Исследование ползучести мерзлых грунтов с применением различных моделей деформирования

Предметом исследования является длительная ползучесть мерзлых глинистых грунтов при отрицательных температурах. В отличие от большинства предыдущих работ, основанных на краткосрочных испытаниях, в данной работе реализован подход, основанный на длительном (8–20 суток) лабораторном нагружении образцов методом одноосного сжатия. Объектами исследования выступают каолиновая глина,аллювиальные супесь и суглинок, отобранных в районе Марре-Сале и г. Москвы. Целью является количественное определение параметров деформационного поведения мерзлых грунтов и выбор наиболее адекватной модели их описания. Рассматриваются стадии ползучести и влияние структуры на скорость деформаций. Полученные данные сопоставлены с результатами аппроксимации четырьмя моделями деформирования – упрочнения, степенной, Бюргерса и Нисихары – для последующего применения в прогнозах устойчивости инженерных сооружений в условиях криолитозоны. Методология включает длительные лабораторные испытания мерзлых глинистых грунтов методом одноосного сжатия при температуре −5 °C с применением комплекса «ИВК Механика-теплофизика». Использованы 6 образцов каолиновой глины и по одному образцу супеси и суглинка. Результаты аппроксимированы по четырём математическим моделям ползучести. Научная новизна работы заключается в комплексном экспериментальном исследовании ползучести мерзлых грунтов различного состава в течение длительного времени и количественном сравнении эффективности математических моделей для описания реологического поведения этих грунтов. Впервые в условиях продолжительных испытаний при постоянной нагрузке была проведена аппроксимация экспериментальных данных с использованием четырёх моделей, что позволило выявить их достоинства и ограничения. Установлено, что модели упрочнения и степенная модель наиболее точно описывают деформационное поведение всех типов грунтов (R² " 0,99). Модель Бюргерса демонстрирует удовлетворительные результаты, но недооценивает деформации на поздних стадиях. Модель Нисихары требует модификации для адекватного описания ускоренной стадии. Полученные результаты имеют практическое значение для оценки надёжности фундаментов в криолитозоне, а также для совершенствования реологических моделей мерзлых грунтов.

мерзлые глинистые грунты, экспериментальные исследования, деформация, одноосное сжатие, модель ползучести, нагрузка, инженерная геокриология, длительная ползучесть, реологические свойства, криолитозона