Реологические процессы, ползучесть и длительная прочность грунтов. Стабилизированное и нестабилизированное состояние грунтов при сдвиге.

Глинистые грунты обладают явно выраженными реологическими свойствами - ползучестью, релаксацией напряжений, изменением прочности во времени, причем при оттаивании они могут резко менять свои механические свойства.
ПОЛЗУЧЕСТЬ — медленное нарастание во времени пластической деформации материала при силовых воздействиях, меньших, чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию при испытаниях обычной длительности. Ползучесть сопровождается релаксацией напряжений. Ползучесть свойственна практически всем конструкциям материалам. Для сталей и чугунов ползучесть существенна лишь при повышении температуры (св. 300 °С) и протекает тем интенсивнее, чем выше температура. Для металлов с низкой температурой плавления, для бетона, дерева, высокополимерных материалов ползучесть весьма заметна и при комнатных температурах. Ползучесть бетона существенно зависит от его возраста с момента изготовления; чем «моложе» бетон, тем выше его ползучесть. Определение характеристик реологических свойств необходимо для решения основных вопросов проектирования и строительства подземных гидротехнических объектов, в частности:

- для расчетов напряженно-деформированного состояния системы подземное сооружение - горный массив, включая вопросы оценки прочности и устойчивости массива вокруг незакреплённых горных выработок с целью разработки рекомендаций по конструкции и технологии временного и постоянного креплений;

- для определения типа конструкций и размеров обделок напорных туннелей и шахт;

- для моделирования, в том числе и численного, совместной работы сооружений и массива в сложных инженерно-геологических условиях;

- при разработке технологии строительства подземных сооружений, включая вопросы их поэтапного возведения;

- для анализа данных натурных наблюдений в процессе строительства и эксплуатации подземного сооружения с целью уточнения прогнозов их работоспособности.

В соответствии с требованиями СНиП 2.06.09-84 «Туннели гидротехнические» характеристики механических свойств грунтов для обоснования проектов подземных гидротехнических сооружений следует определять на характерных инженерно-геологических участках по данным натурных исследований.

Определение реологических свойств скальных и полускальных грунтов в мерзлом, оттаявшем и немерзлом состоянии при различных напряженных состояниях выполняется на основе схем испытаний, представленных на рис. 1. По специальной программе выполняется последовательное нагружение исследуемого массива кольцевой нормальной сжимающей (рис. 1, а) и кольцевой нормальной сжимающей и касательной нагрузкой (рис. 1, б). По схеме рис. 1, в выполняется нагружение кольцевой растягивающей, а по схеме рис. 1, г кольцевой растягивающей и касательной нагрузкой.

Рис. 1. Принципиальные схемы испытаний методом кольцевого нагружения при действии:

а) кольцевой нормальной сжимающей нагрузки; б) кольцевой нормальной сжимающей и касательной нагрузок; в) кольцевой нормальной растягивающей нагрузки; г) кольцевой нормальной растягивающей и касательной нагрузок.

1 - кольцевой целик скального или полускального грунта или кольцевой бетонный штамп; 2 - исследуемый массив грунта.