СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО ДАВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНОЙ СРЕДЫ В МАССИВЕ И ЕЁ ПРИРОДНОЙ ПЛОТНОСТИ

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» и служит для определения природного гравитационного давления в массиве материальной среды и ее плотности.

Известен способ определения природного гравитационного давления в массиве структурированной материальной среды и ее плотности ρ_стр (кг/см³), заключающийся в том, что на глубине h (см) материального массива в условиях действия гравитации с ускорением свободного падения тела g (см/с²) определяют плотность материальной среды из выражения ρ_стр=m/V (кг/см³), где m - масса отобранного образца среды (кг) объемом V (см³), а удельный вес среды ненарушенной структуры рассчитывают как γ_стр=ρ_стрg (кг/см³), а природное гравитационное давление в массиве определяют по зависимости [1].

Недостатком известного способа определения параметров ρ_стр и материальной среды в массиве является необходимость тщательного отбора из массива образцов материальной среды определенного объема с ненарушенной структурой и их догружения исходным гравитационным (бытовым) давлением , значение которого принимают ориентировочным или определяют в массиве датчиками давления - мессдозами.

Технический результат по способу определения гравитационного давления материальной среды в массиве и ее природной плотности, заключающемуся в том, что на заданной глубине h (см) массива материальной среды полевыми методами инженерных изысканий определяют угол φ_стр внутреннего трения и удельное сцепление c_стр среды ненарушенной структуры в условиях гравитационного (бытового) давления p_б, достигается тем, что гравитационное давление в массиве упруговязкопластичной грунтовой среды определяют по зависимости а плотность грунтовой среды рассчитывают как при удельном весе , где g - ускорение свободного падения тела в условиях гравитации (см/с²), а величину гравитационного давления в массиве упругоэластичной анизотропной торфяной среды определяют по зависимости , а плотность торфяной среды рассчитывают как при удельном весе

Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 - график Ш. Кулона предельного состояния грунтовой упруговязкопластичной материальной среды, на фиг. 2 - график предельного состояния торфяной упругэластичной анизотропной среды в заболоченной местности в условиях гравитационного воздействия.

Из графика предельного состояния грунтовой среды (фиг. 1) следует, что , где p_б=r_Г, r_Г - малый радиус круга Мора материальной среды в состоянии растяжения за краями плоского жесткого штампа, R - большой радиус крута Мора материальной среды в состоянии сжатия под подошвой плоского жесткого штампа, причем R+r_Г=R₀. С другой стороны

откуда . Из уравнений (1)-(2) следует

откуда .

При известном выражении получаем выражение для удельного веса грунта . С учетом уравнения (3) получаем - удельный вес грунта с плотностью .

Из графика предельного состояния торфяной анизотропной среды (фиг. 2) следует, что гравитационное (бытовое) давление в торфяной залежи с напластованиями горизонтальных малоразложившихся волокон растительных остатков определяется структурной прочностью этих волокон на растяжение, то есть - удельный вес торфа на глубине h торфяной залежи.

При получаем величину удельного веса торфа в залежи ненарушенной структуры при его структурной плотности .

Пример 1

По результатам инженерных изысканий массива суглинка на глубине h=300 см определен его угол φ^стр=25° внутреннего трения и удельное сцепление c^стр=0,2 кг 1 см². Величина гравитационного (бытового) давления на глубине h равна , удельный вес суглинка при его плотности , где g=981 см/с² - ускорение свободного падения тела на поверхность Земли.

Пример 2

По результатам инженерных изысканий торфяной залежи на глубине h=180 см определен ее угол внутреннего трения и удельное сцепление . Величина гравитационного (бытового) давления на глубине h равна , удельный вес торфа при его плотности

По справочным данным удельный вес низинного торфа в неуплотненной торфяной залежи равен при степени ее разложения R_p=20% [2].

Предлагаемое изобретение впервые позволяет определить значение гравитационного (бытового) давления в массиве материальной среды по данным ее прочностных параметров φ_стр и c_стр в ненарушенном состоянии, а также значение удельного веса γ_стр и плотности ρ_стр среды в условиях гравитационного притяжения поверхности Земли.

Источники информации

1. Тер-Мартиросян З.Г. Механика грунтов / Учебное пособие. - М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2005. - С. 24-25, 85, 389.

2. Справочник по торфу /Под ред. к.т.н. А.В. Лазарева и д.т.н. С.С. Корчунова - М.: Недра, 1982. - С. 50.