Анкерные свойства грунтов-аналогов дисперсных отложений небесных тел земной группы

Анкерные свойства относятся к классу физико-механических свойств грунтов и характеризуют способность грунта удерживать при выдергивании из него предметы различной формы: анкеры, балки, стержни и т.п. Изучение этих свойств особенно важно при инженерно-геологической оценке грунтов, рассматриваемых в качестве оснований или среды для различных анкерных устройств, мачт, опор, и других конструкций систем инженерной защиты. Особое значение их изучение имеет также при разработке анкерных устройств-якорей подводных донных аппаратов, а также автоматических космических посадочных аппаратов, которые необходимо жестко закреплять на поверхности при посадке. В этой связи нами проводились разносторонние исследования анкерных свойств песчано-гравийных грунтов - модельных смесей грунтов-аналогов дисперсных поверхностных отложений небесных тел Земной группы: Марса, Луны и Фобоса.

Искусственные грунты-аналоги представляли собой песчаные, пылевато-песчаные и песчано-гравийные смеси различного гранулометрического состава, близкого к поверхностным дисперсным отложениям указанных небесных тел. Опыты проводились на специальном крупногабаритном стенде, в который помещался анализируемый грунт. При этом в стенде создавались модельные одно- и многослойные грунтовые толщи, мощностью до 1,5 м.

Испытательный стенд был оборудован специальным устройством для создания и определения усилия выдергивания из грунта помещаемого в него анкера. В качестве анкеров испытывались специальные металлические зонды-якори различной формы и размеров. Зонд-анкер с тонким металлическим тросом помещался в толщу изучаемого грунта на разную глубину, под разными углами и т.п., после чего выдергивался из грунта, и при этом определялось выдергивающее усилие. Для устранения и уменьшения влияния силы тяжести (величина которой пренебрежимо мала на небольших небесных телах типа Фобоса) выдергивание зонда проводилось в горизонтальном направлении. Опыты велись с пятикратной повторностью для каждого вида испытаний и затем обрабатывались статистически.

В результате проведенных исследований было изучено влияние целого ряда факторов на анкерные свойства песчано-гравийных грунтов, а именно: гранулометрического состава грунтов, плотности их сложения, строения многослойной грунтовой толщи, формы зонда-анкера, угла его наклона к поверхности, угла выдергивания зонда-анкера и др. Установлены зависимости усилий выдергивания анкеров разной формы от величины их заглубления в грунты разного гранулометрического состава. Показано, что с уменьшением дисперсности и увеличением плотности сложения грунтов величина выдергивающих усилий возрастает, т.е. параметры анкерных (удерживающих) свойств грунтов увеличиваются. В многослойных толщах грунтов наибольшие параметры анкерных свойств обусловливаются за счет более плотного и менее дисперсного слоя.

Кроме того, установлено влияние размера и формы зонда-анкера на формирование вокруг него зоны обтекания, образующейся при перемещении частиц грунта в ходе выдергивания анкера. Выявлено, что объем зоны обтекания грунта вокруг анкера зависит от формы анкера, его размеров и их соотношения с размером частиц грунта. Показано, что определяющим в формировании анкерных свойств песчано-гравийных грунтов является их внутреннее трение. Получены статистически-обоснованные параметры усилий выдергивания зондов-анкеров разной формы для различных типов песчано-гравийных грунтов-аналогов, которые могут использоваться для оценки анкерных свойств грунтов.

Другие материалы

Мурман и арктическое обрамление cосуществование технологий в 21 веке
Настоящая аналитическая статья - попытка рассмотреть предпосылки социально-экономических условий, в которых, возможно, будет развиваться горнопромышленный комплекс (ГПК) Мурманской области в будущем. Этот комплекс взят за точку отсчета, в ...

США современный уровень социально-экономического развития. Характеристика современного состояния, анализ причин, перспективы развития
Современные США представляют собой достаточно интересный объект исследований для экономистов всего мира. Страна, сумевшая за сравнительно небольшой промежуток времени стать мировым экономическим лидером, не может не вызывать интерес. ...