Экспериментальное и теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния двухфазной вязкоупругой среды

• Автор: Демин, Владимир Анатольевич
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 174 с. : ил.

1. Современное состояние теоретических и экспериментальных исследований двухфазного полупространства

1.1. Расчетные модели упругого однофазного полупространства

1.2. Теории расчета упругих двухфазных сред

1.3. Теории расчета вязкоупругих двухфазных сред

1.4. Кинематические модели упругой и вязкоупругой двухфазных сред

1.5. Испытания грунтов методами одноосного сжатия

1.6. Экспериментальные исследования общего и порового давлений

1.7. Экспериментальные исследования изменения порового давления во времени

1.8. Экспериментальные исследования влияния остаточного порового давления на прогноз осадок
1.9. Выводы по результатам анализа современного состояния вопроса. Цель и задачи диссертации

2. Напряженнодеформированное состояние упругого двухфазного

полупространст ва
2.1. Основные уравнения кинематической модели упругого двухфазного полупространства
2.2. Расчетные формулы для определения параметров кинематической модели упругого двухфазного полупространства
2.3. Приложение кинематической модели к решению задачи Фламана для упругого двухфазного полупространства
2.4. Методика оценки взаимного влияния норовых давлений от близко расположенных сооружений
3. Решение задачи в вязкоупругой постановке
3.1. Применение принципа Вольтсрра для перехода от упругого решения к вязкоупругому
3.2. Применение метода ломаных для определения вязкоупругих характеристик материала
3.3. Численный пример обработки экспериментальных данных
3.4. Применение метода ломанных для приближенного перехода от изображения к оригиналу
4. Экспериментальное обоснование исследования НДС двухфазной
вязкоупругой среды
4.1. Задачи экспериментов и назначение размеров образцов
4.2. Датчики для измерения порового давления
4.3. Эксперимент с макрообразцом из обводненного торфа без водяного замка
4.4. Эксперимент с макрообразцом из обводненного торфа с введением водяного замка
4.5. Испытание макрообразца из водонасыщенного торфа с водяным замком
4.6. Эксперимент с макрообразцом из водонасыщенного торфа с боковым оттоком поровой воды
4.7. Испытание макрообразца из водонасыщенного торфа с двойным замком из воды и водонасыщенного торфа
5. Обработка экспериментов с макрообразцом из обводненного
торфа в вязкоупругой постановке
5.1. Представление экспериментальных данных в виде ломаной линии
5.2. Методика обработки эксперимента на ПЭВМ
5.3. Компьютерная реализация обработки эксперимента с образцом из обводненного торфа
Основные результаты и выводы Список литературы Приложение
Общая характеристика работы
Актуальность


Моделью винклсровского основания может служить множество часто расположенных и не связанных между собой пружин одинаковой жесткости, опирающихся на абсолютно жесткое основание. Кроме того, эта модель предполагает двустороннюю связь балки с основанием, что физически не соответствует реальности. В последствии модель Винклера развивалась и совершенствовалась в работах многих авторов на основе более сложных гипотез теории упругости. К одним из основных моделей в этой области относятся модели упругого изотропного полупространства, авторами которых в разное время были Ж. Буссинеск, Н. М. Гсрссванов, Цытович, М. И. ГорбуновПосадов, Б. Н. Жемочкии, В. А. Флорин, И. А. Симвулиди и другие. Однако методы расчета, основанные на данных моделях , , , и др. Предложенная В. З. Власовым и в дальнейшем развита Леонтьевым модель обобщенного упругого слоя является более точной, чем модель Винклера, и одновременно более простой в реализации, чем модели упругого изотропного полупространства. В соответствии с этой моделью упругая однофазная и, в общем случае, неоднородная среда рассматривается как однослойная или многослойная среда, свойства которой описываются двумя или несколькими обобщенными упругими характеристиками. Решение задач об исследовании НДС этой среды сводится к решению обыкновенных дифференциальных уравнений, которые хорошо изучены и интегрируются в известных функциях. Данная модель успешно применяется в исследовании НДС упругого однофазного полупространства. Существует несколько теорий расчета двухфазных сред, в качестве которых рассматривается водонасыщенный грунт. Теория фильтрационной консолидации грунтов К. Терцаги. Одномерная задача теории фильтрационной консолидации двухфазной среды впервые была предложена К. Терцаги в году. Грунт считается полностью водонасыщенным, с наличием в его порах свободной, несжимаемой и гидравлически непрерывной воды. Скелет грунта твердая фаза принимается линейно деформируемым, напряжения в нем мгновенно вызывают его деформации. Твердая фаза не обладаем структурностью и внешнее давление, прикладываемое к ней, в первый момент времени полностью передается на воду. Фильтрация воды в порах грунта полностью подчиняется закону Дарси. Рассмотрим основные уравнения данной теории. Соотношение 1. С коэффициент консолидации фунта, определяемый по формуле
С4
С,1. Па коэффициент относительной сжимаемости. Для решения дифференциального уравнения 1. О асг0 1. Я, т, 0. Теория Ю. К. Зарецкого. Согласно трех фазная среда рассматривается как квазидвухфазная твердая фаза сжимаемая жидкость. При рассмотрении квазистатических движений грунтовых систем ускорением движения грунта можно пренебречь, а дифференциальные уравнения равновесия следует записывать через тотальные напряжения сг . Согласно принципу Терцаги в водонасыгцсиных грунтах суммарные тотальные ггапряжеггия ту равны сумме напряжений в скелете грунта о. Кронекера, равный
Правило знаков в данном случае принято для напряжений в скелете грунта согласно правилу знаков механики сплошной среды сжатие отрицательный, растяжение положительный. Сжимающие же давления в норовой жидкости имеют положительные значения, подчиняясь правилу знаков гидрогазодинамики. Теория пористых материалов М. Био. Данная теория является обобщением теории К. Терцаги для одномерного случая. Впервые была предложена М. Био и получила название теории деформации пористых материалов, содержащих в себе вязкую жидкость. Для решения задачи использовался принцип Вольтсрра. Теория З. Г. ТерМартиросяна. В данном случае одномерная задача уплотнения двухфазной среды решается с учетом линейной наследственной ползучести . Приведем основные группы уравнений данной теории. Р Р трРя. Остальные уравнения могут быть получены путем круговой перестановки аргументов д, у, г. Физические уравнения для твердой фазы основаны на деформационной теории пластичности. ФI у, СТ. Ф у, Фу уг интегральные операторы Вольтсрра с ядрами К. Недостатком теорий, упомянутых в п. Всю внешнюю нагрузку при этом воспринимает твердая фаза, то есть скелет грунта, тогда как жидкая фаза поровая вода перестает участвовать в несущей способности системы.