Прочность геотекстиля при продавливании галькой и щебнем
Гибкое крепление откосов земляных гидротехнических сооружений из каменной наброски или железобетонными плитами с использованием геотекстиля находит все большее распространение. Геотекстиль - это нетканый или тканый плоский материал из полимерных волокон, укладываемый по контакту крепления и грунта о...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Прикладна гідромеханіка |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут гідромеханіки НАН України
2009
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87685 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Прочность геотекстиля при продавливании галькой и щебнем / Н.Г. Бугай, А.И. Кривоног, В.В. Кривоног, В.Л. Фридрихсон // Прикладна гідромеханіка. — 2009. — Т. 11, № 4. — С. 9-16. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859656839456620544 |
|---|---|
| author | Бугай, Н.Г. Кривоног, А.И. Кривоног, В.В. Фридрихсон, В.Л. |
| author_facet | Бугай, Н.Г. Кривоног, А.И. Кривоног, В.В. Фридрихсон, В.Л. |
| citation_txt | Прочность геотекстиля при продавливании галькой и щебнем / Н.Г. Бугай, А.И. Кривоног, В.В. Кривоног, В.Л. Фридрихсон // Прикладна гідромеханіка. — 2009. — Т. 11, № 4. — С. 9-16. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Прикладна гідромеханіка |
| description | Гибкое крепление откосов земляных гидротехнических сооружений из каменной наброски или железобетонными плитами с использованием геотекстиля находит все большее распространение. Геотекстиль - это нетканый или тканый плоский материал из полимерных волокон, укладываемый по контакту крепления и грунта откоса, выполняет роль обратного фильтра, работает на разрыв и продавливание частицами защитного слоя из гальки или щебня. В статье приведены результаты экспериментальных исследований прочности геотекстиля при продавливании шаром и конусом, моделирующих продавливание галькой и щебнем. Показано,что при креплении земляного откоса из песка и лессовидной супеси при m≥3 каменной наброской общей толщиной 0.6 м и высоте волн до 1 м нетканый материал Ровенской фабрики не будет продавливаться фракциями гальки или щебня крупностью 10-50 мм.
Гнучке крiплення укосiв земляних гiдротехничних споруд з кам'яної накидi або залiзобетоними плитами з використнням геотекстилю знаходить все бiльше розповсюдження. Геотекстиль - це нетканий або тканий плоский матерiал з полiмерних волокон, який укладається по контакту крiплення i грунта укоса, виконує роль зворотнього фiльтра, працює на розрив та продавлювання часточками захисного шару з гальки або щебеня. В статтi наведено результати експериментальних дослiджень мiцностi геотекстиля при продавлюваннi шаром i конусом, що моделює продавлювання галькою i щебенем. Показано, що в випадку крiплення земляного укоса з пiску i лiссовидним супiском при m≥3 кам'яною накиддю загальною товщиною 0.6 м i висотi хвиль до 1 м нетканий матерiал Ровенської фабрики не буде продавлюватись фракцiями гальки або щебеня крупнiстю 10-50 мм.
Floppy attachment of acclivities of earthen hydraulic engineering buildings from stone riprap or reinforced-concrete tables with usage of geotextiles discovers the increasing propagation. The geotextiles is unwoven or woven a flat material from polymeric fibres, stacked on contact the attachments and ground of an acclivity, are executed by a role the return filter, works on a breaking and pressing fragments protective layer from shingle or crushed aggregate. In paper the outcomes are reduced experimental studies of hardness of geotextiles at pressing by a sphere and cone modelling pressing by shingle and crushed aggregate. Is rotined, that at attachment of an earthen acclivity from sand and loess sandy soil at m≥3 immovable stone riprap by communal thickness 0.6 m and altitude of surges up to 1 m unwoven material the Rovno factory will not be pressed through by fractions of shingle or crushed aggregate by fineness of aggregate 10-50 mm.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:39:40Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2009. Том 11, N 4. С. 9 – 16
УДК 624.138.9
ПРОЧНОСТЬ ГЕОТЕКСТИЛЯ ПРИ ПРОДАВЛИВАНИИ
ГАЛЬКОЙ И ЩЕБНЕМ
Н. Г. БУ Г А Й, А. И. К Р И В ОН О Г, В. В. К Р И В ОН О Г, В. Л. ФРИ Д Р И Х СОН
Институт гидромеханики НАН Украины, Киев
Получено 20.04.2009
Гибкое крепление откосов земляных гидротехнических сооружений из каменной наброски или железобетонными
плитами с использованием геотекстиля находит все большее распространение [1–4]. Геотекстиль – это нетканый
или тканый плоский материал из полимерных волокон, укладываемый по контакту крепления и грунта откоса,
выполняет роль обратного фильтра, работает на разрыв и продавливание частицами защитного слоя из гальки или
щебня. В статье приведены результаты экспериментальных исследований прочности геотекстиля при продавливании
шаром и конусом, моделирующих продавливание галькой и щебнем. Показано,что при креплении земляного откоса
из песка и лессовидной супеси при m ≥ 3 каменной наброской общей толщиной 0.6 м и высоте волн до 1 м нетканый
материал Ровенской фабрики не будет продавливаться фракциями гальки или щебня крупностью 10 – 50 мм.
Гнучке крiплення укосiв земляних гiдротехничних споруд з кам’яної накидi або залiзобетоними плитами з викори-
стнням геотекстилю знаходить все бiльше розповсюдження [1–4]. Геотекстиль – це нетканий або тканий плоский
матерiал з полiмерних волокон, який укладається по контакту крiплення i грунта укоса, виконує роль зворотнього
фiльтра, працює на розрив та продавлювання часточками захисного шару з гальки або щебеня. В статтi наведено
результати експериментальних дослiджень мiцностi геотекстиля при продавлюваннi шаром i конусом, що моделює
продавлювання галькою i щебенем. Показано, що в випадку крiплення земляного укоса з пiску i лiссовидним супi-
ском при m ≥ 3 кам’яною накиддю загальною товщиною 0.6 м i висотi хвиль до 1 м нетканий матерiал Ровенської
фабрики не буде продавлюватись фракцiями гальки або щебеня крупнiстю 10 – 50 мм.
Floppy attachment of acclivities of earthen hydraulic engineering buildings from stone riprap or reinforced-concrete tables
with usage of geotextiles discovers the increasing propagation [1–4]. The geotextiles is unwoven or woven a flat material
from polymeric fibres, stacked on contact the attachments and ground of an acclivity, are executed by a role the return
filter, works on a breaking and pressing fragments protective layer from shingle or crushed aggregate. In paper the outcomes
are reduced experimental studies of hardness of geotextiles at pressing by a sphere and cone modelling pressing by shingle
and crushed aggregate. Is rotined, that at attachment of an earthen acclivity from sand and loess sandy soil at m ≥ 3
immovable stone riprap by communal thickness 0.6 m and altitude of surges up to 1 m unwoven material the Rovno factory
will not be pressed through by fractions of shingle or crushed aggregate by fineness of aggregate 10 – 50 mm.
ВВЕДЕНИЕ
Гибкие крепления откосов земляных гидроте-
хнических сооружений с использованием геотекс-
тиля находят все большее распространение [1–4].
Геотекстиль должен обеспечивать контактную
устойчивость и отвод воды из водонасыщенного
откоса при незначительных фильтрационных со-
противлениях. Кроме того, он должен быть про-
чным и долговечным в любых условиях при эк-
сплуатации гидротехнических сооружений. Под
прочностью геотекстиля понимается прочность на
разрыв и на продавливание частицами защитного
слоя из щебня или гальки. Современный геотекс-
тиль обладает значительной прочностью на раз-
рыв и может повысить местную устойчивость за-
крепленного откоса [1].
Прочность геотекстиля при продавливании об-
условлена конструкцией крепления, так как в ка-
честве защитного слоя для геотекстиля от пов-
реждения каменной наброской или железобетон-
ными плитами предусматривается слой щебня или
гальки фракциями 10 – 50 мм толщиной 10 – 15 см.
Таким образом, фракции щебня или гальки защи-
тного слоя передают давление крепления на гео-
текстиль и могут разрушить его продавливанием.
Так как фракции гальки и щебня существен-
но отличаются по форме, то рассматривали про-
чность геотекстиля при продавливании окатан-
ными и неокатанными фракциями отдельно.
1. ПРОДАВЛИВАНИЕ ГЕОТЕКСТИЛЯ
ФРАКЦИЯМИ ГАЛЬКИ
Форма частиц гальки изменяется от шаровой до
эллипсовидной. В первом случае моделью может
быть продавливание шаром, а во втором – цилин-
дром. Ниже излагается методика оценки прочно-
сти геотекстиля при продавливании шаром.
В текстильной промышленности установлена
стандартная методика испытания тканей при про-
давливании [5]. Материал жестко закрепляется в
виде диафрагмы диаметром do = 25 мм, на кото-
рую передается нагрузка P через шар диаметром
d = 20 мм. При испытании фиксируется сила P и
перемещение шара δ при разрушении ткани. В [5]
приведена таблица для растяжимости ткани εтк
c© Н. Г. Бугай, А. И. Кривоног, В. В. Кривоног, В. Л. Фридрихсон, 2009 9
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2009. Том 11, N 4. С. 9 – 16
в зависимости от δ. Физически εтк представляет
собой относительное изменение площади геотекс-
тиля по сравнению с первоначальной площадью.
Результаты испытания ткани могут быть приведе-
ны в ТУ на материал.
Считаем, что описанная выше методика может
быть использована при исследовании прочности
геотекстиля при продавливании фракциями защи-
тного слоя. При этом, изменяя диаметр фракции
d, диаметр диафрагмы do определяем из условия
∆d/d ≈ 0.25, где ∆d = do − d. Последнее условие
предполагает тесное расположение фракций на по-
верхности геотекстиля.
На рис. 1 приведено поперечное сечение конта-
кта шара с геотекстилем при испытании его на
продавливание.
Рис. 1. Поперечное сечение при продавливании
геотекстиля шаром
Для рис. 1 можно записать следующие зависи-
мости:
εтк =
S1 + S2 −
πd2
o
4
πd2
o
4
,
где S1 – боковая поверхность усеченного конуса
высотой AE и шарового сегмента с хордой a1 и
высотой h1,
S1 = π
δ − h1
sin
α
2
(
do
2
+
a1
2
)
, S2 = π
(
a2
1
4
+ h2
1
)
,
δ
d
= sin
α
2
1 +
∆d
d
− sin
α
2
2 cos
α
2
+
tg
α
4
2
, (1)
T =
P
sin
α
2
, σк =
T
πa1δo
=
P
πd sin2
α
2
· δo
,
(здесь σк – напряжение в геотекстиле по контуру
отрыва геотекстиля от шара, точка K, δo – толщи-
на геотекстиля.) Для зависимости (1) построены
вспомогательные графики для определения угла
α/2 в зависимости от δ/d при ∆d/d = 0.25 и 0.43.
Исследования проводились экспериментально.
Были испытаны три различных образца геотекс-
тиля (образцы 1, 2 и 3) при d = 20 мм и do =
= 25 мм и один образец (образец 1) при d = 11 мм
и do = 13.8 мм, d = 20 мм и do = 25 мм, d = 40 мм
и do = 50 мм. По результатам испытаний постро-
ены экспериментальные зависимости P = f (δ/d)
представленные на рис. 2. Кроме того, были про-
ведены испытания образца 1 при d = 17.5 мм и do
= 25 мм, ∆d/d = = 0.43 для двух случаев: в пер-
вом случае геотекстиль испытывали по методике,
описанной выше, а во втором случае – основани-
ем для геотекстиля был мелкозернистый рыхлый
песок (рис. 3).
В таблице 1 приведены характеристика
испытанных образцов геотекстиля и значения
σк.р, σo и σк.р/σo, где σo – напряжение при одно-
осном разрыве и σк.р – напряжение при разрыве
при продавливании геотекстиля.
Анализ полученных результатов позволяет сде-
лать следующие выводы.
Геотекстиль при продавливании шаром рабо-
тает на разрыв. Разрыв геотекстиля происходит
вблизи сечения, которое проходит через точку K.
Сравнивая напряжение в геотекстиле σк.р в мо-
мент разрыва при продавливании шаром и при
одноосном растяжении σo для одного и того же
образца, видно, что σк.р = (1.1 ÷ 1.3)σo.
При опирании геотекстиля на грунт основания
значительная часть силы P при продавливании
шаром воспринимает грунт. Например, при d =
= 17.5 мм, do = 25 мм разрыв ткани без грунта
происходит при P = 530 Н и δ/d = 1.2, а при опи-
рании на грунт основания при P = 950 Н разрыва
ткани нет, но при этом δ/d = 0.85 < 1.2. Видно,
что при P = 950 Н ткань воспринимает нагрузку
в 250 Н, а грунт – (950 – 250) = 700 Н.
2. ПРОДАВЛИВАНИЕ ГЕОТЕКСТИЛЯ
ФРАКЦИЯМИ ЩЕБНЯ
Фракции щебня имеют остроугольную форму,
поэтому в качестве модели для оценки прочности
10 Н. Г. Бугай, А. И. Кривоног, В. В. Кривоног, В. Л. Фридрихсон
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2009. Том 11, N 4. С. 9 – 16
Табл 1.
NN Фабрика-изготовитель и d, σo, σк.р,
σк.р
σo
образца характеристика образца геотекстиля мм МПа МПа
1 Ровенская фабрика нетканых материалов, 11 5.5 6.5 1.18
δo = 2.06 мм, γs = 220 г/м2. 20 - 7.1 1.28
Обработка – пропитка латексом + иглопробивание 40 - 6.1 1.10
2 То же, δo = 2.55 мм, γs = 350 г/м2 20 6.2 6.25 1.04
3 Луцкая фабрика нетканых материалов, 20 4.6 6.0 1.30
δo = 2.10 мм, γs = 285 г/м2.
Обработка – термоусадка + иглопробивание
геотекстиля при продавливании щебнем принима-
ем продавливание конусом (рис. 4).
Для рис. 4 можно записать такие зависимости:
T =
P
sin
α
2
, εтк =
S1 −
πd2
o
4
πd2
o
4
,
S1 =
π do
2
√
d2
o
4
+ δ2.
Конус брали металлический, d = 20 мм, do =
25 мм, раскрытие конуса – 90◦, острие конуса –
закругленное, радиус закругления – 1 мм. При
испытании фиксировали силу P и перемещение δ
диафрагмы из геотекстиля. Испытание проводи-
ли до прорыва геотекстиля. На рис. 5 приведены
экспериментальные зависимости P = f(δ/do) для
образца 1 Ровенской фабрики нетканых материа-
лов.
Интересен анализ результатов опытов с исполь-
зованием идеи о том, что прокол геотекстиля
происходит при достижении напряжения в гео-
текстиле в зоне, близкой к т. K, когда σк > σo.
При радиусе закругления острия конуса r = 1 мм
и толщине ткани δo = 2.06 мм принимаем при
определении σк в т. K диаметр шарового сегмента
a1 = 2r + 2δo = 6.12 мм. В наших опытах при d
= 20 мм, do = 25 мм прокол произошел при P =
230 Н, T = 290 Н, σк = 7.2 МПа, σк.р/σo = = 1.3.
Необходимо отметить, что при продавливании
конусом, так же как и при продавливании ша-
ром, значительное влияние оказывает физико–
механическое состояние грунта, на который опи-
рается геотекстиль. Из рис. 5 видно, что при опи-
рании геотекстиля на рыхлый песок прокол тка-
ни происходит при P = 820 Н и δ/do = 0.73, а
при отсутствии песка – при P = 300 Н и δ/do =
= 0.73. Противодавление грунта составляет при
(820 – 300) = 520 Н. При опирании геотекстиля на
уплотненный песок противодавление грунта воз-
растает и составляет (965 – 230) = 735 Н. Таким
образом, разрушение геотекстиля при опирании на
грунт определяется не силой P , а разрушающей
деформацией геотекстиля, которая для проведен-
ных опытов составляет δ/do = 0.63÷ 0.73.
3. УЧЕТ ПРОТИВОДАВЛЕНИЯ ГРУНТА
В реальных условиях геотекстиль опирается на
грунт и при продавливании геотекстиля отдель-
ными фракциями щебня или гальки будет дефор-
мироваться не только геотекстиль, но и грунт
откоса. Таким образом, часть общей силы, кото-
рая действует на крепление, будет восприниматься
грунтом при его сжатии, а другая часть – геотекс-
тилем при его растяжении.
На рис. 1 приведена схема испытания геотекс-
тиля при продавливании шаром, а на рис. 4 – при
продавливании конусом. Диафрагма из геотексти-
ля опирается на грунт, ограниченный трубкой диа-
метром do с жесткими стенками высотой hгр. Вли-
янием стенок пренебрегаем, так как рассматривае-
мая модель является фрагментом защитного слоя,
образованного множеством фракций диаметром d.
При малых значениях δ деформация грунта бу-
дет происходит с выпором, но очень быстро при
δ > d/4 выпор становится невозможным и де-
формацию слоя грунта высотой hгр можно рас-
сматривать без бокового расширения, используя
известные зависимости при равномерно распреде-
ленной нагрузке, когда грунт считается линейно
деформированным телом [6, 7]. Приводим эти за-
висимости:
λ = aop, λ =
∆V
V
, ao =
a
1 + e1
, a =
e1 − e2
p
,
где p – давление на грунт, ∆V – изменение объема
грунта, V – объем грунта до нагружения.
Н. Г. Бугай, А. И. Кривоног, В. В. Кривоног, В. Л. Фридрихсон 11
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2009. Том 11, N 4. С. 9 – 16
Рис. 2. Экспериментальные зависимости P = f (δ/d)
при продавливании геотекстиля шаром:
а – образец 1, ∆d/d = 0.25,
б – образцы 1, 2, 3 при d = 20 мм, ∆d/d = 0.25
V =
πd2
o
4
hгр, hгр ≥ 5do.
При продавливании шаром
∆V =
π (δ − h1)
12
(
d2
o + a2
1 + doa1
)
+
+
π
3
h2
1
(
3d
2
− h1
)
.
При продавливании конусом
∆V =
πd2
o δ
12
,
Рис. 3. Экспериментальные зависимости P = f (δ/d)
при продавливании геотекстиля шаром:
1 – образец 1 при d = 17.5 мм, ∆d/d = 0.43, ткань не
опирается на грунт, 2 – образец 1 при d = 17.5 мм,
∆d/d = 0.43, ткань опирается на рыхлый песок
Рис. 4. Поперечное сечение при продавливание
геотекстиля конусом
где a – коэффициент сжатия (уплотнения) грунта,
определяется по компрессионной кривой; e1 – ко-
эффициент пористости грунта до нагружения; e2 –
коэффициент пористости грунта при давлении p.
Силу противодавления грунта Pгр находим по
зависимости
Pгр =
πd2
o
4
p.
В таблицах 2 и 3 приведены результаты опреде-
ления Pгр при продавливании геотекстиля шаром
и конусом для различных грунтов. В этих табли-
цах в опытах с песком рыхлым – p =
= 0÷1 кг/см2 и ao = 0.0183 см2/кг, p = 1÷
÷2 кг/см2 и ao = 0.0116 см2/кг, p = 2÷4 кг/см2
и ao = 0.0083 см2/кг; с песком плотным – p =
= 0÷3 кг/см2 и ao = 0.055 см2/кг; в опытах с
12 Н. Г. Бугай, А. И. Кривоног, В. В. Кривоног, В. Л. Фридрихсон
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2009. Том 11, N 4. С. 9 – 16
Рис. 5. Экспериментальные зависимости P = f(δ/do)
при продавливание конусом нетканого материала
Ровенской фабрики δo = 2.06 мм, γs = 220 г/м2:
1 – при d = 20 мм, do = 25 мм, 2 – материал уложен на
рыхлый мелкозернистый песок при d = 20 мм, do = 25 мм,
3 – материал уложен на уплотненный мелкозернистый песок
при d = 20 мм, do = 25 мм
суглинком моренным – p = 0÷3 кг/см2 и ao =
= 0.067 см2/кг, с суглинком лессовидным – p =
= 1÷3 кг/см2 и ao = 0.033 см2/кг. Значения ко-
эффициентов ao были получены в результате об-
работки компрессионных кривых, приведенных в
[6].
Из таблиц 2 и 3 видно, что противодавление
грунта может достигать значительных величин.
Оценить реально Pгр можно только для конкре-
тного расчетного случая, но во всех случаях вли-
яние Pгр на прочность геотекстиля будет позитив-
ным, так как сила, действующая на геотекстиль
Pгт, будет
Pгт = P − Pгр,
где P – нагрузка на защитный слой с учетом соб-
ственного веса крепления и дополнительных на-
грузок.
На рис. 5 приведены экспериментальные зависи-
мости P = f(δ/do) при продавливании геотексти-
ля конусом для случаев, когда геотекстиль опирае-
тся на песок рыхлый, плотный и для стандартного
испытания – без грунта. Для момента прокола гео-
текстиля при δ/do = 0.65 при стандартном испыта-
нии Pгт = 225 Н, а при опирании геотекстиля на
рыхлый песок P = 575 Н, Pгр = 575 – 225 = 350 H
по опыту и Pгр ≈ 250 Н по расчету, таблица 3.
При опирании на уплотненный песок P = 1000 Н,
Pгр = 1000 – 225 = 775 Н по опыту и Pгр ≈ 400 Н
по расчету. Считаем, что изложенная выше мето-
дика расчета Pгр может быть использована при
оценке прочности геотекстиля при продавливании
фракциями щебня и гальки защитного слоя кре-
пления откосов гидротехнических сооружений.
4. ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ
ГЕОТЕКСТИЛЯ ПРИ ПРОДАВЛИВАНИИ
ФРАКЦИЯМИ ГАЛЬКИ И ЩЕБНЯ
Рассматриваем гибкое крепление из каменной
наброски толщиной δкр с использованием геотекс-
тиля при m = 3 и m = 5. Крепление состоит из
геотекстиля, защитного слоя из щебня или галь-
ки фракциями 10 – 50 мм толщиной 10 – 15 см и
камня диаметром 10 – 25 см толщиной 45 – 50 см.
В качестве геотекстиля используем нетканый ма-
териал Ровенской фабрики нетканых материалов
δo = 2.0 мм, γs = 220 г/м2, σo = 5.5 МПа.
Давление на откос от собственного веса крепле-
ния составляет
p = δкр γкр cosα · g,
где γкр в кг·с/м3, δкр в м, g = 9.8 м/с2, cos α =
= m/
√
1 + m2, p в Н/м2.
При действии волн на крепление нагрузка на
откос возрастает за счет максимального давления
при обрушении волны, которое находим по зави-
симости П. А. Шанкина [8]
pmax = 0.11 (8 − m)
√
λ · h,
где h – высота волны в м, λ = 10 – 20, m = 3 и 5,
pmax в т·с/м2.
Вводим коэффициент динамичности 2. Тогда
давление на откос будет
Σp = p + 2pmax.
Давление на геотекстиль передается через фра-
кции гальки или щебня защитного слоя. Силу, с
которой давит отдельная фракция защитного слоя
на геотекстиль и грунт откоса, находим по зависи-
мости
Pз.с =
πd2
з.с
4
· Σp
1 − n
, (2)
где n – пористость защитного слоя крепления,
dз.с – диаметр фракции защитного слоя. Зависи-
мость (2) не учитывает взвешивание аэрирован-
ным потоком воды крепления при обрушении вол-
ны, что идет в запас прочности.
Н. Г. Бугай, А. И. Кривоног, В. В. Кривоног, В. Л. Фридрихсон 13
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2009. Том 11, N 4. С. 9 – 16
Табл 2. Продавливание геотекстиля шаром
П е с о к С у г л и н о к
δ
d
δ,
αo
2
a1, h1, ∆V, λ =
∆V
V
рыхлый плотный моренный лессовидный
мм мм мм см3 p, Pгр, p, Pгр, p, Pгр, p, Pгр,
кг
см2
Н
кг
см2
Н
кг
см2
Н
кг
см2
Н
При do = 25 мм, d = 20 мм, hгр = 12.5 см, V = 61.5 см3
0.05 1 6 2.1 0.05 0.17 0.003 0.16 8 0.55 26 0.05 2.4 0.085 4.1
0.10 2 10 3.5 0.16 0.33 0.005 0.29 14 1.00 48 0.08 3.8 0.155 7.5
0.15 3 16 4.5 0.39 0.53 0.009 0.49 24 1.63 78 0.13 6.3 0.26 12
0.25 5 27 9.1 1.04 0.98 0.016 0.87 43 2.90 139 0.24 11.7 0.47 23
0.35 7 37 12 1.8 1.58 0.026 1.42 70 4.7 226 0.39 19 0.76 36
0.50 10 53 16 3.5 2.20 0.035 3.0 147 6.3 303 0.52 25 1.00 48
1.00 20 75 19.4 5.8 2.50 0.041 4.90 242 7.4 355 0.61 29 1.2 57
Табл 3. Продавливание геотекстиля конусом
П е с о к С у г л и н о к
δ
do
δ, ∆V, λ =
∆V
V
рыхлый плотный моренный лессовидный
p, Pгр, p, Pгр, p, Pгр, p, Pгр,
мм см3
кг
см2
Н
кг
см2
Н
кг
см2
Н
кг
см2
Н
При do = 25 мм, d = 20 мм, hгр = 12.5 см, V = 61.5 см3
0.04 1 0.164 0.0027 0.147 7.1 0.49 23.5 0.04 1.9 0.082 4.05
0.08 2 0.328 0.0054 0.295 14.4 1.00 48 0.08 3.9 0.164 8.1
0.12 3 0.493 0.0081 0.441 29.7 1.47 71 0.12 5.8 0.246 12.1
0.20 5 0.820 0.0135 0.740 36.0 2.45 118 0.20 9.6 0.410 20.0
0.30 7.5 1.150 0.0200 1.090 53.0 3.64 171 0.30 14.5 0.615 30.0
0.40 10 1.640 0.0270 2.320 114.0 4.90 235 0.40 19.3 0.820 40.0
0.60 15 2.460 0.0405 4.800 240.0 7.35 353 0.60 29.0 1.230 61.0
0.80 20 3.280 0.0540 6.100 294.0 9.80 470 0.80 38.6 1.640 81.0
Выше было получено, что прочность геотекс-
тиля при разрыве, независимо от того, опирае-
тся геотекстиль на грунт или нет, продавливается
шаром или конусом, можно оценить напряжением
при разрыве σк.р ≈ (1÷ 1.3)σo, где σo – прочность
геотекстиля при одноосном растяжении, а дефор-
мация геотекстиля при разрыве δ/d ≈ 0.63.
Условие прочности геотекстиля
Pз.с < Pгр + Pгт.р.
Противодавление грунта Pгр находим, исполь-
зуя методику, изложенную выше. Силу Pгт.р при
разрыве геотекстиля находим по таким зависимо-
стям:
при продавливании шаром или галькой
σк.р =
Pгт.р
πd sin2 α
2
· δo
= [σo] ,
при продавливании конусом или щебнем
σк.р =
Pгт.р
π (2 + 2δo) δo sin α1
= [σo] .
Допустимое напряжение [ σo] = 0.5σo. Уменьше-
нием допустимого напряжения учитываем возмо-
жные изменения физико-механических свойств
геотекстиля при длительной эксплуатации крепле-
ния.
В таблицах 5 и 6 в опытах с песком мелкозерни-
стым ao = 0.0116 см2/кг, а с супесью лессовидной
– ao = 0.017 см2/кг.
14 Н. Г. Бугай, А. И. Кривоног, В. В. Кривоног, В. Л. Фридрихсон
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2009. Том 11, N 4. С. 9 – 16
Табл 4. Значения Pз.с
m p, 2pmax, Σp, Pз.с, Н при dз.с, мм
Н/м2 Н/м2 Н/м2 10 20 30 40 50
3 8900 44800 53700 4.2 16.8 37.8 67 105
5 9200 29000 38200 3 12 27 48 75
Табл 5. Защитный слой – галька
П е с о к С у п е с ь
d do, δ,
αo
2
a1, h1, V , ∆V , λ =
∆V
V
мелко– лессовидная Pгт Pз.с
мм мм мм мм мм см3 см3 зернистый Н Н
p, Pгр, p, Pгр,
кг
см2
Н
кг
см2
Н
Откос m = 3, грунт – песок мелкозернистый рыхлый и супесь лессовидная, δ/d = 0.63
10 12.5 6.3 62o 8.8 2.6 7.7 0.35 0.046 4.0 49 2.7 32.5 67 4.2
20 25.0 12.6 62o 17.6 5.3 61 3.0 0.049 4.2 202 2.9 139 134 16.8
30 37.5 19.0 62o 26.4 7.9 208 11.3 0.054 4.6 500 3.2 346 200 37.8
40 50.0 25.2 62o 35.2 10.6 490 27.1 0.055 4.6 890 3.2 625 268 67.0
50 62.5 31.5 62o 44.0 13.2 955 56.3 0.059 5.1 1530 3.5 1040 335 105.0
Табл 6. Защитный слой – щебень
П е с о к С у п е с ь
do, δ, sin α1 hгр, V , ∆V , λ =
∆V
V
мелко– лессовидная Pгт Pз.с
мм мм см см3 см3 зернистый Н Н
p, Pгр, p, Pгр,
кг
см2
Н
кг
см2
Н
Откос m = 3, грунт – песок мелкозернистый рыхлый и супесь лессовидная, δ/do = 0.63
10 6.3 0.78 5 3.9 0.165 0.042 3.6 28 2.5 19.2 81 4.2
20 12.6 0.78 10 31.4 1.32 0.042 3.6 112 2.5 77 81 16.8
30 19.0 0.78 15 106 4.46 0.042 3.6 252 2.5 172 81 37.8
40 25.2 0.78 20 250 10.6 0.042 3.6 449 2.5 317 81 67
50 31.5 0.78 25 490 20.6 0.042 3.6 700 2.5 480 81 105
Принимаем при расчетах δкр = 0.6 м, γкр =
= 1600 кг· с/м3, m = 3 и 5, h = 1 м, λ = 20, n =
= 0.4, dз.с = 10, 20, 30, 40 и 50 мм, σo = 5.5 МПа.
Результаты расчетов приведены в таблицах 4 –
6.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В статье приведены результаты эксперимен-
тальных исследований, которые позволили ра-
зработать методику расчета прочности геотекс-
тильных рулонных материалов при продавлива-
нии фракциями защитного слоя крепления отко-
сов земляных гидротехнических сооружений. По-
казано, что при защите откоса из песка или лессо-
видной супеси типовым креплением из каменной
наброски толщиной 0.6 м с использованием гео-
текстиля Ровенской фабрики нетканых материа-
лов при высоте волны до 1 м и защитном слое из
гальки или щебня, разрушения геотекстиля при
продавливании фракциями диаметром 10–50 мм
не будет.
Н. Г. Бугай, А. И. Кривоног, В. В. Кривоног, В. Л. Фридрихсон 15
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2009. Том 11, N 4. С. 9 – 16
1. Бугай Н. Г., Кривоног А. И., Кривоног В. В., Фри-
дрихсон В. Л. Гибкие крепления откосов земляных
плотин гидротехнических сооружений с использо-
ванием геотекстиля // Прикладна гiдромеханiка.–
2006.– 8(80), N 1.– С. 3-22.
2. Пивовар Н. Г., Бугай Н. Г., Рычко В. А. Дренаж с
волокнистыми фильтрами.– Киев: Наукова думка,
1980.– 214 с.
3. Heerten G., Meyer H., Muhring W. Experience with
a flexible interlocking revetment system at the Mi-
ttellandkanal in Germany // Proc. Int. Conf., Insti-
tution of Civil Engineers.– London, 1984.– P. 106–
114.
4. Pilarczyk K. W. Prototype tests of slope protecti-
on systems // Proc. Int. Conf., Institution of
CivilEngineers.– London, 1984.– P. 126-136.
5. ГОСТ 29104.8-91 Ткани технические. Метод опре-
деления прочности и растяжимости при продав-
ливании шариком.– М.: Издательство стандартов,
1992.– 9 с.
6. Цытович Н. А. Механика грунтов.– М.: Высшая
школа, 1979.– 272 с.
7. Гидротехнические сооружения Справочник
проектировщика.– М.: Стройиздат, 1983.– 543 с.
8. Шанкин П. А. Воздействие волн на гидротехни-
ческие сооружения.– Л.: Речной транспорт, 1955.–
146 с.
16 Н. Г. Бугай, А. И. Кривоног, В. В. Кривоног, В. Л. Фридрихсон
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-87685 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1561-9087 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:39:40Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут гідромеханіки НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бугай, Н.Г. Кривоног, А.И. Кривоног, В.В. Фридрихсон, В.Л. 2015-10-23T18:00:03Z 2015-10-23T18:00:03Z 2009 Прочность геотекстиля при продавливании галькой и щебнем / Н.Г. Бугай, А.И. Кривоног, В.В. Кривоног, В.Л. Фридрихсон // Прикладна гідромеханіка. — 2009. — Т. 11, № 4. — С. 9-16. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1561-9087 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87685 624.138.9 Гибкое крепление откосов земляных гидротехнических сооружений из каменной наброски или железобетонными плитами с использованием геотекстиля находит все большее распространение. Геотекстиль - это нетканый или тканый плоский материал из полимерных волокон, укладываемый по контакту крепления и грунта откоса, выполняет роль обратного фильтра, работает на разрыв и продавливание частицами защитного слоя из гальки или щебня. В статье приведены результаты экспериментальных исследований прочности геотекстиля при продавливании шаром и конусом, моделирующих продавливание галькой и щебнем. Показано,что при креплении земляного откоса из песка и лессовидной супеси при m≥3 каменной наброской общей толщиной 0.6 м и высоте волн до 1 м нетканый материал Ровенской фабрики не будет продавливаться фракциями гальки или щебня крупностью 10-50 мм. Гнучке крiплення укосiв земляних гiдротехничних споруд з кам'яної накидi або залiзобетоними плитами з використнням геотекстилю знаходить все бiльше розповсюдження. Геотекстиль - це нетканий або тканий плоский матерiал з полiмерних волокон, який укладається по контакту крiплення i грунта укоса, виконує роль зворотнього фiльтра, працює на розрив та продавлювання часточками захисного шару з гальки або щебеня. В статтi наведено результати експериментальних дослiджень мiцностi геотекстиля при продавлюваннi шаром i конусом, що моделює продавлювання галькою i щебенем. Показано, що в випадку крiплення земляного укоса з пiску i лiссовидним супiском при m≥3 кам'яною накиддю загальною товщиною 0.6 м i висотi хвиль до 1 м нетканий матерiал Ровенської фабрики не буде продавлюватись фракцiями гальки або щебеня крупнiстю 10-50 мм. Floppy attachment of acclivities of earthen hydraulic engineering buildings from stone riprap or reinforced-concrete tables with usage of geotextiles discovers the increasing propagation. The geotextiles is unwoven or woven a flat material from polymeric fibres, stacked on contact the attachments and ground of an acclivity, are executed by a role the return filter, works on a breaking and pressing fragments protective layer from shingle or crushed aggregate. In paper the outcomes are reduced experimental studies of hardness of geotextiles at pressing by a sphere and cone modelling pressing by shingle and crushed aggregate. Is rotined, that at attachment of an earthen acclivity from sand and loess sandy soil at m≥3 immovable stone riprap by communal thickness 0.6 m and altitude of surges up to 1 m unwoven material the Rovno factory will not be pressed through by fractions of shingle or crushed aggregate by fineness of aggregate 10-50 mm. ru Інститут гідромеханіки НАН України Прикладна гідромеханіка Прочность геотекстиля при продавливании галькой и щебнем Geotextile strengh at punching by gravel stones and crushedstones Article published earlier |
| spellingShingle | Прочность геотекстиля при продавливании галькой и щебнем Бугай, Н.Г. Кривоног, А.И. Кривоног, В.В. Фридрихсон, В.Л. |
| title | Прочность геотекстиля при продавливании галькой и щебнем |
| title_alt | Geotextile strengh at punching by gravel stones and crushedstones |
| title_full | Прочность геотекстиля при продавливании галькой и щебнем |
| title_fullStr | Прочность геотекстиля при продавливании галькой и щебнем |
| title_full_unstemmed | Прочность геотекстиля при продавливании галькой и щебнем |
| title_short | Прочность геотекстиля при продавливании галькой и щебнем |
| title_sort | прочность геотекстиля при продавливании галькой и щебнем |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87685 |
| work_keys_str_mv | AT bugaing pročnostʹgeotekstilâpriprodavlivaniigalʹkoiiŝebnem AT krivonogai pročnostʹgeotekstilâpriprodavlivaniigalʹkoiiŝebnem AT krivonogvv pročnostʹgeotekstilâpriprodavlivaniigalʹkoiiŝebnem AT fridrihsonvl pročnostʹgeotekstilâpriprodavlivaniigalʹkoiiŝebnem AT bugaing geotextilestrenghatpunchingbygravelstonesandcrushedstones AT krivonogai geotextilestrenghatpunchingbygravelstonesandcrushedstones AT krivonogvv geotextilestrenghatpunchingbygravelstonesandcrushedstones AT fridrihsonvl geotextilestrenghatpunchingbygravelstonesandcrushedstones |