Диссертация (1141548), страница 9
Текст из файла (страница 9)
При этом осадки микрореперов, которыерасположены над сводом и в непосредственной близости от него, практическиполностью затухают, поскольку свод обладает высокой распределительнойспособностью.Время прохождения всех четырех стадий составляет не более 1,5 секунд.В четвертом эксперименте (рисунок 2.20) в интервале времени от моментаотрыва деревянной вставки от подошвы материала модели и до глубины еепадения в 1,5 см (начало 1 стадии; см. рисунок 2.20, б), наблюдается ростдеформаций покровной толщи грунтов над полостью. Он приводит к видимомуразуплотнению материала модели (в интервале глубин 9-18 см) и образованиютрещин по всему контуру будущего свода обрушения.
Следует отметить, что врезультате возникшего ослабления происходит перераспределение напряжений впокровной толще грунтов. Благодаря этому обстоятельству вывал грунтов наданной стадии не происходит. Рост прогиба материала всей модели отчетливобыл зафиксирован всеми микрореперами.При глубине падения вставки 5,0 см (касание нижней поверхностью вставкинижней камеры установки) и на протяжении приблизительно 7 секунд после этогомомента (окончание 1 стадии; см. рисунок 2.20, в), каких-либо существенныхизменений не происходит. Здесь также наблюдается рост деформаций покровнойтолщи грунтов над полостью. При этом динамика роста прогиба всей моделиувеличилась, что отчетливо было зафиксировано всеми микрореперами.На следующей стадии (2 стадия; см.
рисунок 2.20, г) ширина раскрытиявсех трещин значительно возрастает, что свидетельствует об отсутствии какойлибо возможности перераспределения напряжений в покровной толще грунтов.Это обстоятельство, в конечном счете, приводит к обрушению материала моделив полость-приемник. Поэтому на данной стадии сильно возрастает динамикаосадок микрореперов, расположенных над сводом и в непосредственной близости54от него. Следует отметить, что в рассматриваемом эксперименте высота междукровлей свода и нижним концом микрорепера №3 составляет 1 см.
Поэтомупровал микрорепера был зафиксирован через некоторое время (не превышающее0,5 сек.) после обрушения грунтов. Однако в инженерном плане можно считать,что оба процесса происходят одновременно.а)б)в)г)Рисунок 2.20. Естественное состояние материала модели (а) и первые две стадииформирования свода обрушения (б-г) в четвертом экспериментеПоследняястадия(3 стадия;см.рисунок 2.15,г)характеризуетсясформировавшимся сводом обрушения. При этом осадки микрореперов, которые55расположены над сводом и в непосредственной близости от него, практическиполностью затухают, поскольку свод обладает высокой распределительнойспособностью. Следует отметить, что в рассматриваемом эксперименте затуханиеосадок происходит медленнее, чем в третьем эксперименте.Время прохождения всех трех стадий составляет около 14 секунд.2.
Осадки микрореперов в третьем эксперименте получены значительнобольше, чем во втором эксперименте (см. рисунки 2.16-2.18). Это обстоятельствоеще раз подтверждает тот факт, что с увеличением ширины карстовой полостидеформации покровной толщи грунтов (при прочих равных условиях) возрастают.Принимая во внимание значения осадок, которые получены по результатампервых трех экспериментов, можно сделать вывод, что их рост происходит не полинейному закону.Насыщенность песков водой и, следовательно, гидрогеологические условияоказывают значительное влияние на напряженно-деформированное состояниепокровной толщи грунтов.
Это обстоятельство отчетливо прослеживается порисункам 2.16-2.18. Например, в третьем эксперименте (песок маловлажный) при30 сек. осадка микрорепера №8 составила 3,53 мм, а в четвертом (песокводонасыщенный) – 4,42 мм. И это несмотря на то обстоятельство, что вчетвертом эксперименте ширина полости меньше на 4 см (-33%), чем в третьемэксперименте.Исходя из анализа результатов обоих экспериментов, можно сделать вывод,что по мере удаления микрореперов (как в плане, так и по глубине) от полости, ихосадки, как правило, уменьшаются (см.
рисунки 2.16-2.18).3. По результатам анализа видеосъемки высокого разрешения былоустановлено, что в обоих экспериментах обрушение грунтов в полостьсопровождалось образованием на дневной поверхности модели локальныхоседаний очень малой глубины. Данное обстоятельство еще раз подтверждает тотфакт, что карстовые просадки и локальные оседания, как правило, являютсясвоеобразным предвестником будущих карстовых провалов [88, 89, 97, 101, 108].56Отдельно хотелось бы отметить три важных момента, которые былизафиксированы при проведении экспериментов:1) В третьем эксперименте в процессе бурения отверстия под микрорепер№2 произошло отклонение его нижнего конца влево на 20 мм (см. рисунки 2.15(в) и 2.18 (в)).
При этом отверстие под симметричный микрорепер (№4)соответствует проектному положению. Исходя из вышеприведенного, следует,что центр тяжести микрорепера №4 расположен внутри контура полостиприемника, а микрорепера №2 – за ее пределами. Указанное обстоятельствополностью объясняет тот факт, что осадка микрорепера №4 (45 мм) получиласьнамного больше, чем осадка микрорепера №2 (0,965 мм).
Оно соответствующимобразом было учтено при построении изолиний осадок покровной толщи грунтов(см. рисунок 2.18, в).2) В четвертом эксперименте вывал грунтов произошел неравномерным(см. рисунки 2.15 (г) и 2.18 (г)). С правой стороны обрушилось намного большегрунта, нежели с левой стороны. Это соответствующим образом отразилось наосадках микрореперов (см. рисунок 2.18, г), которые находятся с правой (№4, 7) илевой (№2, 9) стороны от границ полости-приемника. Так, осадка микрорепера№4 (3,185 мм) была зафиксирована значительно больше осадки микрорепера №2(0,58 мм). Аналогичный вывод следует из сравнения осадок микрореперов №7(3,355 мм) и №9 (1,19 мм).3) В каждом эксперименте на следующий день (приблизительно через 20часов) после выпадения деревянной вставки был зафиксирован подъемпрактически всех микрореперов.
Данное обстоятельство связано с перемещениемводы вниз модели, в виду чего удельный вес ее материала несколько снижается,что сопровождается уменьшением деформаций модели от собственного веса.Наиболее существенно этот процесс наблюдался в четвертом эксперименте, гдепески были водонасыщенными.Проведенные исследования возможно считать достоверными, посколькуони не противоречат ранее выполненным экспериментальным исследованиям и57основным законам механики. Дополнительно о достоверности полученныхрезультатов экспериментов свидетельствуют три указанных выше момента.Все вышеприведенные выводы были получены для материала модели,физические свойства которого указаны в таблице 2.2. Положения, касающиесяперехода от модели к натуре, детальным образом изложены в Рекомендациях [65]и многих научно-технических публикациях [5, 25, 88, 112].
Рассмотрим их болееподробно. В настоящей работе моделирование карстово-обвальных процессовосуществлялось с помощью метода эквивалентных материалов, который основанна применении в качестве материалов модели некоторых веществ, физикомеханические свойства которых находятся в определенных соотношениях сфизико-механическими свойствами имитируемых пород. При моделированиигравитационных обрушений дисперсных связных пород эти соотношения(критерии подобия) выглядят следующим образом:c N M l M cM N l N ;(2.1)tg N tgM ,(2.2)где (...) N – параметр натуры;(...)M – параметр модели;c, и – удельное сцепление (кПа), удельный вес (кН/м3) и угол внутреннеготрения (град.) пород;l– характерный линейный размер (м).Моделирование гравитационных обрушений дисперсных несвязных породможет осуществляться с соблюдением одного критерия подобия, выраженногоформулой (2.2).Согласно таблице Б1 СП 22.13330.2011 [77] песчаные грунты моделихарактеризуютсяследующимизначениямипрочностныххарактеристик:c 1 2 кПа и 28 32 .
Поэтому переход от материала модели к натурепроизведен с соблюдением обоих критериев подобия. В результате выполнениярасчетов при максимально уменьшенном масштабе моделирования песчаныхпород, равном 1:10 [25], было установлено, что грунты натуры должны58характеризоватьсяследующимизначениямипрочностныххарактеристик:c 11 20 кПа и 28 32 . Согласно таблице Б2 СП 22.13330.2011 [77] указанныеих значения соответствуют супеси пластичной ( 0 I L 1 ). Однако с цельюудобства, описание результатов всех экспериментов выполнено только дляматериала модели.С помощью представленной конструкции грунтовых реперов, возможно,производить следующие виды работ:- наблюдения за деформациями покровной толщи грунтов, в особенности,ее интервалов залегающих над существующими полостями и ослабленнымизонами, а также в непосредственной близости от существующих подземных иповерхностных карстовых форм рельефа;- установление самого факта вновь образовавшихся карстовых деформаций(промежуточных полостей, ослабленных зон и др.) в покровной толще грунтов, атакже последующий мониторинг их развития;На основании получаемой динамики осадок подземных реперов становитсявозможным более объективное решение важнейших практических задач, которыезаключаются в установлении более точного механизма развития подземных иповерхностных карстопроявлений, а также в оперативной оценке их опасности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
