объемные и сдвиговые деформации

Объемные и сдвиговые деформации

Представим себе, что мы вырезали элементарный параллелепипед из основания штампа и для каждого значения рассчитали все компоненты напряжений, действующих по его граням. Тогда, по аналогии, можно составить программу раздельных испытаний двух образцов того же грунта в режимах гидростатического и девиаторного нагружений. В результате испытаний получим графики, представленные на рисунке.

Характер кривых на рисунке свидетельствует о том, что с увели­чением среднего нормального напряжения объемная деформация возрастает, но стремится к некоторой постоянной величине. В то же время увеличение интенсивности касательных напряжений т,- не может происходить беспредельно и вызывает все большее возраста­ние сдвиговых деформаций, приводящее в конечном счете к раз­рушению грунта.

Зависимости между напряжением и де­формацией грунта:

а  -  объемная деформация; б  -  то же, сдвиговая

Отсюда можно сде­лать важный вывод о том, что разрушение грунта происходит под действием сдви­говых напряжений, поэтому главной формой разрушения в механике грунтов считается сдвиг. Гидростатическое обжа­тие вызывает уплотнение, а следовательно, и увели­чение прочности грунта.

Этот вывод имеет большое практическое значение при решении инженерных задач.

Из-за дискретного строения грунта действительный характер его деформирования при гидростатическом и девиаторном нагруженной будет значительно сложнее. Так, при сдвиге (девиаторное нагружение) песчаного образца плотного сложения к моменту разрушения отмечается некоторое увеличение его объема, называемое дилатансией. При сдвиге же песчаного образца рыхлого сложения, напро­тив, происходит его дополнительное уплотнение (отрицательная диалатансия, или контракция). В то же время при гидростатичес­ком обжатии образца грунта, в случае больших давлений, между частицами могут возникнуть местные концентрации напряжений, приводящие к его разрушению. Однако учет этих процессов произ­водится только в достаточно сложных моделях.

Можно было бы показать, что разгрузка образца от любого уровня напряжений, как и в опыте со штампом, обнаруживает наличие упругих и пластических деформаций, причем с увеличением интенсивности касательных напряжений, доля пласти­ческих деформаций в общей деформации сдвига будет возрастать.