Реологические процессы в грунтах и их значение.

Реология – наука, изучающая протекание деформаций различных материалов во времени под действием приложенных к ним сил.

Ползучесть грунтов – нарастание деформации во времени при действии на грунт постоянной нагрузки. Явление ползучести глинистых грунтов связано со свойствами воды в оболочках на глинистых частицах. В ближайшем к частице слое вода ведет себя как пластическое тело, на удалении - как псевдопластическая жидкость.

Релаксация грунтов – постепенное уменьшение напряжений в результате перехода упругих деформаций в пластичные при длительном действии постоянной нагрузки.

Изменение осадок во времени.

Рис. 6.1. Кривые незатухающей (а) и затухающей (б) ползучести

Различают затухающую и остановившуюся ползучесть и незатухающую или прогрессирующую ползучесть.

Оа – мгновенная деформация

В первой стадии (отрезок ab) (затухающей ползучести) происходит уменьшение (закрытие) существующих микротрещин, причем наблюдается уменьшение объема грунта, т.е. его уплотнение.

Во второй стадии (отрезок bc) (пластично-вязкого течения) происходит перестройка структуры при практически неизменном объеме грунта, причем нарушение существующих жестких или полужестких структурных связей полностью компенсируется возникновением новых водно-коллоидных и молекулярно-контактных связей, а протекающая вязкая деформация (главным образом водно-коллоидных оболочек, прочно связанных с минеральными частицами) обусловливает новую структуру, все менее сопротивляющуюся действию внешних сил: агрегаты же частиц и отдельные частицы как бы выстраиваются по направлению действующих усилий, и в чешуйчатых глинистых частицах возникают по направлению усилий микросдвиги, т.е. происходит перестройка структуры грунта без изменения объема.

На третьей стадии (отрезок cd) (прогрессирующего течения) увеличивается объем грунта и уменьшается общее его сопротивление вследствие появления (при определенных относительных перемещениях частиц грунта и их агрегатов) новых микротрещин, которые вместе с имеющимися дефектами и микротрещинами продолжают расти, обусловливая все ускоряющуюся деформацию, приводящую грунт в хрупкое разрушение или в вязкое течение, сопровождающееся выдавливанием его в стороны от нагруженной поверхности.

Реологические процессы растянуты во времени на десятки лет.

На основании кривой ползучести различают характерные показатели грунта: мгновенную, временную и длительную прочности.

R_cж0– мгновенная прочность соответственно мгновенного сопротивления грунта в начале загружения

R_сжt - временная прочность. Прочность изменяется во времени.

R_сждл – длительная прочность. Прочность наименьшего предела при релаксации грунта.