Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Влияние режима нагружения на деформирование мерзлых грунтов

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Влияние режима нагружения на деформирование мерзлых грунтов"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ииени М. В. ЛОМОНОСОВА

рГБ ОД

ГЕОЛОГИЧЕСКИИ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

ЦЫРЕНДОРЖИЕВА Мэдэгма Данзановна

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА НАГРУЖЕНИЯ НА ДЕФОРМИРОВАНИЕ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

Специальность 04.00.07 инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

МОСКВА - 1994

Работа выполнена на кафедре геокриологии геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук,

Л.Т. Роман

Официальные оппоненты - доктор геолого-минералогических наук,

профессор Б.А. Савельев

- кандидат технических нак,

Р.В. Максимяк

Ведущая организация - Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве НПО "Стройизыскания" Госстороя России (ПНИИС)

Защита диссертации состоится октября 1994 года в 17

час. мин. на заседании специализированного совета по

иженерной геологии и мерзлотоведению К 053.05.06 в Московском государственном университете им. М.В, Ломоносова по адрасу^ Москва, Воробьевы горы, МГУ, Геологический факультет, ауд. £>0а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ, зона "А", 6-этаж.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатями, просим присылать по адресу: 119899 Москва, Воробьевы горы, МГУ, Геологический факультет, ученому секретарю совета.

Автореферат разослан 21 октября 1994 года.

Ученый секретарь специализированного совета К 053.05.06

ВВЕДЕНИЕ

Изучение особенностей деформирования мерзлых грунтов 1 при различных механических воздействиях имеет большое значение для расчета устойчивости фундаментов сооружений . При этом важной задачей является определение длительных деформаций мерзлых грунтов, сопоставимых со сроком службы сооружений.

В настоящее время благодаря работам H.A. Цытовича, С. С. Вялова, Ю.К. Зарецкого, С.Э. Городецкого, Н.К. Пекарской, А.Г. Бродской, Б.П. Шушериной, JI.T. Роман, Э.Д. Ершова, Б.А. Савельева и др., а также зарубежных исследователей: Andersland, Ladany, Carbee, Fish, Roggensak, Morgenstern и др. накоплен большой экспериментальный материал и сделаны теоретические обобщения о характере и закономерностях деформирования мерзлых грунтов в зависимости от различных факторов и разработаны методы прогноза дли-тельной деформации.

Как правило, существующие прогнозные методы основаны на использовании технических теорий ползучести или кинетических представлений о процессе разрушений. Они предполагают, что экспериментально установленные закономерности деформирования является неизименными в течение всего прогнозного времени. Подобнее допущение может приводить к существенным ошибкам в расчетах. Поэтому необходимо изучать особенности деформирования мерзлых грунтов в зависимости от целого комплекса факторов, влияющих на ползучесть : состава и свойств грунтов, их температуры, вида напряженного состояния, режима нагружения, величины и времени воздействия нагрузки.

Целью настоящей работы является изучение влияния режима нагружения при штамповых и сдвиговых испытаниях на деформирование мерзлых грунтов и протекающие при этом структурно - текстурные преобразования для прогноза длительной деформации.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи;

- разработать методику исследований деформирования мерзлых грунтов при различных режимах нагружения для штамповых и сдвиговых испытаний, включая изучение структурно - текстурных преобразований;

- выявить закономерности деформирования мерзлых грунтов в зависимости от режима нагружения при различных значениях

параметров, влияющих на ползучесть (состав и свойства грунтов, температура, напряжение);

- изучить особенности структурно текстурных преобразований мерзлых грунтов при ступенчатом и однократном приложении нагрузки;

- сопоставить результаты прогноза длительной деформации мерзлых грунтов в условиях ступенчатого иоднократного нагружения по различным расчетным методикам.

Научна^ новизна заключается вследующем:

1. Разработана комплексная методика исследований деформирования мерзлых грунтов, состоящая из штанповых и сдвиговых испытаний при ступенчатом и однократных режимах нагружения, а также исследования протекающих при этом структурно - текстурных преобразований.

2. Установлено влияние режима нагружения на деформирование мерзлых грунтов при различных видах испытаний. Показано, что ступенчатое нагружение приводит к меньшему на 20-30% значению общей деформации по сравненниею с данными испытаний при однократном приложении нагрузки. При этом большое влияние оказывают состав и свойства грунтов, а также температура, давление и количество ступеней нагружения.

3. Выявлены особенности структурно - текстурных преобразований в мерзлых грунтах при ступенчатом и однократном приложении нагрузки. Режим нагружения оказывает влияние на сепень уплотнения грунта, дифференциацию ледяной и минеральной состовляющих грунта, на развитие физико - химических процессов.

4. Показано, что при использовании расчетных методов длительных деформаций мерзлых грунтов необходимо учитывать влияние режима нагружения. Наряду с применением общепринятых прогнозных расчетов показано возможность использования методов напряженно - и температурчо - временных аналогий.

5. Предложены способ повышения несущей способности мерзлых грунтов как оснований сооружений посредством их предпостроечного уплотнения ступенчато - возрастающей нагрузкой и конструктивное предложение по его осуществлению.

Практическая значимость работы. Разработанная комплексная методика исследований мерзлых грунтов, включающая в себя как изучение механических и физико - химических процессов при реформировании грунтов, так ипрогнозные расчеты может быть

использовано при исследовании мерзлых грунтов на стадии инженерных изысканий.

Даны практические предложения о повышении несущей способности

фундаментов сооружений ступенчатой нагрузкой.

Личный вклад автора

В ходе исследований автором самостоятельно были освоены методы по изучению процесса деформирования при разных режимах нагружения и структурно-текстурных преобразований. Лично проведено около 200 штамповых и сдвиговых испытаний мерзлых грунтов как кратковременных, так и длительностью от 1 до 30 суток при различных температурных условиях от -2° до -12°С, выполнено более 150 определений плотности и влажности грунтов. Для изучения преобразования микростроения мерзлых грунтов а процессе деформирования сделано и проанализировано около 60 реплик. Изменение структуры порового пространства было изучено на 14 образцах.

Апробация работы. Основные положения диссертации апробированы на XVIII, XIX научных конференциях аспирантов и молодых ученых геологического факультета МГУ (Москва, 1990, 1991 г), а также на заседании Научного Совета по криологии Земли (Пущино, 1994 г).

За время работы по данной теме автором опубликовано 3 научных статьи, 1 статья находится в печати.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести

В основу работы положены результаты экспериментальных исследований, выполненных в период обучения в очной аспирантуре кафедры геокриологии геологического факультета МГУ в 1990 -1994 гг. под руководством доктора геолого-минералогических наук Л.Т. Роман, которому автор выражает глубокую признательность.

Также автор приносит искреннюю благодарность доктору геолого-нинералогических наук Э.Д. Ершову, кандидату геолого-минералогических наук Ю.П. Кулешову, кандидату геолого-минералогических наук Е.М. Чувилину за полезные советы и постоянное внимание, кандидату reoлого-минералогических наук Л.В. Шевченко; С.С.

мерзлых грунтов посредством

предпостроечного нагружения

Волохову. В.И. Артюшиной, A.A. Громыко, |В.А. Пряхину| за помощь, оказанную в проведении опытов и обработки результатов.

ГЛАВА 1. Современные представления о деформируемости мерзлых грунтов и методах пргноза их длительной деформации при различных режимах нагружения.

Существующие представления о характере и закономерностях деформирования мерзлых грунтов в зависимости от различных факторов (температура, напряжение, время и т.д.) базируются на экспериментальных и теоритических исследованиях таких ученых как H.A. Цытович, С.С. Вялов, Ю.К. Зарецкий, С.Э. Городецкий, Н.К. Пекарская, А.Г. Бродская, Е.П. Шушерина, С.Е. Гречищев, Р.В. Максимяк, М.Э. Слипак, A.B. Брушков и др., а также Ladany, Fish, Andresland, Anderson и др.

Вопросу влияния режима нагружения на деформируемость немерзлых дисперсных грунтов посвящены исследования Р. Хефели, Д. Троллопа и К. Чена, С.Р. Месчана, В.В. Жихович, М.Н. Гольдштейн, С.С. Бабицкой, С.С. Вялова , Н.К. Пекарской. В отношении мерзлых грунтов такие исследования немногочисленны и представлены работами С.С. Вялова, Н.К. Пекарской, Р.В. Максимяк, В.Н. Разбегина, A.B. Садовского, Е.П. Шушериной, O.A. Кондаковой, A.B. Надеждина, В.А. Сорокина, Ю.В. Кулешова, Andersland.

Структурно - текстурные преобразования мерзлых грунтов под действием механической нагрузки рассматривались в работах С.С. Вялова , Р.В. Максимяк, Э.Д. Ершова, Е.П. Шушериной, О.С. Конно-вой, В.Д. Ершова, Roggensak, Morgenstern. Вопрос же о влиянии режима нагружения на развитие физико - химических процессов под нагрузкой остается практически не изученным.

Для прогноза длительной деформации грунтов в настоящее время используются различные теории ползучести. Одной из наиболее распространенных является теория стфрения. В последнее время для прогноза длительной деформации широко внедряется метод временных аналогий (J1.T. Роман) .Однако, перечисленные расчетные методы не учитывают особенностей однократного и ступенчатого нагружений.

Таким образом влияние режима нагружения на длительное деформирование мерзлых грунтов недостаточно изучено. Это касается не только оценки воздействия различных факторов на величину деформации, но и на особенности протекания физико - химических

процессов в мерзлых грунтах при ползучести. Необходима разработка расчетных методов определения длительной деформируемости мерзлых грунтов, учитывающих режим нагружения. Перечисленные аспекты данной проблемы явились исходными предпосылками для постановки и выполнения настоящих исследований.

ГЛАВА 2. Характеристика исследуемых грунтов и методика подготовки образцов

Исследования проводились на грунтах разного генезиса, возраста, состава. Грунты представлены: аллювиальной супесью (а1У, г. Якутск), элювиальной мономинеральной глиной каоли-нитового состава (еР, г. Глуховец), полиминеральной морской глиной (тС, г. Гжель), а также были проанализированы опытные данные, полученные Е.П.Шушериной на следующих грунтах: лагунно-морской песок (1т11-П1, г.Лабытнанги), покровный суглинок (ргИ1-1\7, г.Лабытнанги ), делювиальный суглинок (йГУ, г. Усть-Илимск).

Эксперименты проводились на образцах нарушенного сложения. Подготовка образцов к экспериментам производилось по методикам, разработанным на кафедре геокриологии МГУ. Образцы готовились путем растирания сухого грунта, увлажнения его дистилированной водой, уплотнения, охлаждения до о" С и дальнейшего промораживания в специальных формах при температуре - 25° С что обеспечивало формирование в образцах заданной криогенной текстуры.

ГЛАВА 3. Методика экспериментальных исследований.

Методика экспериментальных исследований включала в себя изучение процесса деформирования мерзлых грунтов при штамповых и сдвиговых испытанияз в условиях однократного иступенчатого нагружения, изучение изменения физических свойств грунтов и структурные исследования.

Штамповые испытания проводились вдавливанием плоского штампа с возможностью ограниченного бокового расширения. Для испытаний мерзлых грунтов на сдвиг использовались приборы ПРС конструкции НИИ оснований. Все механические испытания проводились по стандартной методике согласно ГОСТ 24586-81. При ступенчатом нагружении каждая ступень нагрузки задавалась как определнная

доля от условно-мгновенной прочности грунта при данной температуре и выдерживалась до условной стабилизации деформаций. Критерием стабилизации деформаций являлось приращение деформаций не более 0,01 мм за 12 ч.

Интервал используемых температур составлял от -2° до -12° С. Измерение температуры в образце грунта проводилось при помощи медь-константановых термопар. Продолжительность экспериментов была различной и изменялась от нескольких секунд при определении условно-мгновенной прочности до 30 суток.

Для исследования структурно - текстурных преобразований в мерзлых грунтах под нагрузкой готовились образцы-близнецы. До и после опыта проводился отбор проб для определения влажности плотности, изучения криогенного строения с помощью реплик на оптическом микроскопе, а также для исследования структуры порового пространства методом ртутной порометрии на приборе фирмы "Carlo ЕгЪа Instruments". Влажность гпрделялась весовым способом, плотность - методом взвешивания в нейтральной жидкости.

Полученные параметры деформирования , изменения температуры под нагрузкой, данные об изменении физических свойств, структурно - текстурные характеристики подвергались комплексному рассмотрению и анализу.

ГЛАВА 4. Особенности деформирования мерзлых грунтов в зависимости от режима нагружения.

Наоснове экспериментальных данных и анализа литературных источников было установлено влияние режима нагружения (ступенчатое и однократное приложение нагрузки) на деформирование мерзлых грунтов. В работе показано, что режим нагружения оказывает существенное влияние на деформирование мерзлых грунтов независимо от вида испытания: одноосное сжатие, сдвиг, компресия, вдавливание плоского штампа. На рис. 1 приведены характерные кривые ползучести мерзлых грунтов, испытанных на сдвиг и вдавливание штампа при ступенчеатом и однократном нагружении. При ступенчатом нагружении в мерзлых грунтах развиваются деформации на 20-30% меньшие, чем деформации вызванные равной по величине, но однократно приложенной нагрузкой (рис.1).

Исследования показали, что различия деформаций мерзлых грунтов для двух режимов нагружения зависит от состава и свойств

грунтов, а также температуры и давления.

Так, установление что с повышением дисперсности грунтов разность деформации грунта увеличивается. Сравнение результатов испытаний полиминеральной глины и супеси, представленных на рис.1, показывает, что разность деформации сдвига вызванных давлением 0,3 МПа при температуре -3" С, составляет 0,36 и 0,17 мм соответственно.

Большое влияние на деформирование мерзлых грунтов при разных режимах нагружения оказывает их минеральный состав. Сильнее этот эффект проявляется в полиминеральной глине, в меньшей степени -в каолинитовой глине: в условиях ступенчатого и однократного нагружения разность деформации сдвига полиминеральной и каолинитовой глин составляет 0,36 и 0,25 мм соответственно (рис.1 ,б,в). Такое различие обусловленно особенностями кристаллохимического строения глинистых минералов. Большое содержание неэамерхшей воды в полиминеральной глине, глинистая фракция которой представлена монтмориллонитом, опрделяет большее влияние режима нагружения на ее деформирование по сравнению с каолинитовой глиной.

Экспериментально установлений, что влияние режима нагружения зависит от степени влагонасыщения причем этот эффект имеет максимум при степени влагонасыщения равной 0,8-0,9.

С понижением температуры влияние режима нагружения на деформирование мерзлых грунтов уменьшается, что связано с утоньшением пленок незамерзшей воды, увеличением прочности льда и усилением контактных взаимодействий между структурными элементами.

Влияние на деформируемость мерзлых грунтов оказывает величина давления на каждой ступени и количетво ступеней. Так, деформация каолинитовой глины , имеющей температуру -3" С, при испытании 8 ступенями (нагрузка на последние ступени 1,2 МПа) более чем в два раза меньше, чем деформации при испытании ее 2 ступенями, и в два раза - при испытании 4 ступенями (рис.1 ,г).

ГЛАВА 5. Роль физико-химических процессов при деформировании мерзлых грунтов в условиях ступенчатого и однократного нагружения

Под действием механической нагрузки в мерзлых тонкодисперсных грунтах особенно при высоких отрицательных температурах

развиваются сложные физико-химические процессы, которые приводят к перераспределению влаги, сегрегационному льдовыделению и структурно-текстурным преобразованиям.

На их проявление существенное влияние оказывают величина и время воздействия нагрузки. Приложение нагрузки близкой к условно - мгновенной прочности, вызывает лишь механические нарушения образца приводящие к его рпзрушению. При медленном деформировании получают развитие физико - химические процессы, которые носят различный характер в зависимости от режима нагружения. Например, при вдавливании плоского жесткого штампа в усовиях двух режимов нагружения общим является уплотненное ядро, формирующееся под штампом, однако имеются и существенные различия, устанвливаемые при детальных структурных исследованиях. Так, в условиях ступенчатого режима нагружения имеет место закрытие воздушных пор и дефектов грунтовой системы, переориентация грунтовых частиц и микроагрегатов грунта в направлении перпендикулярном приложенному давлению, приводящее к постепенному уплотнению грунта. Кроме того, ' в мерзлых грунтах при ступенчатом нагружении происходит дифференциация минеральной и ледяной состовляющих, которая ведет к механическому упрочнению грунта. О наличии процессов массопе-реноса в результате воздействия штамповой нагрузки при ступенчатом нагружении свидетельствуют данные об изменим влажности и плотности грунта в зоне влияния нагруженного штампа. Например, влажность каолинитовой глины, деформировавшейся под ступенчато-возрастаюшей до 2,1 МПа нагрузкой, понизилась в зоне ядра с 39 до 36%, и увеличилась в зоне, окружающей ядро до 42 %. В ядре уплотнения наряду с уменьшением влажности произошло увеличение плотности грунта с 1,63 до 1,66 г/см3.

При однократном режиме нагружения происходит быстрый разрыв слабых структурных связей в местах концентрации максимальных напряжений. Под углом к штампу образуются зоны микросдвигов. Переход льда в воду в местах концентрации напряжений и миграция ее в менне напряженные зоны приводит к изменению плотности -влажности. При деформирования каолинитовой глины под давлением 2,1МПа ее влажность в ядре уплотнения снизилась с 39 до 33 %, в краевых зонах под штампом - увеличилась до 50% . Плотность в ядре уплотнения составила после опыта 1,б9г/см5 при начальной 1,63 г/см1.

При сдвиге мерзлого грунта структуно текстурные преобразова-

ния фиксируются в двух направлениях: перпендикулярно плоскости сдвига и в направлении сдвига. Так, например, в процессе деформирования мерзлой каолинитовой глины в условиях ступенчатого увеличения нагрузки до 0,4МПА при температуре -3° С произошло перераспределение влаги, которое привело к увеличению влажности на 7% в области сдвига и сегрегационному льдовыделению. Наряду с процессами массопереноса и льдовыделения при медленном сдвиге происходит изменение структуры порового пространства. Так, по данным опытов, представленным в табл.1 можно видеть, что отмечается увеличение относительного объема пор радиусом больше 1,0 мкм и уменьшение - радиусом меньше 1,0 мкм (табл.1).

Таблица 1

Изменение структуры порового пространства в образцах мерзлой каолинитовой глины при медленном сдвиге (0 = -3° С)

Содержание частиц, %

Номер пробы < 1 икм. :............. > 1 мкм.

до опыта после опыта до опыта после опыта

1 95,08 93 ,87 4,92 б, 13

2 98,01 94 ,17 1,99 5, 83

3 95,55 95,58 4,48 4, 43

4 97,65 98,22 2,35 1, 78

5 99,93 97,34 0,07 0, 66

ГЛАВА 6. Прогноз длительной деформации мерзлых грунтов при различных режимах нагружения.

В настоящее время прогноз длительной деформации осуществляется как по данным ступенчатого нагружения, так и по результатам испытаний, проводимых при однократном нагружении грунта, пренебрегая влиянием режима нагружения.

Для расчета длительных деформаций нами использовались теории

старения и методы временных аналогий. Так, на рис. 2 представлен пример кривых ползучести каолинитовой глины по данным испытаний на сдвиг в условиях однократного нагружения (рис.2, а) и кривые ползучести перестроенных по закону наложения деформаций Больцмана по данным ступенчатого нагружения (рис.2, б). Как можно видеть значения деформаций сдвига при ступенчатом нагружении меньше .

, о-С«,17"1

Значения параметров уравнения по теории старения е = (—^—) для двух режимов нагружения приведены в табл.2.

Таблица 2

Значения параметров уравнения теории старения по данным испытаний на сдвиг каолинитовой глины при различных режимах нагружения (0 = -З'С)

Параметры Режим нагружения т а €

Однократное 0,57 0,083 24,97

Ступенчатое 0,77 0,063 52,03

Прогнозные значения длительной деформации сдвига, полученные по теории старения для условий ступенчатого нагружения меньше, чем для однократного.

Были проведены аналогичные расчеты по методу напряженно -временной аналогии (НВА) (рис. 3), которые показали сопоставимые результаты с теорией старения для одинаковых режимов нагружения (табл.3).

Таблица 3

Сопоставление величин деформаций сдвига, прогнозируемых методом напряженно-временной аналогии и решением уравнения теории старения (мерзлая каолинитовая глина, 9 = -з°С; т = 0,1 МПа).

Рис.3 Праглзз душт8ЛЬИо!! де<5ормац:л сдвига каолнш;таъо:: гл:иш по методу аалряаздпо-EpsMSKHoi: аналогии лрл-О:; -3°С : а - одпак^атлэз, б - стулс-'лстоЕ ::аг'у..'.г;_:.Е

Период «реками от начала нагружен»а Дефораация мерам* каокикитово* гжмш, опре де мннд*

по обобщенной кривой по форкула (б.З) при однократно« нагрукакхи по формуж* (6.4) при сгупсмчагек нагружении

одвоврагиов магрувеимв ступенчато« нлгруженые

1 год 0.270 0.200 0,251 0,174

10 лет 0.375 0.261 0,337 0,210

50 лет 0.445 0.321 0,426 0,241

Кроне того были выполнены расчеты по методу температурно -временной аналогии (ТВА) для штамповых испытаний (рис .4). Они показывают, что деформационное поведение мерзлых грунтов под штампом является термореологически сложным, т.е. деформация зависит не только от температуры, но и от времени действия нагрузки.

На основе экспериментально установленного в работе факта повышенной уплотняемости грунтов при ступенчатом нагружении по сравнению с однократным предлагается способ повышения несущей способности мерзлых грунтов как оснований сооружений. Он заключается в предпостроечном уплотнении грунтов ступенчато -возрастающей нагрузкой с выдерживанием каждой ступени до условной стабилизации деформаций.

ВЫВОДЫ

Основные результаты исследований, определяющие практическую и научную значимость работы сводятся к следующему:

1. Разработана методика комплексного исследования процесса деформирования мерзлых грунтов при ступенчатом и однократном нагружении и протекающих при этом физико-механических и физико-химических процессов, включающая экспериментальные исследования деформационных свойств, изменения физических свойств, изучение структурно-тесктурных преобразований под нагрузкой с использованием методов оптической микроскопии, ртутной прреметрии.

2. Выявлено влияние режима нагружения (ступенчатое и однократное приложение нагрузки) на деформирование мерзлых грунтов при различных видах испытаний: сдвиг, вдавливание

Рис.4 Прогноз длительной деформации супеси методом температурно- временной аналогии /Т.ьА/ при шташових испытаниях

плоского штампа. Показано, что деформация мерзлого грунта при ступенчатом режиме нагружения на 20-30 % меньше, чем деформация, вызванная равной по величине, но однократно приложенной нагрузкой.

3. Установлено, что влияние режима нагружения на деформирование мерзлых грунтов зависит от их состава и свойств, а также от температуры и давления:

- с повышением дисперсности грунтов влияние режима нагружения на процесс деформирования увеличивается, что выражается в увеличении разности деформации грунтов при двух режимах нагружения;

- влияние режима нагружения в большей степени проявляется в полиминеральной глине (преобладает монтморилонит) чем в каолини-товой. По гранулометрическому и минеральному составу в зависимости от режима нагружения грунты можно схематически расположить в следующий ряд: глина полиминеральная (монтмориллонит)> глина ( каолинит , гидрослюда) > суглинок > супесь > песок;

- влияние режима нагружения зависит от степени влагонасыщения и имеет максимум при С=0,8-0,9;

- с понижением температуры влияние режима нагружения на деформирование мерзлых грунтов уменьшается;

- уменьшение давления на каждой ступени и соответственно увеличение воличества ступеней приводит к повышению разности деформаций при двух режимах нагружения .следовательно, к повышению влияния режима нагружения.

4. Изучены особенности структурно текстурных преобразований в мерзлых грунтах при штамповых и сдвиговых испытаниях в условиях ступенчатого и однократного нагружения:

- показано, что при действии внешнего давления (сжимающего или сдвигающего ) в мерзлых тонко дисперсных грунтах при высоких отрицательных температурах ( до -3° С) имеют место сложные структурно - текстурные преобразования, которые определяются временем действия и величиной нагрузки. Приложение нагрузки и близкой к условно-мгновенной прочности вызывает механические нарушения. При медленном деформировании большую роль играют физико - химические процессы;

- установленно , что структурно - текстурные преобразования носят различный характер в зависимости от режима нагружения. При выдерживании нагрузки на каждой ступени до стабилизации деформа-

ции происходит дифференциация минеральной и ледяной составляющих. При однократном приложении всей нагрузки наблюдается разрыв структурных связей в местах развития максимальных напряжений;

- показано, что изменение строения при сдвиге происходит в двух направлениях: перпендикулярно плоскости сдвига и в направлении сдвига. Получены новые экспериментальные данные о перераспределении влаги, сегрегационном льдовыделении, изменении структуры порового пространства при медленном сдвиге.

5. Проведено сопоставление прогнозных значений длительной деформации мерзлых грунтов по теории старения и методу напряженно - временной аналогии:

- показано, что неучет влияния режима нагружения может привести к ошибке до 40%.

- установлена возможность использования метода температурно -временной аналогии для прогноза длительной деформации при

штамповых испытаниях. При этом, показано, что особенности деформирования мерзлых грунтов под штампом определяют их термореологически сложное поведение.

6. Предложен способ повышения несущей способности мерзлых грунтов как оснований сооружений путем их предпостроечного уплотнения ступенчато-возрастающей нагрузкой и дано конструктивное предложение по его осуществлению.

I

:|1

Основные положения диссертации отражены в работах:

1. Определение дефрмационных свойств мерзлого грунта вдавливанием плоского штампа . // Материалы XVIII научной конф. мол. ученых и аспирантов геол. фак. МГУ. М.,1991, деп, в ВИНИТИ 19.02.1992 г., -В92

2. Прогноз деформации мерзлых грунтов методом теипературно временной аналогии при штамповых испытаниях.// Вестник Моск. университета, сер. Геология . 1994, 1 (в соавторстве с Л.Т.Роман)

3. Экспериментальные исследования структурно - текстурных преобразований в мерзлых породах при сдвиге// Геоэкология, гидрогеология, инженерная геология, геокриология. 1994, 3 (в соавторстве с Е.М.Чувилиным, Л.Т.Роман, В.Н.Дегасюк)

4. Влияние режима нагружения на деформирование мерзлых грунтов.// Вестник Моск. университета, сер. Геология - в печати