Меню

  • На главную

Поиск

  • Общие сведения

    Posted 7/31/2009 в 8:33:24 ПП

    В науке о твердом деформируемом теле механика грунтов занимает особое положение. Выражается это в том, что механика грунтов привлекает ряд представлений и методов из различных разделов механики сплошной среды (теорий упругости, пластичности, ползучести, фильтрации) Поэтому аппарат и задачи механики грунтов выглядят довольно пестро. Эта особенность обусловлена тем, что объект исследований — грунт представляет собой сложную многофазную дисперсную систему, макроскопическое поведение которой под действием нагрузок определяется протеканием многих параллельно идущих процессов различной механической природы. Из-за многообразия природных разновидностей грунтов и условий воздействия на них эти процессы могут проявляться с различной интенсивностью и тем самым приводить к соответствующему многообразию форм макроскопического поведения среды. Задача механики грунтов, таким образом, в принципе представляется достаточно сложной. Для ее постановки и решения требуются ясное понимание и рациональная схематизация основных процессов, протекающих в грунте, и привлечение адекватных научных методов количественного анализа.
    В историческом плане развитие механики грунтов, действительно, характеризовалось постоянными и небезуспешными попытками привлечения методов механики сплошной среды для решения практических задач и формирования общего облика этой научной дисциплины. С другой стороны, само развитие некоторых разделов механики сплошной среды (теории пластичности, теории предельных состояний) стимулировалось задачами механики грунтов, некоторые фундаментальные представления которой были сформулированы еще в XVIII и XIX веках (Ш. Кулон, В. Том-сон, О. Мор, В. Ранкин, О. Рейнольде и др.). Тем не менее в самостоятельную механическую дисциплину механика грунтов сформировалась сравнительно недавно, в двадцатых годах, когда были начаты систематические и значительные   по  результатам  исследования К. Терцаги  и Н. М. Герсеванова. В этих исследованиях уже были намечены основные направления развития механики грунтов и методы решения соответствующих задач, основанные на использовании математических средств из теорий упругости, пластичности и фильтрации.
    Последующее развитие механики грунтов характеризовалось углублением внимания к экспериментальному изучению механических свойств грунтов, необходимых для разработки теории, и совершенствованием самой теории. Предмет исследований в соответствии с нуждами практики был подвергнут систематизации, и были очерчены основные разделы механики грунтов. Эти разделы можно обрисовать следующим образом.

    1. Вопросы деформируемости грунтовых оснований и массивов. Одной из основных практических задач, для решения которых необходимо привлекать методы механики грунтов, является оценка деформаций и смещений грунта вблизи фундаментов зданий и сооружений, а также деформаций грунта в окрестности подземных сооружений. Напряженно-деформированные состояния указанных сооружений и грунта, на котором или в котором они возведены, существенным образом связаны. Поэтому для расчета деформируемости (эксплуатационной пригодности), прочности и устойчивости этих сооружений необходимо знание деформационных, характеристик грунтового массива, В связи с этим один из важных разделов механики грунтов имеет дела с экспериментальным изучением деформаций различных грунтов под нагрузкой и разработкой теоретических методов количественного описания и расчёта поведения системы «сооружение — грунтовый массив».
    2. Вопросы прочности и несущей способности грунтовых оснований и массивов. Оценка несущей способности и устойчивости оснований под сооружениями и откосов также является одной из основных инженерно-строительных задач, решаемых методами механики грунтов. Для решения этой задачи разрабатываются соответствующие экспериментальные методы исследования пластических и прочностных свойств грунтов и теоретические модели.
    3. Вопросы развития медленных механических процессов в грунтах во времени. Описанные выше две задачи о деформируемости и прочности грунтов являются основными для приложений. В ряде случаев развитие деформаций в грунтах и достижение предельных по прочности или устойчивости состояний в грунтовых основаниях и массивах протекают в течение длительных промежутков времени, значительно превосходящих время приложения внешних нагрузок. Это обусловлено процессами ползучести минерального скелета и движением воды в поровом пространстве деформирующегося грунта. Изучение и количественное описание этих процессов требуют привлечения методов теорий ползучести и фильтрации с учетом реальных свойств, характеризующих деформируемость и прочность грунтового скелета.
    4. Вопросы динамики грунтов. Исследование поведения грунтов под действием динамических нагрузок приобретает все большую актуальность в связи с практическими задачами оценки и расчета эффектов, сопровождающих ударное, взрывное и вибрационное воздействия на грунты. Здесь основные задачи сводятся к изучению характеристик деформируемости и прочности грунтов при больших скоростях приложения внешних нагрузок и к обоснованному учету инерционных эффектов.
    Интенсификация и разнообразие строительства в нашей стране, связанное с этим повышение удельных нагрузок на грунтовые основания, применение более экономичных статически неопределимых сооружений и конструкций, необходимость разработки проектов и строительства уникальных крупных сооружений (гидротехнических, транспортных, подземных и т. д.), широкое использование взрыва и вибрации при проведении строительных и иных работ стимулировали и продолжают стимулировать углубленный научный анализ вопросов механики грунтов и привели ^значительному прогрессу в этой области в нашей стране.
    В настоящем кратком обзоре дается описание основных этапов и достижений в развитии механики грунтов в СССР за 50 лет.