Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Определение физико-механических свойств почв и грунтов методом зондирования клиновидным индентером при охране земель

Диссертация: Определение физико-механических свойств почв и грунтов методом зондирования клиновидным индентером при охране земель
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Около 6 млн. га высокопродуктивных сельскохозяйственных земель в России выбыло из оборота только во влагообеспеченных зонах. Еще больше потери продуктивной пашни в зонах недостаточного увлажнения. Катастрофическое снижение плодородия почв объясняется нерациональным применением новых технологий, энергетических средств технологических машин и агрегатов разрушающе воздействующих на почву… Читать ещё >

Определение физико-механических свойств почв и грунтов методом зондирования клиновидным индентером при охране земель (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ НАРУ -ШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ КАК ОБЪЕКТОВ РЕКУЛЬТИВАЦИИ, ПРИРОДНЫХ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ БАРЬЕРОВ
    • 1. 1. Почва как объект исследования в мелиорации, рекультивации и при охране земель
    • 1. 2. Физико-механические свойства почв и грунтов, оборудование и методы их изучения
    • 1. 3. Анализ методов испытаний почв и грунтов для мониторинга нарушенных и мелиорируемых земель
      • 1. 3. 1. Метод испытания почв и грунтов с постоянной скоростью нагру-жения. Цикличность скорости деформации
      • 1. 3. 2. Метод испытания почв и грунтов с постоянной скоростью деформации. Цикличность изменения силовой реакции грунта
      • 1. 3. 3. Метод пенетрационных испытаний почв и грунтов
    • 1. 4. Способы и средства оперативного контроля за состоянием мелиорируемых, рекультивируемых и охраняемых земель
      • 1. 4. 1. Контроль структурности почвы
      • 1. 4. 2. Контроль влажности почвы
      • 1. 4. 3. Контроль прочностных и деформационных свойств почвы
    • 1. 5. Выводы, цель и задачи исследования, рабочая гипотеза
  • 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ПЕНЕТРАЦИИ ПОЧВЫ И ГРУНТА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ МЕЛИОРИРУЕМЫХ, РЕКУЛЬТИВИРУЕМЫХ И ОХРАНЯЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ, МОНИТОРИНГА НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛ
    • 2. 1. Метод пенетрации грунта с постоянной скоростью внедрения клиновидного наконечника
      • 2. 1. 1. Выбор скорости внедрения наконечника
      • 2. 1. 2. Выбор шага регистрации силовой реакции грунта
      • 2. 1. 3. Обоснование параметров лабораторной модели пенетрации
      • 2. 1. 4. Сопротивление глинистого грунта пенетрации
    • 2. 2. Метод пенетрации почвы и грунта с постоянной скоростью нагружения клиновидного наконечника
      • 2. 2. 1. Методика испытания образцов
      • 2. 2. 2. Результаты испытаний почв природной структуры
      • 2. 2. 3. Результаты испытаний почв заданной структуры
    • 2. 3. Обработка результатов лабораторных испытаний почв и грунтов пе-нетрацией
      • 2. 3. 1. Расчет скорости изменения силовой реакции и работы деформации почвы и грунта
      • 2. 3. 2. Расчет изменения силовой реакции, приращения деформации и работы деформации по циклам
  • 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕ -СКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЧВ И ГРУНТОВ
    • 3. 1. Определение модуля деформации
    • 3. 2. Определение предельного сопротивления сдвигу
    • 3. 3. Определение удельной энергии разрушения
  • 4. ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ НА ОСНОВЕ ОЦЕН КИ РАБОТЫ ДЕФОРМАЦИИ
    • 4. 1. Расчеты интегральных значений работы деформации
    • 4. 2. Уменьшение сопротивления клину при увеличении влажности почвы
    • 4. 3. Связь числа циклов деформации с физическими свойствами почвы
  • 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТОДИКИ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ ЗЕМЕЛ

Около 6 млн. га высокопродуктивных сельскохозяйственных земель в России выбыло из оборота только во влагообеспеченных зонах. Еще больше потери продуктивной пашни в зонах недостаточного увлажнения. Катастрофическое снижение плодородия почв объясняется нерациональным применением новых технологий, энергетических средств технологических машин и агрегатов разрушающе воздействующих на почву и усиливающих водную и ветровую эрозию [44]. Обработка почв приводит к изменению механической прочности почвенных агрегатов, закономерно убывающей с возрастанием длительности их сельскохозяйственного использования (прочность сухих агрегатов 41.49 кПа) [70]. Причинами, по которым почвы выбывают из оборота, являются не только отвод земель под гражданское и промышленное строительство, но также потери их продуктивности, связанные с переуплотнением и переувлажнением почв, т. е. с изменением их физико-механических свойств. Так, например, при переуплотнении почв до 1,4 -1,5 г/см наблюдается снижение урожайности в 1,5 — 2 раза, а при плотности почв выше 1,6−1,7 г/см3 развитие растений практически прекращается [44]. В России 70% пашни (60% товарного зерна) находится в зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения. В этой зоне с 1 га пашни теряется 230 м³ влаги. Установлено, что сокращение потерь влаги на 10% может увеличить производство зерна на 30 — 50 млн. тонн. При переувлажнении почв урожайность снижается в основном из-за «замокания» посевов, образования на поверхности «блюдцев». Применение в этих случаях разуплотнителя почв позволяет повысить урожайность зерновых культур до 10%, картофеля до 30% [44]. В обоих случаях: как повышенное испарение влаги из нижних горизонтов почв, так и не прохождение осадков в нижние горизонты почвы связаны с нарушением физико-механических свойств почв.

Проблемами регулирования водного и связанных с ним воздушного, питательного и теплового режимов почв занимается наука—мелиорация (от ла тинского melioratio — улучшение). К мелиорации относятся: осушение и орошение почвы, регулирование рек и поверхностного стока вод, укрепление сыпучих песков и оврагов, улучшение химических свойств почвы (известкование кислых и гипсование засоленных), агролесомелиорация [44]. Смежными с мелиорацией областями науки являются рекультивация и охрана земель.

Рекультивация — это восстановление продуктивности нарушенных земель в результате открытого и отчасти закрытого способа добычи полезных ископаемых. Нарушенные земли делятся на две группы: земли с насыпанным грунтом (промышленные отходы, отвалы подземных горных разработок) — земли, разрушенные в результате изъятия грунта, торфа (карьеры, выработанные торфяные месторождения, отвалы при открытых горных работах, провалы на месте подземных разработок). Рекультивация земель состоит из двух этапов: горнотехнического (придание территории формы, пригодной для ее использования, путем планировки отваловвозвращение плодородного грунта) и биологического (восстановление нарушенных земель путем выращивания древесных или сельскохозяйственных культур) [9].

Охрана почв — система мероприятий по предотвращению разрушения, загрязнения, вторичного засоления, а также непроизводительного использования почвы. Основными факторами, вызывающими разрушение почвы, являются водная эрозия, дефляция, а также загрязнение почвы патогенными микроорганизмами, средствами химизации (гербициды, пестициды, минеральные удобрения), тяжелыми металлами, нефтепродуктами, шлаками. Основные способы охраны — очистка и утилизация стоков, промывка почв и организация правильного режима орошения [9].

Все эти три области наук объединяет необходимость после выполнения работ проводить оценку качества их выполнения, включающую оценку физико-механических свойств почв.

Изучение закономерных соотношений между почвой и средой ее формирования в их взаимодействии и развитии называют экологией почв. Изучение закономерностей напряженнодеформированного состояния почвенно-грунтовых тел необходимо для решения прикладных задач сельского хозяйства, дорожного строительства, строительства зданий и сооружений [50- 84]. Основная проблема инженерных изысканий в этом случае состоит в несоответствии друг другу деформационных и прочностных характеристик почв и грунтов, полученных разными методами [46].

Испытаниям почвенно-грунтовых тел лабораторными методами присущи недостатки: небольшие размеры образцов почв и грунта не дают представления о свойствах грунтовой толщи, поэтому отбирают большое количество проб, что увеличивает стоимость и длительность испытаний. Прочность почвенных агрегатов определяется, в настоящее время, путем испытания на одноосное сжатие образца правильной геометрической формы (цилиндра или призмы) или путем разрушения отдельных агрегатов фракций 3.5 мм и 5.7 мм, что требует отделения пробы от массива почвы, следовательно, снижается достоверность определения прочности.

Существующие методы и технические средства не в полной мере отвечают современным требованиям. Менее трудоемкие и более производительные методы, как полевые, так и лабораторные, не дают достоверных результатов и используются только в комплексе со штамповыми испытаниями. Это усложняет их технологию и не дает гарантий достоверности [46]. Учитывая большие размеры пашни, необходимо развивать полевые экспресс-методы, дающие большие массивы надежной информации о свойствах почвы как мощного биогеохимического барьера в заданный момент и об изменении свойств во времени. Барьерные свойства тесно связаны со структурой почвы, важно в процессе мониторинга определить направление деградации почвы [92].

Поэтому новым и перспективным шагом в исследовании эволюции и свойств нарушенных земель является определение инвариантных характеристик почвы и почвообразующих пород на уровне микроструктуры при зондировании (пенетрации) для контроля за состоянием природных компонентов агроландшафта [64].

Актуальность темы

Серьезным сдерживающим фактором в получении высоких урожаев сельскохозяйственных культур является развитие деградаци-онных процессов в агроландшафтах. Под деградацией агроландшафта понимается устойчивое ухудшение параметров его основных компонентов, в частности, физико-механических свойств орошаемых земель, и как следствие, снижение продуктивного потенциала и средообразующей функции [38].

Одной из главных причин обесструктуривания почв является их переуплотнение, возникающее из-за широкого использования энергонагруженной сельскохозяйственной техники и грубого нарушения поливных режимов сельскохозяйственных культур. В результате этого деградируются почвы, ухудшаются их физико-механические и водно-воздушные свойства, что ведет к резкому снижению их плодородия. Исследования [18- 41] показывают, что при одинаковой поливной норме более частый полив сильнее разрушает структуру почвы (практически земледелие ведется на бесструктурных почвах), увеличивается плотность сложения пахотного и подпахотного слоя (плужная подошва). Это снижает водопроницаемость, затрудняет рост корней и ведет к падению урожайности. По данным 2001 года в РФ насчитывается около 10 млн. га обрабатываемых земель с переуплотненными почвами, требующих проведения агромелиоративных мероприятий. Ежегодно эта площадь возрастает на 100 тыс. га. Развитие мониторинга среды обитания направлено на решение прикладных задач по рациональному использованию и сохранению природных ресурсов, оптимизации и устойчивому функционированию агроландшафтов [64].

Актуальность проведения систематических наблюдений (мониторинг) за состоянием мелиорируемых, рекультивируемых и охраняемых земель, в частности, за параметрами физико-механических свойств почв, не вызывает сомнений. Однако часто эти параметры трудно измеримы [19], поэтому разработка нового метода определения физикомеханических свойств почв, как объектов рекультивации и биогеохимических барьеров, является актуальной задачей.

Определение механических характеристик нарушенных земель in situ часто проводится с помощью зондов с коническими наконечниками, внедряемых в почву с поверхности массива [48- 50- 80], позволяющими определить ее «лобовое» сопротивление острию и трение по боковой поверхности [10- 57]. Плоский или клиновидный наконечник позволяет определить модуль общей деформации не только грунта, но и почвы. Зондирование конусом производится параллельно с испытанием почвенно-грунтовых тел штампом и лабораторными определениями характеристик физических свойств, что значительно снижает эффективность зондирования [48]. Пенетрация почв и грунтов клиновидным индентером повышает эффективность зондирования за счет увеличения информативности.

Существующие методы определения прочности почвенных агрегатов требуют отделения пробы от массива почвы, что снижает достоверность определения прочности. Мониторинг земель с помощью пенетрации позволяет оперативно отслеживать изменения прочности и структурности почв и, соответственно, изменения их барьерных свойств, тем самым, решая задачу экологии почв. Пенетрация клином дает результаты, достаточно чувствительные к степени водонасыщенности почвы, что позволяет определить положение гидрохимического барьера, препятствующего смыканию капиллярной каймы с пахотным слоем, а измерение степени водонасыщенности позволяет оценивать и отслеживать изменение состояния почвы в зоне аэрации, где вода находится в капиллярно-подвешенном состоянии, что чрезвычайно важно для предотвращения вторичного засоления почв.

Цель исследований — разработка методики пенетрации почв клиновидным индентером для оперативной оценки свойств и мониторинга нарушенных земель при их мелиорации, рекультивации и охране.

Объектами исследования являются черноземы обыкновенные, суглинки пылеватые и гумусированные.

Предметом исследования является установление взаимосвязи параметров пенетрации с микроагрегатным составом, физическими и механическими характеристиками черноземов обыкновенных и суглинистых почв.

Научная новизна работы состоит в следующем:

— впервые предложено и научно обосновано применение клиновидного индентера для определения комплекса физико-механических характеристик почв, позволяющего оперативно отслеживать изменения их прочности, структурности, барьерных свойств, влияющих на устойчивое функционирование аг-роландшафтов;

— научно обосновано измерение характеристик почв, ранее не определявшихся при пенетрации: показателя структурности, модуля упругости, энергии трещинообразования, предельного сопротивления сдвигу, направления анизотропии прочности;

— впервые установлено циклическое изменение сопротивления почвы и грунта внедрению пенетрометра с клиновидным наконечником.

Практическая значимость работы:

— предлагаемая методика позволяет вести контроль состояния почв и грунтов in situ, сохраняя их естественную структуру, сокращая трудоемкость и длительность единичного испытания, что позволяет сделать испытания более достоверными и массовыми, по сравнению с аналогами;

— предлагаемые метод и техническое средство дают большее число измеряемых параметров для оперативной оценки свойств и мониторинга нарушенных земель: показателя структурности, модуля упругости, энергии трещинообразования, предельного сопротивления сдвигу, направления анизотропии прочности;

— предлагаемый метод контроля и исследования свойств нарушенных земель является чувствительным к изменениям микроструктуры при деградации почв (ее силовым и энергетическим параметрам), что повышает его надежность и оперативность, по сравнению с аналогами.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации докладывались, демонстрировались и обсуждались на: Международных конференциях молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» в 2000 г., 2001 г. и 2003 г. (г.Самара) — Международной научно-практической конференции в 2002 г. (г. Пенза) — Всероссийской научно-практической конференции в 2002 г. (г. Вологда) — Международном Форуме по проблемам науки, техники и образования в 2001 г., 2002 г. (г. Москва) — семинаре аспирантов АДФ КубГТУ в 2002 г. (г.Краснодар) — заседании кафедры кадастра и геоинженерии КубГТУ в 2004 г. (г.Краснодар) — научных семинарах КГАУ в 2004 г. и 2005 г. (г. Краснодар).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ (статей — 7, тезисы докладов-2). Защищаемые положения. На защиту выносятся:

— предложенная методика пенетрации почв клиновидным индентером с малой скоростью и на малых перемещениях, позволяющая увеличить число определяемых характеристик физико-механических свойств почв, по сравнению с известными методиками;

— требования к конструкции и режимам работы технического средства, методу полевого контроля состояния почвы, почвообразующих пород для оперативной оценки свойств и мониторинга нарушенных земель;

— математическая модель реакции клиновидного индентера, алгоритм расчета характеристик физико-механических свойств черноземов обыкновенных и суглинистых почв по результатам пенетрации.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. На основе разработанной математической модели реакции клиновидного индентера при внедрении его в черноземы обыкновенные и суглинистые почвы с различными физическими и механическими свойствами установлено, что скорость изменения реакции изменяется циклически: увеличивается до определенного значения, а затем падает до нуля на малом перемещении клина (0,02 — 0,10 мм). Максимальная скорость изменения реакции имеет разные значения для разных циклов, наименьшее — для циклов первого порядка.

Циклическое изменение реакции грунта вызвано скачкообразным перемещением клина — чередованием упругой и пластической деформации почвы на его гранях, а также ростом трещины перед острием клина. Произведен анализ циклов скорости изменения реакции. Установлено, что при возрастании реакции происходит упругая деформация грунта или почвы, а при убывании — неупругая. На участке упругой деформации по данным пенетрации определяется модуль упругости, на участке неупругой деформации — предельное сопротивление почвы сдвигу, а для циклов порядка выше 1-гоудельная работа трещинообразования.

2. Установлено экспериментально, что траектория трещины в суглинистых почвах перед концом клина отклоняется от его оси симметрии. Угол отклонения зависит от показателя асимметрии клина: чем больше показатель асимметрии, тем больше угол отклонения трещины.

Установлены и другие зависимости. Чем больше показатель асимметрии, тем: больше максимальная скорость изменения реакциибольше доля работы упругой деформациименьше сила реакции почвыменьше затраты механической работы.

3. Определены параметры пенетрации, позволяющие расширить номенклатуру измеряемых характеристик черноземов обыкновенных и суглинистых почв:

— скорость перемещения клина 0,05−2,0 мм/минскорость увеличения силы вдавливания 1−10 Н/минцена деления датчика перемещений 0,005 — 0,02 мм;

— цена деления динамометра 1−5 Нцена деления угломера 0,1 град.

4. Доказано, что число циклов деформации при стандартном погружении клина зависит от микроагрегатного состава почвы: чем больше медианный диаметр микроагрегатного состава, тем больше число ординарных циклов (1-го порядка) на единицу глубины погружения. Испытания образцов почвы показали, что доли работы деформации, отвечающие упругой и неупругой частям, имеют связь с влажностью почвы с коэффициентами корреляции 0,847. 0,870.

5. Доказано, что число циклов деформации и сила сопротивления почвы клину зависят от ее влажности: с увеличением они убывают по экспоненциальной зависимости.

6. Пенетрация клиновидным индентером дает оценку степени водонасыщенности по числу циклов деформации для почв (они имеют меньшую плотность) и оценку плотности по числу циклов деформации для почвооб-разующих пород (они плотнее почв).

7. Зависимости, отмеченные в п.п.4 и 5, позволяют создать экспресс-метод анализа структурности почвы, основанный на экспериментальном определении ее влажности и числа циклов деформации при пенетрации почвы клином.

8. Разработана методика пенетрации почв клиновидным индентером для оперативной оценки свойств и мониторинга нарушенных земель при их мелиорации, рекультивации и охране, построенная на методе точной пенетрации с малой скоростью и на малых перемещениях, с непрерывной регистрацией перемещения клина, его поворота и реакции почвы, а также на закономерных связях параметров пенетрации с влажностью, показателем структурности, модулем упругости, предельным сопротивлением сдвигу, энергией трещинообразования, направлением анизотропии прочности.

9. Расчет экономической эффективности предлагаемой методики оперативного контроля за состоянием земель показал положительное значение ЧДД, равного 6475 рублей (для черноземов обыкновенных) и 1257рублей (для суглинистых почв), при сроке окупаемости 0,1 и 0,2 года, соответственно. Это свидетельствует о том, что применение предлагаемой методики является обоснованным.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ И ГРУНТОВ ПРИ ОХРАНЕ ЗЕМЕЛЬ.

1 Общие положения.

1.1 Метод пенетрации клиновидным индентером применяется для определения значений прочностных и деформационных характеристик почвы и грунта: удельного сопротивления пенетрации, предельного сопротивления сдвигу, удельной работы трещинообразования, модуля упругости, а также направления анизотропии прочности неоднородного массива грунтов.

1.2 Метод пенетрации клиновидным индентером предназначен для получения абсолютных значений характеристик, а также для мониторинга изменчивости массива почв и грунтов по заданной совокупности свойств в пространстве и времени.

1.3 Клиновидный индентер контактирует с почвой и грунтом на плоских гранях. Вдавливание их в почву и грунт до их разрушения происходит упруго на малом перемещении клина. Проскальзывание клина относительно почвы и грунта вызвано пластической деформацией .(сдвигом) слоя почвы и грунта вблизи граней. При образовании трещин отрыва в почве и грунте вблизи граней клина проскальзывание клина увеличивается.

Все три вида кинематической реакции клиновидного индентера наблюдаются при медленном вдавливании его с постоянной скоростью увеличения силы вдавливания и непрерывной регистрации перемещения клина с точностью не более 0,02 мм. Запись перемещения при этом имеет вид ступенчатой кривой, а скорость перемещения имеет циклический характер. Нисходящая ветвь цикла описывает упругую деформацию, восходящая — пластическую. Существенное увеличение скорости деформации в некоторых циклах отражает образование трещин отрыва.

1.4 При вдавливании клиновидного индентера с постоянной скоростью перемещения и непрерывном измерением силовой реакции почвы и грунта наблюдается циклическое изменение силовой реакции почвы и грунта:

— на восходящей ветви цикла происходит упругая деформация;

— на нисходящей ветви цикла — пластическая деформация (сдвиг);

— отрицательные значения скорости изменения силовой реакции отражают образование трещин отрыва.

2 Метод пенетрации клиновидным индентером.

2.1 Испытание почв и грунтов клиновидным индентером (клином) производится на заданной глубине от поверхности массива. До заданной глубины индентер погружается вдавливанием в режиме Р — со скоростью до 1,5 м/мин.

2.2 Вдавливание осуществляется посредством жесткой штанги, размеры сечения которой меньше размеров основания клина. Клин закрепляется на штанге жестко и не имеет возможности перемещения и вращения относительно штанги.

2.3 В режиме Р измеряются глубина погружения клина U, м, и сила вдавливания N, Н.

2.4 На заданной глубине клин освобождается от связей, препятствующих его перемещению вдоль оси штанги и повороту в плоскости, проходящей через ось штаги перпендикулярно ребру клина.

Вдавливание клина на заданной глубине производится в режиме 77 при скорости перемещения 0,05.5 мм/мин относительно штанги.

2.5 В режиме 77 измеряются:

— приращение перемещения клина за один цикл деформации Ди = Дие+ Диг, где Дие перемещение на отрезке упругого сопротивления, Диг — перемещение на отрезке пластической деформации;

— изменение силы вдавливания AY = AYe +AYr, где AYe — приращение силы на отрезке упругого сопротивления, AYr — приращение силы на отрезке пластической деформации;

— угол поворота клина 5 на отрезке Aur.

3 Расчеты характеристик почв и грунтов.

3.1 По таблице результатов пенетрации строится график зависимости скорости изменения реакции от перемещения клина «AY/ Аи — и», где AY — приращение вдавливающей силы в одном цикле деформации, и и Аи — полное перемещение клина на заданной глубине и его приращение за один цикл, соответственно.

3.2 С помощью таблицы и графика определяются значения приращения AYe, Aue, Aur, далее рассчитывают:

— удельное сопротивление грунта (почвы) вдавливанию клина по формуле: AY * cos? * 10 3 R — —.

ДО2.

— модуль упругости грунта (почвы) по формуле:

1) д со * vcos, а * (l — у2)* AY е * cos 6 j2Bh * Аиа ' (2).

— предельное сопротивление грунта (почвы) сдвигу по формуле: h*B удельную работу трещинообразования грунта (почвы) по формуле: 2(l + v)*ry* AYe*cos 8 * (Аие) °Y ~ Е*2В*Аи.

3) где R — удельное сопротивление грунта (почвы) вдавливанию клина, кПа;

Ее — модуль упругости грунта (почвы), МПат5 — предельное сопротивление сдвигу на участке возрастания силы сопротивления грунта (почвы), кПаау — удельная энергия трещинообразования на участке возрастания л силы сопротивления грунта (почвы), Дж/м — to — коэффициент, зависящий от отношения длины грани клина к его толщине ((c)=h/(B*cosa) — h — высота треугольной части клина, контактирующей с грунтом (почвой), мм;

В — толщина клина, ммa — половина угла заострения клина, град.- v — коэффициент поперечной деформации почвы или грунта (Пуассона);

AYe — приращение циклически изменяющейся силы сопротивления грунта (почвы) на участке ее возрастания, Н- 8 — угол поворота клина, град.;

Аие и Aur — приращение перемещения клина на участке возрастания (снижения) силы сопротивления грунта (почвы), соответственно, мм.

4 Оценка механических свойств массива грунта.

4.1 Оценка механических свойств массива почвы и грунта производится путем статистической обработки результатов в каждой точке пенетрации на заданной глубине, а затем путем обобщения результатов обработки для разных скважин на исследуемой площадке.

4.2 Итогом пенетрации массива почвы и грунта являются характеристики пространственной изменчивости сдвиговой прочности, деформируемости, тре-щиностойкости и направления анизотропии прочности с оценкой погрешности определения всех значений.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Автоматизированная установка для лабораторных испытаний грунтов на срез УСГ-А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. НТ 77 ТО. Краснодар: СевКавТИСИЗ, 1990.- 45 с.
  2. В.Н. Определение характеристик напряжение-деформация почвы в стабилометре и одометре / В. Н. Агафонов // Сб. научн. тр./ ВИМ. — 1988. -Т.118.
  3. Н.Н. О вычислении предельного напряжения сдвига дисперсных систем в опытах с коническим пластометром / Н. Н. Агранат, М.П. Воларо-вич // Коллоидный журнал. 1957. — Т. XIII. — № 1.
  4. Аль-Ашкар Хусейн. Совершенствование пенетрационного метода определения механических характеристик грунтов: Автореф. дис.. канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 1994. — 22 с.
  5. В.Г. Исследование прочности песчаных оснований / В. Г. Березанцев, В. А. Ярошенко, А. Г. Прокопович, В. Ф. Разоренов, Н. Н. Сидоров // Тр. ин-та / ЦНИИ трансп. стр-ва, Москва. 1958. — Вып. 28.
  6. В.Г. Расчет оснований сооружений: Пособие по проектированию. — М.: Высшая школа, 1970.
  7. П.О. К вопросу определения пределов пластичности грунтов методом конуса / О. П. Бойченко // Уч. зап. ЛГУ № 209. 1956. — № 7.
  8. П.О. Определение пределов пластичности и консистенции глинистых грунтов методом конуса. Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1964. -48 с.
  9. B.C. Охрана почв: Словарь-справочник. 2-е изд., перераб. и доп. — Мн.: Университетское, 1989. — 159 с.
  10. Г. К. Динамическое и статическое зондирование грунтов в инженерной геологии. -М.: Недра, 1964. -164 с.
  11. И. Бондарик Г. К., Царева A.M., Пономарев В. В. Текстура и деформация глинистых пород. -М.: Недра, 1975. 168 с.
  12. А.Ф., Корчагина З. А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. -3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1986. -416 с.
  13. В.Р. Общее земледелие с основами почвоведения. М., 1931. -370 с.
  14. В.А., Свистунов Ю. А., Котов В. Н. Прочность и устойчивость кротовой оросительной сети: Учебное пособие. Краснодар: КГАУ, 2000. -116с.
  15. С.С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высшая школа, 1978.
  16. С.С. О физической сущности процессов деформирования и разрушения глинистых грунтов / С. С. Вялов, Н. К. Пекарская, Р. В. Максимяк // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1970. № 1. — С. 7−9.
  17. С.С. Оценка несущей способности связных грунтов по величине вдавливания сферического штампа / С. С. Вялов, Н. А. Цытович // Доклады АН СССР.- 1956.-Т. III.-№ 6.
  18. И.М. Влияние режима орошения на свойства чернозема типичного и урожайность лука/ И. М. Габбасова, Б. Н. Батанов, P.P. Сулейманов, С. А. Юнусов, Р. Н. Ситдиков, А.В. Комиссаров// Мелиорация и водное хозяйство. 2004. — № 3. — С. 18−20.
  19. А.И. Система математических моделей расчетного мониторинга мелиорируемых земель/ А. И. Голованов, В. В. Шабанов // Мелиорация и водное хозяйство. 2004. — № 3. — С.46−48.
  20. М.Н. Механические свойства грунтов. М.: Стройиз-дат, 1971. — 368 с.
  21. М.Н. Механические свойства грунтов: Напряжено-деформативные и прочностные характеристики. М.: Стройиздат, 1979. — 304 с.
  22. М.Н. Методика определения длительной прочности грунтов / М. Н. Гольдштейн, С. С. Бабицкая // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1959. — № 4. — С. 11−14.
  23. М.Н. О длительной прочности связных грунтов / М. Н. Гольдштейн, С. С. Бабицкая // Вопросы геотехники. 1964. — № 7. — С.44—56.
  24. М.Н. Методика испытания грунтов на ползучесть и длительную прочность / М. Н. Гольдштейн, С. С. Бабицкая, В. А. Мизюмский // Вопросы геотехники. 1962. — № 5.
  25. М.Н., Царьков А. А., Черкасов И. И. Механика грунтов, основания и фундаменты: Учебник для вузов ж.-д. трансп. М.: Транспорт, 1981.-320 с.
  26. И.М. Исследование глинистых пород при помощи конического пластометра / И. М. Горькова // Коллоидный журнал. 1956. — Т. XVIII.
  27. И.М. Физико-химические исследования дисперсных осадочных пород в строительных целях. М.: Стройиздат, 1975.
  28. ГОСТ 20 069–81. Грунты. Метод полевого испытания статическим зондированием. -М.: Изд-во стандартов, 1981. 12 с.29- ГОСТ 25 100–95. Грунты. Классификация. М.: Изд-во стандартов, 1995.- 24 с.
  29. ГОСТ 20 522–96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. -М.: Изд-во стандартов, 1996. 22 с.
  30. И.Ю. Микростроение лессовых пород. М.: МАИК Наука/Интерпериодика, 2001. -147 с.
  31. Ю.Н. Определение физических свойств водонасыщенных грунтов с помощью пенетрационно-геофизических методов (на примере Херсонской области): Автореф. дис.. канд. геол.-минералогич.наук. Одесса, 1991. — 16 с.
  32. В.В. Компрессионные испытания глинистых грунтов постоянно возрастающей нагрузкой: Автореф. дис.. канд. техн. наук. -М., 1994. -22 с.
  33. В.В. Особенности поведения глинистых грунтов при сжатии постоянно возрастающей нагрузкой / В. В. Денисенко, П. А. Ляшенко, Б. А. Снежкин // Тр. ин-та / Гидропроект. 1990. — Вып. 143.
  34. А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1968.
  35. Р.И., Королев В. А. Электроповерхностные явления в глинистых породах. -М.: Изд-во МГУ, 1988. 177 с.
  36. Н.А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы его изучения. -М.: Изд-во АН СССР, 1958.
  37. Л.В. Восстановление природно-ресурсного потенциала аг-роландшафтов комплексными мелиорациями// Мелиорация и водное хозяйство. -2004.- № 5. С.32−35.
  38. Н.И., Сакун В. А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М.: Колос, 1994. — 751 с.
  39. Я.Л. Прочность и длительная прочность глинистых грунтов / Я. Л. Коган, В. А. Иоселевич // Основания, фундаменты и механика грунтов. -1961.- № 5.-С. 19−20.
  40. Ф.И. Теория и методы изучения почвенного покрова. -М.: Геос, 2003.-535 с.
  41. ., Санглера Г. Механика грунтов: Пер. с фр. -М.:Стройиздат, 1981.
  42. Концепция развития почвообрабатывающих машин и агрегатов до 2005 года.-М., 1994.
  43. Э.В. Испытание грунта пенетрометром / Э. В. Кравченко // Актуальные проблемы современной науки: Тез. докл. Международ, конф., сент. 2000 г. Самара, 2000. — С. 94.
  44. Э.В. Определение прочности грунта / Э. В. Кравченко, П. А. Ляшенко // Актуальные проблемы современной науки: Тез. докл. Международ, конф., сент. 2001 г. Самара, 2001. — С. 186.
  45. Э.В. Внедрение клиновидного зонда в глинистый грунт / Э. В. Кравченко, П. А. Ляшенко // Международный Форум по проблемам науки, техники и образования: Сб.науч.тр. М., 2001. -Т.З. — С. 152−154.
  46. Э.В. Сопротивление структуры глинистого грунта внедрению жесткого зонда / Э. В. Кравченко // Горный информ.-аналитич. бюллетень. -2002.
  47. Э.В. О методах испытания грунтов с постоянной скоростью нагружения / Э. В. Кравченко, П. А. Ляшенко, В. В. Денисенко // Международный Форум по проблемам науки, техники и образования: Сб.науч.тр. — М., 2002. Т.З. — С. 133 -135.
  48. Э.В. Метод пенетрации грунта с постоянной скоростью нагружения клиновидного наконечника/ Э. В. Кравченко, П. А. Ляшенко// Сб.науч.тр./ КубГТУ. Краснодар, 2004.
  49. Краткий энциклопедический словарь: В 2 т./ Сост. А. П. Горкин. М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. — 2 т.
  50. .И. Исследование и разработка методов определения относительной просадочности и коэффициента фильтрации лессовых грунтов статическим зондированием: Автореф. дис. канд. техн. наук. -М., 1975. -24 с.
  51. .И. Экспериментально-теоретические исследования и разработка метода зондирования в инженерной геологии: Автореф. дис.. д-ра техн. наук.-М., 1991.-40 с.
  52. .И. О корректности данных статического зондирования грунтов / Б. И Кулачкин, А. И. Радкевич, Ю. В. Александровский, Б. С. Остюков, Е. В. Каширский // Реконструкция городов и геотехническое строительство: Интернет-журнал. — 2001. № 4.
  53. JI.И. Способ прямого определения пластичности глинистых пород / И. Л. Кульчицкий // Разведка и охрана недр. 1991. — № 3. — С.32 -34.
  54. Л.И., Усьяров О. Г. Физико-химические основы формирования свойств глинистых пород. М.: Недра, 1981. -178 с.
  55. И.В. Обоснование и разработка пенетрационного экспресс-метода контроля степени увлажнения глинистого грунта при сооружении земляного полотна автомобильных дорог: Автореф. дис.. канд. техн. наук. -М., 1999. -26 с.
  56. П.А. Микроструктурная деформируемость глинистых грунтов. Краснодар: Изд-во КубГАУ, 2001. — 123 с.
  57. П.А. Расчет осадки оснований по результатам компрессионных испытаний постоянно возрастающей нагрузкой / П. А. Ляшенко, В. В. Денисенко // Сб.науч.тр. / РИСИ. Ростов-на-Дону, 1990.
  58. П.А. О критерии выбора скорости нагружения грунтов при компрессионных испытаниях постоянно возрастающей нагрузкой /П.А. Ляшенко, В.В. Денисенко- КубГТУ. Краснодар, 1993. — 5 с. — Деп. во ВНИИНТПИ- № 11 393.
  59. Ю.А. Концептуальные аспекты эколого-мелиоративного функционирования и развития агроландшафтов / Ю. А. Мажайский, А. В. Резникова // Мелиорация и водное хозяйство. 2004. — № 1. — С. 16−18.
  60. В.Н. Исследование и разработка методов статического зондирования грунта для свайных фундаментов: Автореф. дис.. канд. техн. наук. Днепропетровск, 1980. — 24 с.
  61. Н.Н. Длительная устойчивость и деформация смещения подпорных сооружений. М.: Энергия, 1968.
  62. С.Р. О влиянии длительности испытания на сопротивление грунтов сдвигу / С. Р. Месчян //ДАН АрмССР. 1961. — Т.32. -№ 1. — С.31 — 36.
  63. С.Р. Начальная и длительная прочность глинистых грунтов. — М.: Недра, 1978.-207 с.
  64. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М.: МСХ и ПРФ, 1998. — 219 с.
  65. К.Г. Влияние длительности распашки на прочность почвенных агрегатов/ К. Г. Моисеев, И. А. Романов // Почвоведение. 2004. — № 6. — С.694−701.
  66. С.В., Чудновский А. Ф. Физика почвы. М.: Наука, 1967. —583 с.
  67. В.И. Природа прочностных и деформационных свойств глинистых пород. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. 235 с.
  68. В.И., Соколов В. Н., Румянцева Н. А. Микроструктура глинистых пород. М.: Недра, 1989. -211с.
  69. Д.В. Зондирование в сложных геологических и экологических условиях: Автореф. дис.. канд. техн. наук. -М., 2000. -26 с.
  70. В.П. Полевые испытания деформационных свойств грунтов методом контролируемых перемещений / В. П. Писаненко, С. Н. Лавров // Известия высших учебных заведений. Сер. Строительство и архитектура. -1990.- № 5. — С.130−133.
  71. А.И. Разработка методики применения статического зондирования для оценки территорий со сложными инженерно-геологическими условиями: Автореф. дис.. канд. техн. наук. -М., 1995.-26 с.
  72. В.Ф. Определение консистенции, влажности и границ пластичности по результатам пенетрации / В. Ф. Разоренов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1962. — № 2.
  73. В.Ф. Определение строительных свойств грунтов методами пенетрации и вращательного среза. Киев, 1966.
  74. В.Ф. Пенетрационные испытания грунтов. М.: Стройиз-дат, 1968.-240 с.
  75. В.Ф. Пенетрационные испытания грунтов: Теория и практика применения. 2-е изд., пераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1980. — 248 с.
  76. О.Г. Физика почв: Практическое руководство. — JL: Изд-во Ленингр. ун-та, 1983. — 196 с.
  77. П.А. О методе погружения конуса для характеристики структурно-механических свойств пластично-вязких тел / П. А. Ребиндер, Н. А. Семененко // Докл. АН СССР. Т. XIV. — № 6.
  78. В.А. Методы определения составляющих деформации поч-вогрунтов при гидростатическом и одометрическом нагружении. М.: ВИМ, 1993.-23 с.
  79. В.А. Распределение нормальных напряжений в средах с различными характеристиками / В. А. Русанов, П. Н. Джура // Сб. научн. тр./ ВИМ. 1988. -Т.118.
  80. В.А. Деформативные характеристики дерново-подзолистой и черноземной почв, определенные в приборе трехосного сжатия / В. А. Русанов, А. В. Искрин, Л. В. Килькинова, А.Г. Шубников// НТБ ВИМ. 1992. — Вып. 83.
  81. И.Б. Общая методология и практические методы применения статического зондирования грунта для проектирования свайных фундаментов" на соискание ученой степени: Автореф. дис. д-ра техн. наук. Пермь, 1993. -44 с.
  82. А.В. Расчет свайных оснований по результатам полевых исследований грунтов: Автореф. дис.. канд. техн. наук. Л., 1990 — 24 с.
  83. Ю.Д., Абликов В. А., Трубилин Е. И. Лабораторные и расчет-но-графические работы по основам теории и расчета рабочих органов сельскохозяйственных машин: Методика выполнения. Краснодар: КГАУ, 1993. -66 с.
  84. Е.М. Инженерная геология. М.: Изд-во МГУ, 1982. — 248 с.
  85. Е.Б. Микроморфометрические типы строения порового пространства и пахотных суглинистых почв/ Е. Б. Скворцова, Н. В. Калинина // Почвоведение. 2004. — № 9. — С.1114−1125.
  86. Ю. А. Водонасыщенные откосы и основания. — Минск: Высшая школа, 1975. 400 с.
  87. Д. Основы механики грунтов. -М.:Госстройиздат, 1960.-298 с.
  88. К., Пек Р.Б. Механика грунтов в инженерной практике: Пер. с англ.-М.: Госстройиздат, 1958.- 608 с.
  89. Н.Б. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов. -М.: Химия, 1988. 256 с.
  90. В.И. Пенетрационно-каротажные методы. М.: Недра, 1969.
  91. Н.Я., Васильев Ю. М. Прочность, устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог. М.:Транспорт, 1975. — 240 с.
  92. Р. Математическая теория пластичности. М.: Гостехтеориз-дат, 1956.-407 с.
  93. Н.А. Механика грунтов (краткий курс): Учебник для вузов. 3-е изд., доп. — М.: Высшая школа, 1979. -272 с.
  94. К.Ш. Проведение исследований грунтов оснований сооружений в сложных фунтовых условиях / К. Ш. Шадунц, Е. Д. Осенняя, П.А. Ля-шенко //Совершенствование лабораторных методов исследований грунтов: Сб. республ. совещ. -1977.
  95. А.Г. Поведение структурно-неустойчивой среды при на-гружении в условиях сдвигового деформирования / А.Г. Шашкин// Реконструкция городов и геотехническое строительство: Интернет-журнал. 2001. — № 4.
  96. Ю. А., Котляров Н. С., Терпелец В. И. Охрана почв и рекультивация земель Северо-Западного Предкавказья: Учебное пособие. — Краснодар: Советская Кубань, 2000. 208 с.
  97. Aboshi Н., Joshikumi Н., Maruyama S. Constant loading rate consolidation test // Soils and Foundations. 1970, v. 10, № 1. — P.43- 56. (англ.).
  98. Almeida, M.S.S., Parry, R.H.G. Small cone Penetrometer Tests and Pie-zocone Tests in Laboratory Consolidated Clays // Geotechnical Testing gournal. — 1985, v.8, № 1. — P. 14−24. (англ.).
  99. Barentsen P. Short description of a field-testing method with cone-shaped sounding apparatus, Proc. Intern. Conf. Soilmech., Cambridge, Mass. 1936, vol. I — P. 7−10. (англ.).
  100. Crawford С. B. Interpretation of the Consolidation Test // Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE. September, 1964, v. 90, N SM5. -P. 87−102. (англ.).
  101. Crawford С. B. On the importance of rate of strain in the consolidation test // Geotech. Test. J. 1988, v. l 1, N1. -P.60−62. (англ.).
  102. De Beer E.E., Goelen E., Heynen W.I. and Joustra A. Cone Penetration Test. Proceedings of the First International Symposium on Penetration Testing.-1988. (англ.).
  103. Fay К. F., Cotton C.E. Constant- rate-of loading (CRL) consolidation test // Consolidation of Soils: Testing and Evaluation (Symposium, Ft. Lauderdale, Florida, 24 January, 1985). Philadelphia, 1986. — P. 236−256. (англ.).
  104. Harison J. A. Using the BS cone penetrometer for the determination of the plastic limit of soils // Geotechnique. 1988, v.38, № 3. — P. 433 — 438. (англ.).
  105. Kamenov В., Feda J. Strain Rate Analysis of Soils // Tenth International Conference (Stockholm, 15−19 June, 1981). — Rotterdam, 1981, v.l. — P. 665 668. (англ.).
  106. Larsson R., Salfors G. Automatic continuous consolidation testing in
  107. Sweden // Consolidation of Soils: Testing and Evaluation (Symposium, Ft. Lauderdale, Florida, 24 January, 1985). Philadelphia, Pa, 1986. — P. 299−328. (англ.).
  108. Lee K. Consolidation with Constant Rate of Reformation // Geotechnique. -June 1981, V.31.-P. 295−329. (англ.).
  109. Leroueil S., Kabbaj M. General discussion on consolidation theory and testing // Consolidation of Soils: Testing and Evaluation (Symposium, Ft. Lauderdale, Florida, 24 January, 1985). Philadelphia, Pa, 1986. — P. 719−723. (англ.).
  110. Leroueil S., Kabbaj M., Tavenas F., Bouchard R. Stress-strain- strain raterelation for the compressibility of sensistive natural clays // Geotechnique. 1985, v.35, N2. — P. 159−180. (англ.).
  111. Optimising ground investigation. Garston. — 2002. — 8p. (англ.).
  112. Reches Z. Networks of shear faults in the field and in experiments, Fragm., Form and Flow Tract. Media, Proc. F. Conf., 1986. (англ.).
  113. Schiffman R.L. Consolidation of Soil Under Time-Dependent Loading and Varymy Permeability // Proceedings of the Highway Research Board. 1958, v.37.-P. 584−617. (англ.).
  114. Schiffman R.L. Finite and Infinitesimal strain Consolidation // Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE. February, 1980, v.106, N QT2. (англ.).
  115. Smith R.E., Wahls H.E. Consolidation Under Constant Rate of Strain // Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE. March, 1969, v. 95, N SM2. — P. 519−539. (англ.).
  116. Statents Jarnvagars geotekniska Commission, 1914−1922. Slutbetankande, 31 maj 1922, Stockholm.
  117. Terzaghi K. The bearing capacity of pile foundations, (in German), Bau-technik, 1930, H.31 and 34. (англ.).
  118. Umecchara Y., Zen K. Constant Rate of Strain Consolidation for Very Soft Clayey Soils // Soils and Foundations. June 1980, v.20,№ 2. -P.79−95. (англ.).
  119. Vallejo L.E. Fissure Parameters in Stiff Clays under Compression // J. Geotechn. Engineer. 1990, v. 115, № 9. — P. 1303−1317. (англ.).
  120. Wissa A.E.Z., Christian I.T., Davis E.N., Hetlerg S. Analysis of Consolidation at Constant Strain Rate // Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE. October 1971, v. 97, N SM 10. — P. 1393−1413. (англ.).
  121. Wood D.M., Wroth C.P. The use of the cone penetrometer to determine the plastic limit of soils // Ground Engineering. 1978, v. 37. (англ.).
  122. Zalesky J., Vanicek I., Stastny J. Oedometric test with continuous loading // Proceedings of the sixth Budapest Conference on Soil Mechanices and Foundation Engineering (Budapest, 2−5 October. 1984). Budapest, 1984. — P. 297−304. (англ.).
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!