Квазистатичность процесса динамического деформирования грунтов

Механические характеристики грунтов при их статическом и динамическом деформировании определяются экспериментально. Точность и достоверность определения механических характеристик грунтов при динамических нагружениях зависит от квазистатичности процесса деформирования грунта. Для этого необходимо обеспечит независимости результатов опытов от волновых процессов в грунте при воздействии на нее динамических нагрузок. Существуют лабораторные установки динамических нагружений (УДН) для проведения опытов по определению законов динамического деформирования, и на их основе механических характеристик грунтов. Проверка квазистатичности процесса динамического деформирования грунта в УДН, достигается решением соответствующей к постановке эксперимента волновой задачи. В связи с этим, рассмотрена задача о распространении плоской волны в грунте, постановка которой адекватно к постановке эксперимента на УДН. Для описания динамическое деформирование грунтов принять упруго – вязкопластическая модель Г.М. Ляхова. Система дифференциальных уравнений в частных производных гиперболического типа, описывающая волновой процесс в грунте, решена методом характеристик с последующим применением численного метода конечных разностей по неявной схеме. Численным решением получены изменения параметров волн (напряжения, деформация и скорости частиц) по времени для разных сечений грунтового слоя. Показаны влияния толщины слоя грунта в УДН на параметры волн, следовательно, на квазистатичность процесса динамического деформирования грунтов в экспериментах. Определены также, степени количественного и качественного влияния механических характеристик грунта на параметры волн. На основе анализа полученных результатов установлена, что главными факторами определяющими квазистатичность волнового процесса являются – толщина грунтового слоя в УДН и параметры динамической нагрузки. Показана зависимость механических характеристик грунта от квазистатичности динамического деформирования грунтового слоя в УДН. Получена на основе результатов численного решения волновой задачи и их анализа условия обеспечения квазистатичности процесса деформирования образца грунта при ее динамическом сжатии в УДН.