Первый опыт ставится с реальной решеткой. В нем определяется осадка армированного массива (dhp). Второй – для измерения осадки материала заполнителя (dhq) без решетки. В условиях равномерной осадки нагруженного слоя исключается влияние подстилающего и вышележащих слоев, трение заполнителя о георешетку и все краевые эффекты. В этих идеальных условиях величину Ср по экспериментально найденному эффекту армирования: Ср – является эквивалентом модуля упругости цилиндрической оболочки, которой при расчетах заменяется ячейка реальной георешетки. На этом основании можно предположить, что Ср не зависит или, по крайней мере, слабо зависит от модуля упругости (Е) и коэффициента Пуассона (μ) заполнителя. Поэтому Ср можно назвать постоянной характеристикой георешетки, которая зависит только от физико-механических свойств самой решетки. Однако данное положение требует экспериментальной проверки. Максимально возможный эффект армирования дорожных одежд георешетками определяется соотношением: По (8) на рис.4 построена зависимость предельного эффекта армирования Ка от величины коэффициента Пуассона заполнителя. Видно, что эффект армирования при увеличении коэффициента Пуассона возрастает. Так, например, для слабых водонасыщенных грунтов максимальный эффект армирования может достигать 100%, что равносильно двукратному увеличению модуля упругости слоя при его усилении георешетками. Представленная на рис.4 область предельного эффекта армирования соответствует случаю, когда оболочка изготовлена из недеформируемого материала и установлена на достаточно жесткое неподвижное основание. Данное требование мы можем создать в лабораторных условиях, используя в качестве оболочки стальную цилиндрическую форму, установленную на неподвижную плиту пресса. Для подтверждения теоретических предпосылок был поставлен эксперимент. В качестве оболочки был взят стальной цилиндр с внутренним диаметром 5 см., толщиной стенки 1,5 см. и высотой 12,5 см.. В качестве дискретного заполнителя использовался щебень оптимального состава фракции 5-20, щебень фракции 0-10 (отсев продуктов дробления) и супесь. При определении осадки нагрузка прикладывалась ступенями. В результате получена зависимость осадки от давления (рис.5). Рассматривая материал заполнителя как линейно деформируемую среду на определенном интервале напряжений (закон Гука), проведена аппроксимация эксперимента и получена линейная зависимость. Как видно из рис.5 в условиях ограничения бокового перемещения, т. е. в случае применения оболочки, значительно снижается осадка материала, а соответственно увеличивается общий модуль упругости. Так эффект армирования для щебня фракции 5-20 составил 3,23 (223%), для супеси – 3,00 (200%), для щебня фракции 0-10 – 2,23 (123%). Данные значения в несколько раз превышают ранее полученные теоретические результаты, согласно которым предельный эффект для щебня не может превышать 1,11 (11%) (расчетное значение μ=0,27), для супеси – 1,21 (21%) (расчетное значение μ=0,35). Для сопоставления результатов было предложено определить фактический коэффициент бокового расширения (аналогичный коэффициенту Пуассона μ) из выражения (3): В данной формуле все составляющие известны. Эффект армирования Ка и модуль упругости материала заполнителя Е определены в ходе эксперимента, «постоянная» характеристика Ср является модулем упругости материала, из которого изготовлена оболочка. В нашем случае – это сталь. Модуль упругости по результатам испытаний составил для щебня фракции 5-20 – 216,48 МПа, щебня фракции 0-10 – 217,63 МПа, супеси – 191,22 МПа, расчетный модуль упругости стали – 206000 МПа. Подставив данные величины в формулу (9), получили, что фактический коэффициент бокового расширения для щебня фракции 5-20 составил μфак=0,556, для щебня фракции 0-10 - μфак=0,518, для супеси – μфак=0,55. Для получения значений согласно (8) определен предельный эффект армирования. Для щебня фракции 5-20 он равен 3,29 (229%), для фракции 0-10 – 2,26 (126%), для супеси – 3,05 (205%). Полученные расчетные результаты сочетаются с данными проведенного эксперимента.
|