ДИНАМИКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

НА ЛЕСНЫЕ ГРУНТЫ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ ИХ ПЛОТНОСТИ

 

Лобанов В.Н. (БГИТА, г. Брянск, РФ)

 

 

Воздействие гусеничных машин на лесные грунты приводит к изменению их формы и объема, вызывая напряженное состояние. Определение основного параметра механики грунтов – нормального напряжения сжатия представляет собой сложную задачу, особенно для случаев динамического нагружения, которые характеризуются незначительным временем воздействия.

В настоящее время процессы взаимодействия гусеничных машин со слабыми лесными грунтами описываются без учета изменения их физико-механических свойств при деформировании и без учета времени протекания процесса.

Определение напряжений в толще грунта с учетом изменения плотности массива и других его параметров при динамическом нагружении проведем с использованием положений волновой теории деформации. Напряженное состояние грунта для плоского и сферического движения характеризуется нормальными напряжениями  s₁,  совпадающим по направлению с осью  z,  и боковым напряжением  s₂, направленным перпендикулярно оси   z. В случае цилиндрического движения напряжение s₁ направлено по радиусу,   s₂ – по оси цилиндра, s₃ – перпендикулярно им обоим. Объемная деформация  e  связана с плотностью грунта  r  и удельным его объемом   m   соотношениями:

При этом  - начальная плотность грунта, m₀ – начальный удельный объем.

В случае одномерных движений со сферическими и плоскими волнами основными искомыми функциями являются в общем случае компоненты тензора напряжения, плотность или объемная деформация грунта и скорость частиц, а определяющими параметрами – константы, входящие в уравнения движения и в граничные и начальные условия совпадающей с направлением движения частиц грунта.

Основные уравнения, описывающие вертикальное движение частиц грунта в переменных Эйлера (R = Z, t), имеют вид

 

В этих случаях:  ;  (n = 0  для плоского, n₁ = 1 – для цилиндрического и  n₁ = 2  - для сферического движений);  Е_D, Е_S – модули динамического и статического сжатия грунта.

Интегрирование основных уравнений движения грунта даст возможность определить поле напряжений при вертикальной деформации грунта гусеничными машинами.