трещин. Исследования подтверждают, что наименьшее воздействие на образец оказывает дизельное топливо.

Поскольку углеводородная основа оказывает минимальное воздействие на породу, базовой жидкостью для ГРП выбрано дизельное топливо и определена рецептура геля, подходящая для низких температур.

Для расчета модели развития и геометрии трещины ГРП построена геомеханическая и литологическая модель разреза туронской залежи, которая была скорректирована по данным ГИС, исследованиям керна и анализу ГРП на пилотной скважине.

Модель для симулятора трещины ГРП включает геомеханические параметры: напряжение, модуль Юнга, коэффициент Пуассона и параметры коллектора – проницаемость, пористость и пластовое давление.

Методика расчета реализована в программном продукте симулятора ГРП. В результате получены значения модуля Юнга для коллектора T1–T3 песчаник 0,26 Па, плотной породы 0,34 Па, глины 0,51 Па; коэффициент Пуассона для коллектора T1–T3 песчаник 0,2 отн. ед., плотной породы 0,2 отн. ед., глины 0,3 отн. ед. Корректность рассчитанных значений геомеханических параметров была подтверждена анализом ГИС на соседних скважинах (на пилотной скважине). Модуль Юнга для глинистых пород составляет 0,55 Па; для пород-коллекторов 0,35 Па.

Технология ГРП на углеводородной основе была испытана на пилотной вертикальной скважине и показала увеличение коэффициента продуктивности в 5 раз, после этого был рассчитан дизайн и проведен четырехстадийный ГРП в горизонтальной скважине.

При проведении многостадийного ГРП на туронской залежи выполнялся комплекс микросейсмических исследований, включая поверхностный и скважинный мониторинг. Основной целью данных исследований стало определение геометрии создаваемых трещин, а также сопоставление фактических наблюдаемых результатов ГРП с модельными.

Использовался метод лоцирования микросейсмических событий по первым вступлениям продольной и поперечной волны. Cкоростная модель была построена по данным кросс-дипольного акустического каротажа, проведенного в наблюдательной скважине (рис. 1).

 

ВЫВОДЫ

В результате проведения скважинного микросейсмического мониторинга ГРП показано, что главный азимут распространения трещин ГРП равен 134°. Для целей МГРП и создания нескольких параллельных трещин оптимальным является азимут бурения горизонтального ствола 225–229°. Максимальные размеры трещин составили 75 м в длину, 82 м в высоту, что подтверждает параметры моделей трещин ГРП, выполненных на симуляторе гидроразрыва (рис. 2).

В результате выполненных работ сформированы требования к жидкостям ГРП, получены статистические данные по увеличению агрессивности концентраций проппанта. В процессе постоянного улучшения от стадии к стадии прирост мгновенного давления закрытия трещины (ISIP) увеличивался и достиг значения 8 кгс/см2, при том что на предыдущих ГРП туронских залежей Южно-Русского месторождения получен средний прирост 3 кгс/см2, сформированы предложения по концентрации геланта и сшивателя, произведен анализ эффективности разнообразных форм трещин ГРП (по параметрам длины, высоты и ширины).

Описанный подход по проектированию и результаты выполненного многостадийного ГРП легли в основу формирования стратегии разработки туронской газовой залежи Южно-Русского месторождения. Практику проведения многостадийного ГРП туронской газовой залежи рекомендовано продолжить.

 

 

ОАО «Севернефтегазпром»

629300, РФ, Ямало-Ненецкий АО,

г. Новый Уренгой, а/я 1130

Тел.: +7 (3494) 24-81-06

Факс: +7 (3494) 24-81-16

E-mail: [email protected] com

www.severneftegazprom.com

Авторы:

Ю.А. Мажирин, Новосибирский государственный университет (Новосибирск, РФ)
В.Н. Астафьев, Halliburton (Москва, РФ)
А.В. Митин, Weatherford (Москва, РФ)
А.В. Плотников, ОАО «Севернефтегазпром» (с. Красноселькуп, РФ)
Е.П. Миронов, ОАО «Севернефтегазпром»
И.Р. Дубницкий, ОАО «Севернефтегазпром»

8.

11 Кратко о коэффициенте постели — Книга Инженера

 

8.11   Кратко о коэффициенте постели

 

           Коэффициент постели грунта  ()  (или  коэффициент жесткости грунта)  —  это коэффициент равный отношению давления приложенного к какой-либо точке  поверхности основания  (),  к осадке  (s ) возникающей от этого давления в этой же точке:

С = P/s

где

P  —  давления  приложенное  к  поверхности  грунта;

s  —  осадка в точке приложения давления;

C  —  коэффициент постели.

Единицы измерения коэффициента постели грунта:  кН/м3,  тс/м3,  кгс/м3.

          Упрощенно, смысл коэффициента постели заключается в следующем — коэффициент постели определяет величину усилия (в кН, кгс, тс), которое необходимо приложить  к  1 м2  поверхности грунтового основания, чтобы осадка грунтового основания составила  1 м.

         Классической модель грунтового основания Винклера состоит из ряда не связанных между собой упругих пружин, закрепленных на абсолютно жестком основании.  Согласно данной модели работы основания,  грунт лишен распределительной способности, то есть деформации соседних с приложенной нагрузкой участков поверхности грунта отсутствуют (в реальности — присутствуют).

         Приближенные значения коэффициента постели в справочниках имеют очень большой разброс. Приведем здесь, для фундаментов глубиной заложения до 10 м, ориентировочные значения коэффициента постели   ( ),   взятые из СНиП 2.05.03-84*  Мосты и трубы (прил.25): 

 Грунт

 Коэффициент постели С  (т/м3)

 Текучепластичные глины и суглинки  ( 0,75 <  I L  < 1 )

 500  —  2 000

 Мягкопластичные глины и суглинки   ( 0,5 <  I L  < 0,75 )

Пластичные супеси  ( 0 <  I L  < 1 )

Пылеватые пески  ( 0,6 <  е  < 0,8 )

  

2 000  —  4 000

 Тугопластичные и полутвердые глины и суглинки 

( 0 <  I L  < 0,5 )

Твердые супеси  ( I L  < 0 )

Пески мелкие   ( 0,6 <  е  < 0,75 )

Пески средней крупности   ( 0,55 <  е  < 0,7 )

  

 

4 000  —  6 000

 Твердые глины и суглинки  ( I L  < 0 )

Пески крупные   ( 0,55 <  е  < 0,7 )

  

6 000  —  10 000

 Пески гравелистые  ( 0,55 <  е  < 0,7 )

Галька с песчаным заполнителем

  

10 000  —  20 000

 

——————————————————————————————————————————————————————————————————————

 

Коэффициент Пуассона

Когда образец материала растягивается в одном направлении, он становится тоньше в поперечном направлении, а если образец сжимается в одном направлении, он становится толще в поперечном направлении.

 

Коэффициент Пуассона равен Прикладная нагрузка

Соотношение Пуассона может быть выражено как

μ = — ε T / ε L (1) L (1)

9002

9002 μ = Соотношение Пуассона

ε t = поперечная деформация (м/м, фут/фут)

ε l = продольная или осевая деформация (м/м, фут/фут)

Деформация определяется как «de твердого тела из-за напряжения».

продольный (или осевой) деформация может быть выражена как

ε L = DL / L (2)

9002

9002 ε l = продольный или осевой штамм ( безразмерный — или м/м, фут/фут)

dl = изменение длины (м, фут)

L = начальная длина (м, фут)

Сокращение Трансвертивная, боковая или радиальная) деформация может быть выражена как

ε T = DR / R (2)

9002, где

ε T = поперечный, боковой или радиальный штамм (безразмерный — или м/м, фут/фут)

dr = изменение радиуса (м, фут)

r = начальный радиус (м, фут)

Пример — растяжение алюминия

Алюминиевый стержень длиной 10 м и радиусом 100 мм (100 10 -3 м) растянут 5 мм (5 10 -3 м) . Радиальное сжатие в поперечном направлении можно рассчитать, комбинируя уравнение (1) и (2)

μ = — ( DR / R ) / ( DL / L ) (3)

и переход на

DR = — μ R DL / L (3B)

с соотношением Пуассона для алюминия 0,334 — сокращение может быть рассчитано как

DR = — 0.334 ( 100 10 -3 м ) ( 5 10 -3 м) / (10 м)

= 1,7 10 -5 м

9002

9002 20 = 0,017 мм

Соотношения Пуассона Для общих материалов

Для наиболее распространенных материалов соотношение Пуассона находится в диапазоне 0 — 0,5 . Типичные коэффициенты Пуассона для некоторых распространенных материалов указаны ниже.

5 902599
Материал Коэффициент Пуассона
μ
Верхний предел 0,5
Алюминиевый 0,334
Алюминий 6061-T6 0,35
алюминий, 2024-T4 0.32 0.32
0.285 0.285
0.331
Латунь, Chast 0.357
Бронзовый 0,34
Глина 0,41
Бетон 0,1 — 0,2
Медь 0,355
Корк 0
Стекло, Сода 0.22 0,22
Стекло, поплавок 0,2 — 0,27
999
Гранит 0,2 — 0,3
Ice 0. 33
0,27 — 0.38
0.211
0,22 — 0.30
Утюг, Движек 0,26 — 0,31
Железо, отложенный 0.271
0.431 0.431
0,2 — 0,3
Магниевый сплав 0.281
мрамор 0,2 — 0,3
Молибден 0,307
монель металла 0,315
Никель Серебро 0,322
Никель Сталь 0,291
Полистирол 0.34 0.34
Phosphor Bronze 0.359
Резина 0,48 — ~ 0,5
0. 29
Sandy Loam 0.31
0.305
0.265 0.265
Сталь, холодноката 0.287
Сталь, Высокий углерод 0.295 0.295
Сталь, мягкий 0.303
Титан (99,0 Ti) 0.32
Кованый железо 0.278
0.36
Zinc 0.331

Керамические материалы Упругие модуль и Соотношение Пуассонов

В таблицах ниже приведены значения модуля Юнга (модуля упругости) и коэффициента Пуассона при комнатной температуре для керамических и полупроводниковых материалов, используемых в технике. Свойства материала выражаются в средних значениях или в диапазонах, которые могут существенно варьироваться в зависимости от обработки и качества материала. Точные значения можно измерить с помощью систем Sonelastic ® при комнатной температуре, а также при низких и высоких температурах.

Керамика и полупроводниковые материалы
Материал Модуль упругости Коэффициент Пуассона
ГПа 10 6 фунт/кв. дюйм
Керамика и полупроводниковые материалы
Оксид алюминия (Al2O3) 99,9%: 380 55 0.22
Оксид алюминия (Al2O3) 96%: 303 44 0,21
Оксид алюминия (Al2O3) 90%: 275 40 0,22
Цирконий (3 мол. % Y2O3): 205 30 0,31
Карбид кремния (спекшийся): 207-483 30-70 0,16
Карбид кремния (горячепрессованный): 207-483 30-70 0. 17
Кремнезем, плавленый: 73 10,6 0,17
Кремний, монокристалл (100): 129 18,7 0,28
Кремний, монокристалл (110): 168 24,4
Кремний, монокристалл (111): 187 27,1 0,36
Нитрид кремния (реакционно-связанный): 304 44.1 0,22
Нитрид кремния (горячепрессованный): 304 44,1 0,30
Нитрид кремния (спекшийся): 304 44,1 0,28
Алмаз (натуральный): 700-1200 102-174 0,10–0,30
Алмаз (синтетический): 800-925 116-134 0. 20
Значения только для справки. Для получения точных значений охарактеризуйте материал с помощью систем Sonelastic ® .

Основные области применения:
— Глинозем и диоксид циркония: керамика, огнеупоры, абразивы и компоненты, устойчивые к истиранию и химическому воздействию.
— Карбид кремния: огнеупорные материалы и абразивы (шлифовальные круги и наждачная бумага).
— Кремнезем: строительные материалы, огнеупоры, абразивы и производство стекла.
— Кремний, монокристалл: полупроводниковая электроника.
— Нитрид кремния: современная керамика высокой прочности и стабильности.
— Алмаз: устройства для абразивной резки, оптические компоненты и электроника.

Дефекты и микроструктура керамики имеют решающее значение для расчета модуля Юнга (модуля упругости), коэффициента Пуассона и демпфирования (внутреннего трения). С увеличением числа дефектов модуль Юнга (модуль упругости) и коэффициент Пуассона уменьшаются, а демпфирование увеличивается.

Модули упругости (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) и демпфирование поликристаллических материалов можно точно охарактеризовать с помощью неразрушающих испытаний Sonelastic ® Systems при комнатной температуре, а также при низких и высоких температурах. Модули упругости и характеристики демпфирования также используются при разработке новых вариантов этих материалов.

Очки
Материал Модуль упругости Коэффициент Пуассона
ГПа 10 6 фунт/кв. дюйм
Стекло
Боросиликат (пирекс): 70 10.1 0,20
Натронная известь: 69 10 0,23
Стеклокерамика (пирокерамика): 120 17,4 0,25
Значения только для справки. Для получения точных значений охарактеризуйте материал с помощью систем Sonelastic ® .

Основные области применения
— Боросиликат (пирекс): посуда для лабораторий; он устойчив к тепловому удару.
— Натронная известь: бытовая тара; имеет низкую температуру плавления.
— Стеклокерамика (пирокерамика): изделия из стекла для печей; обладает высокой термостойкостью.

Модули упругости (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) и демпфирование стекол можно точно охарактеризовать с помощью неразрушающих испытаний систем Sonelastic ® при комнатной температуре, а также при низких и высоких температурах. Модули упругости и характеристики демпфирования также используются при разработке новых вариантов этих материалов.

Бетоны и огнеупоры
Материал Модуль упругости Коэффициент Пуассона
ГПа 10 6 фунт/кв. дюйм
Бетоны и огнеупоры
Строительный бетон: 25,4-36,6 3,7-5,3 0,20
Литейный огнеупор с высоким содержанием глинозема: 100-150 14.7-21.8 0,20
MgO-C огнеупорный литейный: 40-70 5,8-10,2 0,05-0,15
Шамот огнеупорный: 30-50 4,4-7,3 4,4-7,3
Огнеупорный карбид кремния: 30-50 4,4-7,3 0,10-0,20
Муллитовые огнеупоры: 15-25 2. 2-3,6 0,05-0,15
Значения только для справки. Для получения точных значений охарактеризуйте материал с помощью систем Sonelastic ® .

Значения, указанные для огнеупорных материалов, являются ориентировочными. Модуль Юнга (модуль упругости) и коэффициент Пуассона материалов с грубой микроструктурой зависят от технологии микроструктуры. Повреждение от теплового удара также имеет решающее значение; повреждение вызывает уменьшение модуля упругости и коэффициента Пуассона и увеличение демпфирования.

Модули упругости (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) и демпфирование бетонов и огнеупорных материалов можно точно охарактеризовать с помощью систем неразрушающего контроля Sonelastic ® как при комнатной температуре, так и при низких и высоких температурах. Измерение этих свойств широко используется при оценке повреждения от теплового удара.

Знание точных значений жизненно важно для оптимизации использования каждого материала и для надежности анализа методом конечных элементов (МКЭ).Характеристики модулей упругости и демпфирования также используются при разработке новых вариантов этих материалов.


Ссылки

Перейра, А.Х.А. ; Венет, М.; Тоннесен, Т. ; Родригес, Х.А. . Desenvolvimento де umequipamento para a caracterização não-destrutiva dos modulos elásticos de materiais ceramicos em geral. Керамика (Сан-Паулу. Импрессо), т. 56, с. 118-122, 2010.

Справочники ASM, тома 1 и 2, Справочник по инженерным материалам, том 1 и 4, Справочник по металлам: свойства и выбор: цветные сплавы и чистые металлы, том.2, 9-е издание, Дополнительные материалы и процессы, Том. 146, № 4, ASM International, Materials Park, OH; Modern Plastic Encyclopedia’96,


Откройте для себя системы Sonelastic
® : Система Sonelastic ® для малых образцов
Система Sonelastic ® для средних образцов
Система Sonelastic ® для больших образцов
Sonelastic ® индивидуальная система и предложение

%PDF-1. 4 % 1 0 объект >поток iText 4.2.0 от 1T3XT2022-02-25T05:35:32-08:00Microsoft® Word для Office 3652018-09-21T12:13:42+08:002022-02-25T05:35:32-08:00uuid:63C53489-061D-4546 -9681-AE0024A977D3uuid: 64c62e0f-34e8-422e-a061-6753d2a1c6ecuuid: 63C53489-061D-4546-9681-AE0024A977D3

  • savedxmp.iid: C8BB0CAA18C2E811B76CAC96B2FDBCC-09-27T11: 16: 22 + 05: 30Adobe Bridge CS6 (Windows) / метаданных
  • приложение/pdf
  • С. Ф. Ясир
  • Х. А. Аббас
  • Дж. Джани
  • конечный поток эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект >поток xXKo6ϯXD LfV4ŞZ4Ez/)[email protected]?D||I&K|J?/s6B] X_77-uրV8p&dI)VM+)0= dN矬g:Ё[email protected]ĉWk!{șa͵=Qv/d?ڽ

    Глава 5.

    Значения свойств обработанного грунта для проектирования — Руководство по проектированию Федерального управления автомобильных дорог: глубокое перемешивание для поддержки насыпи и фундамента, октябрь 2013 г.

     

    ГЛАВА 5. ЗНАЧЕНИЯ СВОЙСТВ ОБРАБОТАННОЙ ПОЧВЫ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

    5.1 Введение

    Цель этого раздела — предоставить подход к определению реалистичных диапазонов значений свойств материалов, которые можно использовать при разработке проектов цифрового мультиметра. На данном этапе процесса проектирования и строительства важно понимать взаимосвязь между режимами обработки (т.например, мокрый или сухой метод, энергия смешивания, тип и количество вяжущего и т. д.), а также диапазон значений инженерных свойств, которые реально могут быть достигнуты для конкретных грунтов на проектной площадке. После того, как установлены реалистичные диапазоны значений свойств, инженер определяет конкретные значения свойств, коэффициенты замещения и расположение столбцов, которые необходимы для достижения желаемой производительности для конкретного проекта, используя методы, описанные в главе 6. Затем формируются окончательные требуемые значения свойств. основу для строительных спецификаций, как описано в главе 9.

    Лабораторные испытания проводятся инженером как часть процесса проектирования для проверки возможности использования цифрового мультиметра и оценки приемлемого диапазона значений свойств для проектирования. Лабораторные испытания могут быть проведены повторно подрядчиком в рамках процесса строительства. Лабораторные испытания обсуждаются в этой главе, а затем в главе 10.

    В крупных или инновационных проектах может оказаться выгодным провести полевые испытания, в ходе которых один или несколько подрядчиков DMM соорудят колонны DMM на объекте, а колонны будут забиты керном и испытаны в полевых условиях или в лаборатории.Это было выполнено в проекте развязки I-95 / US Route 1 в Александрии, штат Вирджиния. (22) Чаще всего контракт на строительство требует, чтобы подрядчик провел полевую демонстрацию способности достичь расчетной прочности. Полевые испытания для проектирования и полевые демонстрации во время строительства обсуждаются в главе 10.

    В этой главе описываются фазовые соотношения для сухого и мокрого методов глубокого смешивания, а также значения инженерных свойств прочности, модуля, коэффициента Пуассона, проницаемости (гидравлической проводимости) и удельного веса.

    Подробное описание стабилизации грунта с использованием портландцементного бетона (PCC) и извести предоставлено Rafalko et al. (41) Реакции стабилизации с использованием шлакоцемента предоставлены Vanzler and Filz. (42)

    5.2 Взаимосвязи фаз

    Когда вяжущие вещества, такие как цемент, известь и шлаковый цемент, смешиваются с грунтом, в результате получается многофазный материал, как показано на рис. 13 для сухого смешивания и на рис. 14 для мокрого смешивания. Сухое смешивание обычно используется в мягких, насыщенных или почти насыщенных грунтах, поэтому фазовая диаграмма на рисунке 13 показывает насыщенный грунт, к которому добавляется сухое вяжущее.Мокрое перемешивание можно применять на почвах любой степени насыщения. Фазовая диаграмма на рисунке 14 показывает ненасыщенный грунт, к которому добавлена ​​вяжуще-водная суспензия, и это может представлять насыщенный грунт, если установить объем воздуха равным нулю. При влажном смешивании, независимо от того, является ли основной грунт насыщенным или ненасыщенным, получающаяся смесь, как правило, является насыщенной или почти насыщенной, как показано на рисунке 14.


    Рис. 13. Иллюстрация. Фазовые диаграммы для сухого смешивания.


    Рис. 14. Иллюстрация. Фазовые диаграммы для мокрого смешения.

    Рисунок 13 и рисунок 14 иллюстрируют следующие определения объемов и веса компонентов:

    В a = Объем воздуха.
    V w,soil = Объем воды в почве перед смешиванием.
    W w,soil = Вес воды в почве перед смешиванием.
    V s = Объем твердых частиц почвы.
    W s = Вес твердых частиц почвы.
    V b = Объем связующего.
    W b = Вес связующего.
    V w,slurry = Объем воды в суспензии для влажного смешивания.
    W w,slurry = Вес воды в суспензии для влажного смешивания.
    V w,mix = Объем воды в смеси.
    W w,mix = Вес воды в смеси.

    Совокупность этих количеств включает следующее:

    V v = Объем пустот в грунте перед смешиванием ( V a + V w,грунт ).
    V грунт = Объем грунта перед смешиванием ( V s + V w,soil + V a ).
    W грунт = Вес грунта перед смешиванием ( W s + W w,грунт ) .
    V slurry = Объем суспензии перед смешиванием ( V b + V w,slurry ).
    W slurry = Вес суспензии перед смешиванием ( W b + W w,slurry ).
    V смесь = Объем смеси ( V s + V b + V w,mix ).
    W смесь = Вес смеси ( W s + W b + W w,mix ).

    Эти величины используются в уравнениях на рисунках 15 и 16.


    Рисунок 15. Уравнение. Удельный вес твердых веществ почвы.


    Рисунок 16. Уравнение. Удельный вес связующего.

    Где:
    G s = Удельный вес твердых частиц почвы.
    G b = Удельный вес вяжущего.
    γ w = Вес единицы воды ( W w /V w ).

    Соотношения, используемые для управления операциями глубокого смешивания и составления отчетов о результатах испытаний лабораторных или полевых материалов, перечислены в таблице 8.

    Таблица 8. Определения параметров глубокого перемешивания.


    Товар

    Применимость

    Сухой метод

    Мокрый метод

    Коэффициент связующего:  (фунт/фут 3 (кг/м 3 ))

    Да

    Да

    Фактор связующего на месте:  (фунт/фут 3 (кг/м 3 ))

    Да

    Да

    Содержание связующего: (%)

    Да

    Да

    Общее отношение воды к вяжущему: (безразмерно)

    Да

    Да

    Соотношение воды и вяжущего в растворе: (безразмерно)

    Да

    Соотношение объемов: (безразмерное)

    Да

    При сухом смешивании подрядчик контролирует скорость подачи сухого вяжущего во время смешивания, что означает, что подрядчик напрямую контролирует коэффициент вяжущего ( α ).Для насыщенного грунта, как показано на рисунке 13, α  относится к коэффициенту вяжущего на месте ( α на месте ), содержанию вяжущего ( α w ) и общему водопотреблению. -отношение связующего ( w T :b ), как указано в уравнениях, показанных на рисунках с 17 по 19.


    Рисунок 17. Уравнение. Связующий фактор на месте.


    Рисунок 18. Уравнение. Содержание связующего.


    Рисунок 19.Уравнение. Общее водо-вяжущее отношение.

    Где:
    γ b  = удельный вес твердых частиц вяжущего ( W b /V b ).
    γ d,soil  = Масса сухой единицы грунта ( W s /V грунт ).
    w = Содержание воды в почве ( W w,почва /W s ).

    При мокром смешивании подрядчик контролирует соотношение воды и вяжущего раствора ( w:b ) и объемное соотношение ( VR ).Результат управления этими параметрами может быть выражен через α , α на месте , α w и w T :b , все из которых описывают пропорции смеси различными способами. Для конкретного значения w:b подрядчик контролирует VR для достижения целевых значений α , α на месте , α w и w T : 2 . Значения VR для достижения целевых значений α , α на месте , α w и w T :b задаются уравнениями на рисунке 2 через рисунок 20.На рис. 20 и с рис. 22 по рис. 24 приведены уравнения для любой степени насыщения почвы. На рисунке 21 представлено уравнение для насыщения почвы ( S ) = 1,

    .


    Рисунок 20. Уравнение. Объемное соотношение, выраженное через связующий фактор, для любой степени насыщения.


    Рисунок 21. Уравнение. Объемная доля, выраженная через коэффициент связующего на месте для S = 1.


    Рисунок 22. Уравнение. Объемное соотношение, выраженное в терминах связующего фактора на месте для любого S.


    Рисунок 23. Уравнение. Объемное соотношение, выраженное через содержание связующего для любого S.


    Рисунок 24. Уравнение. Объемный коэффициент, выраженный в виде общего отношения воды к связующему для любого S.

    Где:
    γ d, навозная жижа  = Масса сухой единицы навозной жижи ( W b /V навозная жижа ).
    S = Степень насыщения почвы ( V w,почва /V v ).

    Преобразование между α , α на месте , α w и w T :b . для влажного смешивания можно легко выполнить, используя уравнения с рис. 25 по рис. 28. Рис. 25 для S = 1, а рис. 26–28 для любого значения S .


    Рисунок 25. Уравнение. Коэффициент связующего, выраженный в виде коэффициента связующего на месте для S = 1.


    Рисунок 26.Уравнение. Фактор связующего, выраженный в единицах коэффициента связующего на месте для любого S.


    Рисунок 27. Уравнение. Коэффициент связующего, выраженный через содержание связующего для любого S.


    Рисунок 28. Уравнение. Коэффициент вяжущего, выраженный отношением общей воды к вяжущему для любого S.

    Рис. 20–28 для мокрого перемешивания основаны на предположении, что ни вода, ни вяжущее из смеси не попадают в почву за пределы глубоко перемешанного элемента.Признано, что в песчаных и гравийных грунтах вода, вероятно, перемещается в почву за пределы элемента в ответ на избыточное поровое давление воды в свежеперемешанном элементе из-за давления перекачивания шлама и перемешивания. Если почва достаточно грубая, чтобы позволить воде вытекать из элемента до затвердевания вяжущего, и если почва также достаточно мелкая, чтобы частицы вяжущего не двигались вместе с потоком воды, то поток воды в почву вне элемента уменьшило бы w T :b в элементе и увеличило бы силу элемента.Таким образом, данное допущение является либо реалистичным, либо консервативным для прочности смеси при условии, что частицы вяжущего не перемещаются в грунт за пределы глубокого перемешиваемого элемента. Если грунт настолько грубый, что частицы вяжущего не задерживаются в элементе глубокого перемешивания, то процесс становится комбинацией глубокого перемешивания в пределах элемента и цементации вне пределов элемента, и отношения, приведенные для смеси, не будут применяться.

    Приведенные соотношения основаны на однородной смеси (т.т. е. грунт, полученный мокрым методом, имеет те же пропорции смеси, что и оставшийся в земле материал). Это может быть консервативным предположением, зависящим от деталей процесса смешивания, потому что некоторая часть верхней части существующего грунта с содержанием вяжущего ниже среднего может быть выдавлена ​​из земли в результате закачки навозной жижи на большую глубину.

    5.3 Значения технических характеристик для конструкций цифровых мультиметров

    Инженерные свойства глубокого перемешанного грунта включают прочность, модуль, коэффициент Пуассона, проницаемость и удельный вес.Для анализа стабильности требуются значения свойств материала для прочности и удельного веса. Для анализа осадки требуются значения свойств материала, такие как модуль и удельный вес. Когда DMM используется для создания гидравлических барьеров, анализ просачивания может выполняться с использованием значений свойств материала, таких как проницаемость.

    Для крупных или сложных проектов численный анализ и анализ надежности могут быть полезны для оценки стабильности и осадки. Для численного анализа требуются значения прочности, модуля, коэффициента Пуассона и удельного веса.Анализ надежности требует знания изменчивости значений свойств.

    5.4 Прочность

    Знание прочности глубокого перемешанного грунта необходимо для анализа устойчивости. В этом разделе представлена ​​информация о факторах, влияющих на прочность глубокого перемешанного грунта, и о том, как установить соответствующий диапазон неограниченной прочности на сжатие, который можно использовать в качестве исходных данных для процесса проектирования.

    5.4.1 Факторы, влияющие на прочность глубокого перемешанного грунта

    Прочность обработанного грунта зависит от характеристик вяжущих материалов и обрабатываемого грунта, а также от особенностей смешивания, отверждения и загрузки.В таблице 9, адаптированной из Terashi, перечислены 17 факторов, влияющих на прочность обработанного грунта. (43) Некоторые из этих факторов зависят от характеристик площадки и проекта, некоторые из них могут контролироваться спецификациями проекта, а некоторые контролируются подрядчиком DMM. Несмотря на то, что многие из этих факторов находятся вне контроля инженера, инженерам полезно иметь общее представление о влиянии этих факторов на прочность глубокого перемешанного грунта.

    Таблица 9.Факторы, влияющие на прочность глубокого перемешанного грунта. (43)


    Категория

    Факторы

    Характеристики связующего

    • Тип связующего(ых)
    • Качество
    • Вода для смешивания и добавки

    Характеристики и условия
    почвы (особенно важно
    для глин)

    • Физические, химические и минералогические свойства почвы
    • Органическое содержание
    • pH поровой воды
    • Содержание воды

    Условия смешивания

    • Количество связующего
    • Эффективность смешивания
    • Время микширования/повторного микширования

    Условия отверждения

    • Температура
    • Время отверждения
    • Влажность
    • Смачивание и сушка, замораживание и оттаивание и т.д.

    Условия нагрузки

    • Скорость загрузки
    • Запирающее давление
    • Путь напряжения (например, сжатие, растяжение и простой сдвиг)

    Многочисленные исследования показывают, что прочность глубоко смешанных материалов увеличивается с увеличением α w , повышением эффективности смешивания, увеличением времени отверждения, повышением температуры отверждения, уменьшением содержания воды в смеси и уменьшением содержания органических веществ в основном грунте.(См. ссылки 1, 22 и 44-52.) Одним интересным взаимодействием этих факторов является то, что увеличение содержания воды в смеси может повысить эффективность перемешивания; таким образом, в случае глин с низким содержанием воды добавление воды в смесь может повысить прочность смеси. (53) Тем не менее, остается верным, что для тщательно перемешанных материалов уменьшение w:b смеси приводит к увеличению прочности на неограниченное сжатие.

    5.4.2 Влияние общего отношения воды к вяжущему

    Тенденция к увеличению прочности на сжатие без ограничения с уменьшением w T :b показана из различных источников на рисунке 29 для цементного вяжущего, смешанного с неорганическими грунтами в лабораториях, включая образцы, подготовленные для представления как сухого, так и мокрого смешивания.Несмотря на разброс данных, общая тенденция состоит в том, что 28-дневная неограниченная прочность смесей на сжатие снижается по мере увеличения общего водоцементного отношения ( w:c ) смеси. Это похоже на тенденцию снижения прочности при увеличении w:c бетона, но типичные общие значения w:c для глубокого перемешивания намного больше, чем типичные значения w:c для бетона.


    1psi = 6,88 кПа
    Рисунок 29.График Неограниченная прочность на сжатие в зависимости от общего отношения воды к цементу для образцов, замешанных в лаборатории и испытанных. (См. ссылки 48 и 54-57.)

    Тенденцию на рисунке 29 можно использовать для оценки количества цемента, необходимого для получения желаемой прочности лабораторных образцов неорганического грунта. Например, предположим, что для насыщенного грунта с w , равным 50 процентам, и G s , равным 2, требуется предел прочности при сжатии без ограничений 150 фунтов на кв. дюйм (1035 кПа).7, поэтому γ d,грунт  составляет 71,7 фунт-сила/фут 3 (11,2 кН/м 3 ). Согласно линии тренда на рисунке 29, общее соотношение w:c около 3,4 должно обеспечивать желаемую прочность. Если подрядчик использует раствор w:c , равный 0,8, удельный вес цемента 3,15 и γ d, раствор  из 55,8 lbf/ft 3 (8,8 кН/м 3 ), тогда с рис. 25 по рис. 28 и рис. 20 получаются следующие значения других параметров смешивания:

    • α  = 368 фунтов/ярд 3 (218 кг/м 3 ).
    • α на месте = 296 фунтов/ярд 3 (176 кг/м 3 ).
    • a w = 19 процентов.
    • ВР = 24 процента.

    Для органических почв требуется больше связующего, чем для неорганических, а для песчаных почв требуется меньше связующего, чем для глинистых. Шлакоцементные вяжущие могут быть эффективнее чистого цемента для обработки органических грунтов. Микс-дизайн не является точной наукой, и необходимо тестирование на конкретном участке.Как обсуждается в следующих подразделах, прочность образцов, смешанных в лаборатории, может быть выше, чем прочность образцов, смешанных в полевых условиях.

    5.4.3 Влияние времени отверждения

    Время отверждения увеличивает прочность смеси. На основании обзора данных, проведенного исследователями, уравнение на рис. 30 дает консервативную оценку увеличения прочности со временем для цементной и цементно-шлаковой обработки, за исключением некоторых высокоорганических грунтов. (См. ссылки 1–3, 44, 50, 53 и 57–60.)


    Рисунок 30. Уравнение. Лечебный фактор.

    Где:
    f c = коэффициент отверждения, который представляет собой отношение прочности на неограниченное сжатие в момент времени t к прочности на неограниченное сжатие через 28 дней.
    t = Время отверждения (дни).

    Для обоснования более высоких значений f c , чем показано на рисунке 30, можно использовать специальные испытания на месте.

    5.4.4 Пиковая неограниченная прочность по сравнению с остаточной ограниченной прочностью

    Стабилизированные грунты, испытанные в трехосных условиях, испытывают разупрочнение после достижения максимальной прочности. (61) Хотя смеси грунта и цемента часто оказываются хрупкими при испытаниях на неограниченное сжатие, остаточная прочность грунтоцемента при низких всесторонних давлениях составляет от 65 до 90 процентов прочности на неограниченное сжатие. (46,62) Kitazume et al. использовали значение остаточной прочности на сжатие, равное 80 процентам неограниченной прочности на сжатие, в анализе предельного равновесия результатов своих испытаний на центрифуге. (63) Ограниченная остаточная прочность глубокого перемешанного грунта может быть использована при анализе устойчивости откосов для обеспечения безопасности от эффектов постепенного разрушения.

    5.4.5 Прочность на неограниченное сжатие образцов, приготовленных в лаборатории

    Были зарегистрированы значения прочности на сжатие лабораторных образцов
    в диапазоне примерно от 2 до 400 фунтов на кв. дюйм (от 0,01 до 2,8 МПа) для сухого смешивания и от примерно 20 до 4000 фунтов на кв. дюйм (от 0,1 до 28 МПа) для мокрого смешивания, в зависимости от типа основного грунта, типа и количества вяжущего, с самые высокие значения для влажного перемешивания, возникающие при смешивании песчаных грунтов с использованием высоких значений α и низких значений w:b . (54,64,65)

    Принимая во внимание все факторы, влияющие на прочность обработанных грунтов, Японский институт прибрежных технологий (CDIT) указывает, что невозможно с разумной точностью предсказать прочность, которая появится в результате добавления определенного количества вяжущего. к данной почве на основе характеристик почвы in situ. (46) Следовательно, лабораторные исследования состава смеси должны выполняться с использованием грунтов, полученных с проектной площадки.

    Лабораторная подготовка и тестирование образцов обсуждаются Jacobson et al. для сухого смешивания и Filz et al. для влажного смешивания. (52,51) Эти процедуры включены в приложения A и B соответственно, и в основном тексте обсуждаются только ключевые аспекты. Процедура сухого смешивания основана, главным образом, на процедуре, описанной в отчете Шведского геотехнического общества 4:95E, а процедура мокрого смешивания основана, главным образом, на процедуре, опубликованной Японским геотехническим обществом. (66,64)

    В обоих случаях процедуры охватывают рекомендуемые методы обращения с образцом грунта и его хранения, подготовки образца грунта, подготовки вяжущего, смешивания грунта и вяжущего, формирования образцов, отверждения образцов, проведения испытаний на сжатие, а также сокращения и представления данных.

    5.4.6 Различия между прочностью образцов, приготовленных в лаборатории, и образцов, смешанных в полевых условиях

    Лабораторное смешивание часто бывает более тщательным, чем смешивание в полевых условиях.Следовательно, прочность образцов, смешанных в лаборатории, может быть выше, чем прочность материалов, смешанных в полевых условиях, при тех же пропорциях смеси. И наоборот, эффекты ограничения и потенциально более высокие температуры отверждения во время отверждения в полевых условиях, как правило, увеличивают прочность материалов, смешанных и отвержденных в полевых условиях, по сравнению с образцами, приготовленными и отвержденными в лаборатории. Еще больше усложняет дело сложность получения репрезентативных и неповрежденных образцов перемешанного в полевых условиях материала.

    По данным EuroSoilStab, прочность материалов, смешанных в полевых условиях, может составлять от 20 до 50 процентов прочности образцов, смешанных в лаборатории. (49) По данным CDIT, прочность материалов, смешанных в полевых условиях, может составлять от 20 до 100 процентов прочности образцов, смешанных в лаборатории. (46) Фактическое процентное содержание зависит от типа и режима работы смесительного оборудования, типа почвы, условий отверждения в полевых условиях и процедур, используемых для подготовки лабораторных образцов. В Соединенных Штатах общепринято ожидать, что прочность материалов, смешанных в полевых условиях, может постоянно достигать не менее 50 процентов прочности образцов, смешанных в лаборатории.Однако при оценке практически достижимого соотношения между прочностью материалов, смешанных в полевых условиях, и материалов, смешанных в лаборатории, инженеры должны учитывать предыдущий опыт аналогичных проектов в аналогичных грунтах.

    5.4.7 Неограниченная прочность на сжатие, указанная в предыдущих проектах

    Предписанная 28- и 56-дневная неограниченная прочность на сжатие для проектов DMM в Соединенных Штатах колеблется от 100 до 300 фунтов на квадратный дюйм (от 0,7 до 2,1 МПа). (См. ссылки 18, 22, 53 и 67.) Примеры заданной прочности на сжатие в свободном пространстве для глубоких смешанных грунтов приведены в таблице 10.

    Таблица 10. Указанные сильные стороны для выбранных проектов DMM.


    Проект

    Тип почвы/коэффициент вяжущего

    Указанный неограниченный сжатый
    Прочность ( q u )

    Маршрут I-95 1 в
    Александрия, Вирджиния (18,22,68)

    Влажное смешивание: Мягкая органическая глина; 506 фунтов/ярд 3
    (300 кг/м 3 ) цемент
    (1:1 в/б суспензия)

    Среднее значение q u через 28 дней должно быть больше
    160 фунтов на квадратный дюйм (1100 кПа), все значения ограничены
    при 220 фунтов на квадратный дюйм (1517 кПа) для вычисления среднего значения.Минимум q u через 28 дней должен быть больше 100 фунтов на кв. дюйм (690 кПа). Значения q u были измерены на образцах с керном.

    Central Artery Project в Бостоне, Массачусетс (53,69,70)

    Влажное смешивание: наполнитель, органические вещества и бостонская голубая глина;
    от 371 до 506 фунтов/ярд 3
    (от 220 до 300 кг/м 3 ) цемент
    (0.9:1 ​​в:ц суспензия)

    Минимум q u Через 56 дней больше или равно
    до 305 фунтов на квадратный дюйм (2100 кПа) и максимум q u через 56 дней меньше или равно 1000 фунтов на квадратный дюйм
    (6900 кПа).

    Oakland Airport Roadway в Окленде, Калифорния (67)

    Влажное смешивание: Рыхлые песчаные наполнители и мягкая глина; 270
    до 404 фунтов/ярд 3 (от 160 до 240 кг/м 3 ) цемент

    Среднее значение q u через 28 дней должно быть больше
    150 фунтов на квадратный дюйм (1035 кПа).Минимум q u
    28 дней должно быть больше 100 psi
    (690 кПа). Значения q u были измерены на образцах с керном.

    Озеро Пончартрейн и окрестности (LPV) 111 Земляная дамба в Новом Орлеане, Луизиана (71,72)

    Влажное смешивание: засыпка, мягкая глина, болотные отложения, жирная глина, тощая глина; от 303 до 674 фунтов/ярд 3 (от 180 до 400 кг/м 3 ) смесь шлака и цемента

    Всего 9 из 10 q u значения, измеренные на образцах керна, должны быть не менее 100 psi
    (690 кПа) для каждого глубокого перемешанного элемента, подлежащего отбору керна на всю глубину.Нет минимума q u значение
    был указан.

    Примечание. Использование минимальной указанной прочности больше не рекомендуется для проектов цифровых мультиметров. Вместо этого, как показано для проекта LPV 111 и как обсуждалось далее, рекомендуется статистическая спецификация.

    5.4.8 Изменчивость прочности

    Прочность глубокого перемешанного грунта имеет относительно высокую изменчивость. Статистический анализ был выполнен на основе 7873 испытаний на прочность на сжатие без ограничений из 14 наборов данных для 10 проектов глубокого смешивания в Соединенных Штатах, и было обнаружено, что коэффициент вариации колеблется от 0.34 до 0,79 при среднем значении 0,56. (73,74) Данные из коллекции международных проектов показали аналогичные значения. (75) Для сравнения, коэффициент вариации недренированной прочности на сдвиг природных глинистых месторождений обычно находится в диапазоне от 0,13 до 0,40. (76) Эти значения показывают, что прочность глубокого перемешанного грунта примерно в два раза выше, чем прочность отложений природной глины. Относительно высокая изменчивость глубокого перемешанного грунта имеет значение для выбора подходящей прочности конструкции.

    Изменчивость можно учитывать, выполняя анализ надежности, как обсуждалось Навином, Филзом и Навином. (77,73) В качестве альтернативы, если проектирование основано на детерминированных расчетах, указанная прочность глубокого перемешанного грунта должна быть скорректирована для получения расчетного значения, учитывающего изменчивость. Значения фактора для учета изменчивости ( f v ) можно получить с помощью процедуры, описанной Филцем и Навином, которая была применена для получения значений f v , приведенных в главе 6. (74)

    5.4.9 Характеристики предела прочности для расчета

    Существуют разные мнения относительно наиболее подходящей оболочки прочности для глубоких смешанных грунтов для использования в анализах устойчивости. На практике в Японии используется угол трения полного напряжения Φ  = 0 и точка пересечения сцепления c = 1/2 q u для глубокого смешанного грунта. (46) Бромс упоминает об использовании углов трения полного напряжения в диапазоне от 25 до 30 градусов для глубоких смешанных грунтов. (78) EuroSoilStab и Carlsten and Ekstrom используют осушенный угол трения эффективного напряжения, равный 30 градусам, с диапазоном значений точки пересечения сцепления в зависимости от местоположения поверхности разрушения. (49,66)

    EuroSoilStab указывает, что для сухих методов глубокого смешивания не следует использовать колонны для сопротивления растягивающим напряжениям. (49) Takenaka Civil Engineering, Kivelo и CDIT сообщают, что прочность на растяжение грунта, улучшенного мокрым методом, составляет от 10 до 20 процентов от прочности на сжатие без ограничений. (44,61,46) Kitazume et al. сообщает, что в Японии для методов мокрой смеси используется значение 15 процентов. (79) В соответствии с принятой в США практикой прочность на растяжение глубокого перемешанного грунта не зависит от конструкции.

    Поскольку еще не достигнуто широкое согласие в отношении всеобъемлющего метода определения прочностных характеристик глубоко смешанных материалов, рекомендуется использовать разумный, но консервативный предел прочности для анализа стабильности. Краткосрочные условия окончания строительства регулируют приложения, рассматриваемые в этом отчете.Соответственно, рекомендуется, чтобы для проектирования использовалась характеристика общего напряжения прочности глубокого смешанного грунта с углом трения полного напряжения Φ  = 0 и без учета прочности на растяжение.

    5.4.10 Установление диапазона неограниченной прочности на сжатие для конкретного проекта

    Проектирование обычно представляет собой повторяющийся процесс, в котором геометрия (например, диаметр колонны, расположение колонн, коэффициент замещения площади и глубина) и значения инженерных свойств (например,например, предполагаются прочность и модуль упругости обработанного грунта), выполняются анализы (например, устойчивость и осадка) и результаты сравниваются с расчетными критериями (например, коэффициентом безопасности от нестабильности и величиной осадки). Если критерии не удовлетворяются, значения геометрии или инженерных свойств пересматриваются, а анализы и сравнения с критериями повторяются. Следовательно, часто желательно установить диапазон реально достижимых сильных сторон для использования в процессе проектирования.

    Для определения диапазона значений прочности рекомендуется следующая процедура:

    1. Определение репрезентативных значений содержания воды и органических веществ для каждого пласта
      лечиться.
    2. Оцените реалистичные диапазоны коэффициентов вяжущего на основе информации, представленной в других главах данного руководства. Подтвердите эти диапазоны, связавшись с инженерами или подрядчиками, имеющими опыт глубокого смешивания.
    3. Используйте график зависимости общего водоцементного отношения от прочности при неограниченном сжатии, чтобы оценить диапазон прочности при неограниченном сжатии, который может быть достигнут для каждого пласта.Напомним, что этот график относится к 100-процентному цементному вяжущему и что шлакоцементные смеси могут быть более подходящими для органических грунтов.
    4. Проведите программу лабораторных испытаний на стенде, применяя диапазон количеств вяжущего, определенный на шаге 2, к образцам почвы из каждого слоя, подлежащего обработке.
    5. Сравните диапазоны неограниченной прочности на сжатие, полученные на шагах 3 и 4. Ожидается, что значения на шаге 4 будут более надежными для конкретного проекта, поскольку они включают грунты, характерные для данной площадки; однако разумно сравнить результаты со значениями, полученными на шаге 3 из корреляции.Для сухого смешивания установите значения прочности на сжатие в неограниченном объеме в зависимости от типа вяжущего и коэффициента вяжущего. При мокром замесе значения прочности на неограниченное сжатие зависят также от количества воды, добавляемой в смесь в водоцементном растворе. Так, водо-вяжущее отношение суспензии и объемное соотношение записывают для лабораторных испытаний, проведенных для мокрого смешивания.
    6. Оцените отношение прочности материала, замешанного в полевых условиях и отвержденного, к прочности материала, замешанного в лаборатории и отвержденного при тех же пропорциях смеси.Разумная оценка этого соотношения составляет 0,5, но оно может варьироваться в зависимости от обрабатываемой почвы и используемых процедур смешивания. Рекомендуется, чтобы инженер проконсультировался с инженерами и подрядчиками, имеющими опыт работы с цифровыми мультиметрами, относительно соответствующих значений этого коэффициента.
    7. Примените соотношение из шага 6 к результатам шага 5, чтобы получить значения прочности на сжатие без ограничений для материала, смешанного на месте, в зависимости от типа вяжущего, коэффициента вяжущего и, для мокрого смешивания, отношения воды к вяжущему суспензия.Полученный диапазон неограниченной ограниченной прочности на сжатие может служить основой для определения расчетной прочности на сдвиг глубокого перемешанного грунта с использованием процедуры, описанной в главе 6.

    5,5 Модуль

    Значения модуля Юнга обработанного грунта используются для расчета сжатия зоны глубокого перемешивания, как описано в главе 6. Секущие значения модуля упругости Юнга при 50 процентах, 90 125 E 50 , неограниченной прочности на сжатие имеют была связана с неограниченной прочностью на сжатие, q u , глубокого смешанного грунта.Для сухого смешивания значения отношения E 50 к q u находятся в диапазоне от 50 до 250. (52,65,78) Для мокрого смешивания значения отношения от E 50 до q u в диапазоне от 75 до 1000. (80) При исследовании 2672 испытаний на неограниченное сжатие образцов керна из колонн с мокрой смесью Навин и Фильц обнаружили отношение E 50 к q u , равное примерно 300. (81)

    Глубокий смешанный грунт демонстрирует нелинейную реакцию напряжения на деформацию с более высокой жесткостью при низких деформациях. (53,82) Тацуока и др. указывают на то, что измерения локального смещения, проведенные непосредственно на образцах, могут дать более высокие значения модуля, чем когда смещения основаны на относительном перемещении торцевых плит. (82) E 50 Значения, полученные в результате кратковременных лабораторных испытаний, не учитывают влияние долговременной ползучести, что может снизить эффективное значение E 50 при длительном нагружении.Эффекты более высоких значений модуля при низких деформациях и более высоких значений модуля по результатам локальных измерений деформации, как правило, противодействуют эффектам долговременной ползучести.

    Для проектирования разумные оценки сжатия зоны глубокого смешения могут быть сделаны путем оценки E 50 как 150 x q u для сухого смешивания и путем оценки E 50 как 150 раз q u для влажного смешивания.

    5,6 Коэффициент Пуассона

    Коэффициент Пуассона не требуется для обычных процедур расчета, представленных в главе 6.Тем не менее, коэффициент Пуассона может понадобиться, если выполняется численный анализ, и источники в литературе могут дать некоторые рекомендации. Согласно CDIT и Terashi, коэффициент Пуассона глубокого смешанного грунта колеблется от 0,25 до 0,50 независимо от неограниченной прочности на сжатие. (46,83) Для торфа, стабилизированного сухим цементом, Хебиб и Фаррелл измерили коэффициент Пуассона, равный 0,1, для деформаций менее 1 процента. Макгинн и О’Рурк использовали коэффициент Пуассона 0,25 в своем численном анализе. (84,53) Порбаха и др. использовали сейсмические методы для определения значения коэффициента Пуассона от 0,3 до 0,4 для малой деформации глубоко перемешанного материала, созданного с использованием мокрого метода. (10)

    5.7 Проницаемость (гидравлическая проводимость)

    Для сухого смешивания EuroSoilStab указывает, что проницаемость глинистого грунта, обработанного сухой известью и цементом, может быть в 200-600 раз выше проницаемости нестабилизированного грунта. (49) Полевые испытания, проведенные Бейкером, показали, что проницаемость сухих смешанных столбов в 10-100 раз превышает проницаемость необработанного глинистого грунта. (65) Следовательно, сухие смешанные колонны могут в какой-то степени служить вертикальными дренами.

    Для влажного смешивания, применяемого к песчаным грунтам, значения проницаемости от 4,72 × 10 -4 до 4,72 × 10 -5 фут/день (от 10 -5 до 10 -6 см/с) достижимый. Увеличение коэффициента вяжущего и добавление бентонита послужит снижению водопроницаемости для смесей, созданных мокрым способом. Глубокие смесительные колонны, установленные мокрым способом, не считаются вертикальными дренами. (85)

    5,8 Вес шт.

    Для сухого смешивания Бромс сообщает, что удельный вес стабилизированного органического грунта с высоким начальным содержанием воды превышает удельный вес необработанного грунта и становится больше с увеличением содержания цемента и извести. (78) Однако он также отмечает, что удельный вес неорганических грунтов часто уменьшается за счет стабилизации сухих смесей. CDIT сообщает, что для почв, обработанных сухим смешиванием, общий удельный вес обработанной почвы увеличивается примерно на 3–15 процентов по сравнению с необработанной почвой. (46) Для первоначально насыщенного грунта, обработанного сухим смешением, общий удельный вес насыщенной смеси, γ смесь , определяется уравнением на рисунке 31.


    Рисунок 31. Уравнение. Общий удельный вес насыщенной смеси при сухом смешивании.

    Где γ почва  является общей удельной массой почвы.

    Для мокрого смешивания руководство по глубокому смешиванию цемента (CDM) обобщает, указывая, что для грунтов, обработанных мокрым смешиванием, изменение плотности незначительно. (86) Однако, как сообщают McGinn и O’Rourke, в рамках проекта Boston Central Artery/Tunnel Project произошло существенное снижение удельного веса. (53) Уменьшение в этом случае было в первую очередь результатом того, что первоначальный удельный вес глины имел относительно высокое значение от 120 до 125 фунтов силы/фут 3 (от 19 до 20 кН/м 3 ) и необходимо добавить воду для предварительного кондиционирования глины перед влажным смешиванием с цементным раствором. Для первоначально насыщенного грунта, обработанного влажным перемешиванием, γ смесь  задается уравнением на рисунке 32.


    Рисунок 32. Уравнение. Общий удельный вес насыщенной смеси при мокром смешивании.

    Где γ суспензия  является общей удельной массой суспензии.

    Продолжая пример из раздела 5.4, γ почва

    и γ Slurry составляют 107,5 и 100,5 LBF / FT 3 (16,89 и 15,79 кН / м 3 ), соответственно, и VR 24,4 процента. Согласно рисунку 32, γ смесь составляет 106.2 фунт-сила/фут 3 (16,68 кН/м 3 ).

    При практическом применении DMM для поддержки насыпей и с учетом того, что часто используются коэффициенты замещения площади в диапазоне от 0,2 до 0,4, изменение удельного веса зоны глубокого перемешивания часто незначительно. Исключения могут возникать для высоких значений коэффициента замещения, когда высокие значения α  используются при сухом смешивании или когда высокие VR или низкие w:b суспензии используются при мокром смешивании.

    Экспериментальные исследования динамического коэффициента Пуассона пылеватой глины

    [1] У Ши-мин, Чэнь Лун-чжу.Shui Li Xue Bao, 1989(1): 37–43. (In Chinese).

    [2] CUI Wei-qun, ZHEN Xiao-feng. Earth ScienceFrontiers 1998, 5(4): 243–244.(на китайском языке).

    [3] ТАН Да-мин, ЧЖЭНЬ Цзи-цюань, ХУ Ин-дэ и др. Китайский журнал горной механики и инженерии, 2001 г., 20 (приложение): 1772–1775.(на китайском языке).

    [4] СУН И-чжэнь, ШАО Лун-тань. Китайский журнал геотехнической инженерии, 2006 г., 28(8): 1033–1038. (на китайском языке).

    [5] SUN Yi-zhen, SHAO Long-tan, FAN Zhi-qiang, TIAN Si-lei. Rock and Soil Mechanics. 2009, 30(Supplement): 63-68. (In Chinese).

    [6] Дж. КУМАР, Б.Н. МАДХУСУДАН. Геотехника, 2010, 60(7): 561-567.

    [7] Т.Вихтманн, Т. Триантафиллидис. Динамика грунтов и сейсмостойкость, 2010 (30): 757-766.

    Таблица коэффициента Пуассона для металлов

    Связанные ресурсы: материалы

    Таблица коэффициента Пуассона для металлов

    Сопротивление материалов | Инженерные металлы и материалы

    Ниже приведен график коэффициента Пуассона для обычных технических материалов и металлов.

    Когда сжимающая сила действует на корпус цилиндра, эта сила заставляет образец сжиматься в направлении действия силы и расширяться в боковом направлении. В диапазоне упругости материала отношение этих деформаций является постоянным для этого конкретного материала. Отношение деформаций (δ/L) для продольной деформации и (δ’/r) для поперечной деформации называется коэффициентом Пуассона.

    Уравнение коэффициента Пуассона и определение

    Материал Коэффициент Пуассона
    Алюминиевый сплав

    0.32

    Алюминий, 6061-T6 0,35
    Алюминий, 2024-T4 0,32
    Бериллиевая медь 0,285
    Латунь 0,331
    Литая латунь 0,357
    Бронза 0,34
    Чугун 0.21 — 0,26
    Глина 0,30 — 0,45
    Бетон 0,200
    Медь 0,330
    Пробка ~ 0,00
    Пена 0,10 — 0,40
    Стекло 0,18 — 0,3
    Гранит 0.2 — 0,3
    Золото 0,42 — 0,44
    Инконель 0,27 — 0,38
    Чугун, литье 0,22 — 0,30
    Чугун, литой серый 0,211
    Чугун, ковкий 0,26 — 0,31
    Чугун, ковкий 0,271
    Известняк 0.2 — 0,3
    Магний 0,350
    Магниевый сплав 0,281

     

    Материал Коэффициент Пуассона
    Молибден 0,307
    Монель 0,320
    Никель 0.310
    Нейзильбер 0,322
    Никелированная сталь 0,291
    Полистирол 0,340
    Фосфористая бронза 0,359
    Платина 0,380
    Резина ~ 0,550
    Песок 0.20 — 0,45
    Насыщенная глина 0,40 — 0,49
    Нержавеющая сталь 0,30 — 0,31
    Сталь 0,27 — 0,30
    Сталь литая 0,265
    Сталь холоднокатаная 0,287
    Сталь высокоуглеродистая 0.295
    Сталь мягкая 0,303
    Титан 0,340
    Кованое железо 0,278
    Z-никель 0,360
    Цинк 0,331

    Оценка пористости глинистых грунтов по сейсмическим скоростям продольных и поперечных волн

    Аннотация

    Сейсмические волны обычно используются для исследования поведения грунтов во время землетрясения.Целью данного исследования является прогнозирование пористости маломощных глинистых грунтов по скорости сейсмических волн, исследуемых динамических свойств грунта и построение графиков пористости в зависимости от инженерно-геологических свойств грунтов. Параметрами, используемыми для определения пористости, являются скорости продольных (P) и поперечных (S) волн, коэффициент сейсмической скорости, коэффициент Пуассона, объемный модуль, модуль сдвига. В этом исследовании рассчитываются объемный модуль, модуль сдвига и коэффициент Пуассона на основе скоростей продольных и поперечных волн, полученных с использованием метода сейсмической рефракции, и значений пористости с использованием плотности зерен и сухих образцов керна, полученных из нескольких скважин в пределах исследуемой области.Район исследования расположен на западе Турции и имеет преимущественно глинисто-алевритово-песчано-гравийные отложения. Данные о глинистых грунтах в пределах района были организованы отдельно на основе значений коэффициента Пуассона, скорости продольных сейсмических волн, отношения скоростей сейсмических волн (Vp/Vs) и жесткости глинистых грунтов. Используя эти параметры, были установлены новые многопараметрические зависимости между модулем сдвига, коэффициентом Пуассона, сейсмическими скоростями и пористостью глинистых грунтов. Ошибки параметров, используемых для каждого отношения, были определены с использованием метода нормы ошибок.По результатам методики нормы ошибок наименьшую погрешность оценки пористости имеют скорость поперечной волны и модуль сдвига. Следовательно, предложенные соотношения рекомендуются для оценки пористости маломощных глинистых грунтов. Эти зависимости, кроме оценки пористости глинистого грунта, могут интерпретировать наличие жидко- и/или газонасыщенности пор этого грунта. Также результаты экспериментов показывают, что при соотношении Vp/Vs < 1,53 поровые пространства глинистого грунта заполнены газом.

    .

    About Author


    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.