Systems. Methods. Technologies 2 (42) 2019

Systems Methods Technologies. S.E. Rudov et al. Assessment of the carrying…2019 № 2 (42) p. 80-86 84 Как видно на рис. 6, с ростом переменной про- исходит существенное увеличение по экспоненциаль- ному закону коэффициентов Пуассона ν и бокового распора α , причем в весьма увлажненных почвогрун- тах ( ≥3,5) коэффициент ν→ 0,5, а параметр α дости- гает значения 1. Этот результат свидетельствует о том, что при по- вышенной влажности массив почвогрунта находится в состоянии всестороннего сжатия и ведет себя при де- формировании подобно несжимаемой жидкости. В работе [20] выявлены особенности сопротивления почвогрунта различной влажности действию внешней сдвиговой нагрузки в массиве оттаявшего грунта и на его границе с зоной мерзлоты. Рис. 6. Влияние нечеткой переменной на параметры ν и α : 1 — зависимость безразмерной характеристики ν ; 2 — зави- симость безразмерной характеристики α Для супеси и суглинка в таблице представлены дан- ные о влиянии на величину сцепления С ( кПа ) и угол внутреннего трения φ ( град. ). Величина предела проч- ности на сдвиг τ рассчитана по закону Кулона – Мора как τ = С + q o tg φ при q o = 27 кПа. На примере супеси обработка данных таблицы по- зволила отразить (рис. 7) характер изменения величины τ внутри массива и на границе сезонной мерзлоты с ростом переменной . Анализ данных (рис. 7) показывает, что оба графика функции τ ( ) являются эквидистантными (равноуда- ленными друг от друга), что свидетельствует о совпа- дении характера влияния нечеткой переменной на прочность почвогрунта. Таблица 1 Влияние переменной на характеристики прочности почвогрунта Грунт Внутри массива На границе с мерзлотой С ц ф С ц ф Супесь Суглинок 1,00 21 19 29,64 16 17 23,78 Супесь 1,13 14 17 21,78 8 15 14,91 Суглинок 1,33 17 21 26,48 12 18 20,21 Супесь 1,53 7 16 14,35 5 11 10,12 Суглинок 1,87 8 17 15,78 4 12 9,57 Рис. 7. Влияние переменной на величину предела прочно- сти на сдвиг: 1 — характер изменения величины τ внутри массива; 2 — характер изменения величины τ на границе сезонной мерзлоты По мере роста переменной прочность почвогрун- та в непосредственной близости от границы зоны мерз- лоты снижается практически на 30–50 % по сравнению с прочностью почвогрунта в глубине массива. Это оз- начает, что при расположении зоны мерзлоты в отно- сительной близости к поверхности почвогрунта (в диа- пазоне 0,3 ÷ 0,6 м) глубина колеи h k может достигать этих значений, что при определенных условиях имеет место на практике. Основываясь на полученных результатах, произве- дем в соответствии с положениями [8; 9] расчет несу- щей способности почвогрунта при воздействии на него движителя трелевочной системы. В качестве критерия несущей способности примем значение максимальной глубины h k погружения колеса (штампа) с характерным размером R в грунт при ста- тической нагрузке Р . Основываясь на положениях [8], радиус контактной площадки а и глубину зоны контактного сближения h о определим как: = ( ) ; h о = a 2 / R. (4) Статическая сила Р , распределенная по площади контакта, формирует начальное вертикальное давление q о , которое в массиве грунта на глубине h определяет значения компонент некоторого поля напряжений. При этом главные — вертикальная σ в и горизонталь- ная σ г компоненты с ростом h снижаются по закону [19]: σ в = /ℎ , σ г = ασ в , (5) где ℎ = - относительная глубина; α — коэффициент бокового распора; n = k – α — коэффициент затухания, зависящий от формы штампа: для сферического k = 3, цилиндрического k = 2 и плоского k = 1. Максимальное касательное напряжение τ max = 0,5( σ в – σ г ) при превы- шении на определенной глубине h величины предела прочности элемента почвогрунта на сдвиг τ обусловли- вает разрушение массива и погружение штампа на эту глубину h = h k .