Анкерные
свойства грунтов-аналогов дисперсных отложений небесных тел земной группы
В.А.Королев
Анкерные
свойства относятся к классу физико-механических свойств грунтов и характеризуют
способность грунта удерживать при выдергивании из него предметы различной
формы: анкеры, балки, стержни и т.п. Изучение этих свойств особенно важно при
инженерно-геологической оценке грунтов, рассматриваемых в качестве оснований
или среды для различных анкерных устройств, мачт, опор, и других конструкций
систем инженерной защиты. Особое значение их изучение имеет также при
разработке анкерных устройств-якорей подводных донных аппаратов, а также
автоматических космических посадочных аппаратов, которые необходимо жестко
закреплять на поверхности при посадке. В этой связи нами проводились
разносторонние исследования анкерных свойств песчано-гравийных грунтов -
модельных смесей грунтов-аналогов дисперсных поверхностных отложений небесных
тел Земной группы: Марса, Луны и Фобоса.
Искусственные
грунты-аналоги представляли собой песчаные, пылевато-песчаные и
песчано-гравийные смеси различного гранулометрического состава, близкого к поверхностным
дисперсным отложениям указанных небесных тел. Опыты проводились на специальном
крупногабаритном стенде, в который помещался анализируемый грунт. При этом в
стенде создавались модельные одно- и многослойные грунтовые толщи, мощностью до
1,5 м.
Испытательный
стенд был оборудован специальным устройством для создания и определения усилия
выдергивания из грунта помещаемого в него анкера. В качестве анкеров
испытывались специальные металлические зонды-якори различной формы и размеров.
Зонд-анкер с тонким металлическим тросом помещался в толщу изучаемого грунта на
разную глубину, под разными углами и т.п., после чего выдергивался из грунта, и
при этом определялось выдергивающее усилие. Для устранения и уменьшения влияния
силы тяжести (величина которой пренебрежимо мала на небольших небесных телах
типа Фобоса) выдергивание зонда проводилось в горизонтальном направлении. Опыты
велись с пятикратной повторностью для каждого вида испытаний и затем
обрабатывались статистически.
В
результате проведенных исследований было изучено влияние целого ряда факторов
на анкерные свойства песчано-гравийных грунтов, а именно: гранулометрического
состава грунтов, плотности их сложения, строения многослойной грунтовой толщи,
формы зонда-анкера, угла его наклона к поверхности, угла выдергивания
зонда-анкера и др. Установлены зависимости усилий выдергивания анкеров разной
формы от величины их заглубления в грунты разного гранулометрического состава.
Показано, что с уменьшением дисперсности и увеличением плотности сложения грунтов
величина выдергивающих усилий возрастает, т.е. параметры анкерных
(удерживающих) свойств грунтов увеличиваются. В многослойных толщах грунтов
наибольшие параметры анкерных свойств обусловливаются за счет более плотного и
менее дисперсного слоя.
Кроме
того, установлено влияние размера и формы зонда-анкера на формирование вокруг
него зоны обтекания, образующейся при перемещении частиц грунта в ходе
выдергивания анкера. Выявлено, что объем зоны обтекания грунта вокруг анкера
зависит от формы анкера, его размеров и их соотношения с размером частиц
грунта. Показано, что определяющим в формировании анкерных свойств
песчано-гравийных грунтов является их внутреннее трение. Получены
статистически-обоснованные параметры усилий выдергивания зондов-анкеров разной
формы для различных типов песчано-гравийных грунтов-аналогов, которые могут
использоваться для оценки анкерных свойств грунтов.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://geo.web.ru/