где l - относительная деформация; а_н - начальный коэффициент сжимаемости, МПа; Р - величина давления, МПа; Р0 - величина структурной прочности при сжатии, МПа; К = а_н/lmax - коэффициент пропорциональности, МПа; lmax - максимальная относительная деформация.

Для статистического анализа из общей выборки экспериментальных данных выделены частные выборки для компрессионных параметров а_н и К по видам торфа. Количество данных для видов торфа приведено в таблице 1. Экспериментальный материал представлен практически всеми видами торфа по генетической классификации. Для каждой выборки аргумента определяли средние значения, среднеквадратические отклонения компрессионных параметров а_н и К, проведен статистический анализ рядов распределений, проверена гипотеза нормальности распределений.

Результаты анализа по видам торфа представлены в таблице 1.

На основе сопоставления эмпирических и стандартных значений критериев согласия при вероятности равной 95% распределения а_н и К по видам торфа подчиняются закону нормального распределения и Грама-Шарлье. Средние величины значений параметров а_н и К увеличиваются при переходе от видов торфа низинного типа к видам торфа верхового типа. Так пределы колебания параметра а_н для видов торфа низинного типа равны (6,38…16,83) МПа^-1, а для верхового типа - (12,36…20,17) МПа^-1. Также наблюдается увеличение значений параметров а_н и К при переходе от древесной группы торфа к моховой группе. Это можно объяснить разными общетехническими свойствами для видов торфа. Это его степень разложения R % и пористость, характеризуемая коэффициентом пористости е_о или начальным влагосодержанием W0 г/г. Так по данным, приведенным в работе [4], для вида торфа низинного типа начальный коэффициент пористости меньше, чем у торфа верхового типа, а степень разложения больше. Подобная тенденция наблюдается и при переходе от древесной к моховой группе торфа.

компрессионный параметр торф пористость

Таблица 1. Результаты статистического анализа распределений компрессионных параметров для видов торфа

Рассмотрим зависимость компрессионных параметров а_н и К от начального коэффициента пористости е_о для видов торфа. Материалы статистического анализа регрессионных зависимостей компрессионных параметров а_н и К от начального коэффициента пористости для некоторых видов торфа приведены в таблице 2.

Из сопоставления эмпирических и теоретических критериев Фишера достоверности с вероятностью 95% можно утверждать, что компрессионные параметры а_н, К с коэффициентом пористости по видам торфа имеют достоверную корреляционную связь, а их зависимости прямолинейны при соблюдении однородности условных остаточных дисперсий для всех видов торфа. Коэффициенты корреляции для начального коэффициента сжимаемости а_н колеблются от 0,66 до 0,84, а для коэффициента К от 0,39 до 0,74.

Для выявления влияния степени разложения на компрессионные параметры а_н, К рассмотрим их зависимости от начального коэффициента пористости по узким интервалам степени разложения. Результаты статистического анализа зависимостей по узким интервалам степени разложения приведены в таблице 3. В соответствии с критериями Фишера достоверности и криволинейности в узких интервалах степени разложения зависимости достоверны и имеют линейный вид. Коэффициенты корреляции для начального коэффициента сжимаемости а_н колеблются от 0,63 до 0,76, а для коэффициента К от 0,36 до 0,67.

Таблица 2. Результаты статистического анализа зависимостей компрессионных параметров а_н и К от коэффициента пористости по видам торфа

Таблица 3. Зависимости компрессионных параметров а_н и К от коэффициента пористости по интервалам степени разложения

Коэффициенты линейного уравнения А и В (см. табл.3) для узких интервалов степени разложения по параметру вначале возрастают, достигают максимума, а затеет убывают с ростом степени разложения, а для коэффициента К вначале убывают, достигают минимума, а затем увеличиваются с ростом степени разложения.

Наличие экстремумов в зависимостях параметров А и В от R показывает на различный характер процесса сжимаемости торфа в различных интервалах R. Анализ статистических расчетов (см. табл.3) показывает, что коэффициентам А и В присущ различный характер изменения по трем интервалам степени разложения R. Коэффициент А ? const для интервала R=25…45 %, и убывает при R<25 % и R>45 %. Коэффициент В ? const при R = 30…50 % и возрастает при R<30 % и R>50 %.

Определение компрессионных параметров а_н, К (МПа^-1) торфа по начальному коэффициенту пористости и степени разложения может быть осуществлено по зависимостям: а_н = (-3,07+0,166 R - 2,39 10^-3 R²) + (1,637 - 3,14 10^-3 R +3,6 10^-4 R²) е_о + t (6,5 (1,0-0,01 R)); К = (-4,2+0,576 R - 8,86 10^-3 R²) + (2,13 - 6,66 10^-2 R +8,7 10^-4 R²) е_о + t (9,2 (1,0-0,01 R)).

В результате статистического анализа обоснована достоверность зависимостей компрессионных параметров от начального коэффициента пористости для видов торфа и по узким интервалам степени разложения линейного вида.

Доминирующее влияние на компрессионные параметры следует признать за такой характеристикой порового пространства, как коэффициент пористости. Полученные зависимости позволяют прогнозировать доверительные пределы изменения а_н и К с заданной вероятностью при инженерных расчетах осадок насыпей дорог [7].

Список литературы

1. Амарян Л.С. Свойства слабых грунтов и методы их изучения. - М.: Недра, 1990. - 220с.

2. Ивкина Т.Н. Исследование закономерностей деформирования торфяных грунтов под насыпями: автореф. дис. …канд. техн. наук - Калинин, 1975. - 20 с.

3. Королев, А.С., Федоров Б.А. Расчет коэффициента сжимаемости слабых грунтов // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1981. № 12. С.22-26.

4. Лиштван И.И., Базин Е.Т., Косов В.И. Физические свойства торфа и торфяных залежей - Минск: Наука и техника, 1985. - 240с.

5. Федоров Б.А., Королев А.С. Статистическое обоснование процесса компрессионного обезвоживания торфа // Торфяные и водные ресурсы Верхневолжья и их использование. - Калинин, 1980. С.87-94.

6. Федоров, Б.А. Вероятностная оценка компрессионных параметров торфа по генетической классификации // Физико-химические и экологические проблемы наукоемких технологий добычи и переработки органогенных материалов: Материалы Научно-технической конференции с международным участием. - Тверь: ТГТУ, 1999. С.102-104.

7. Федоров, Б.А. Исчисление объема земляных работ при проектировании насыпей дорог на торфяном основании - Тверь: ТвГТУ, 2013. - 240 с.

8. Федоров, Б.А. О параметрах обобщенной компрессионной кривой торфяной залежи под насыпями дорог // Современные проблемы гуманитарных и естественных наук: Материалы XXV международной научно-практической конференции. Научно-информационный издательский центр "Институт стратегических исследований". 2015. С.156-161.

9. Цымлякова С.С., Федоров Б.А. Деформационные свойства торфа и генезис болота // Молодежный научный вестник. 2016. № 10 (10). С.78-87.

Размещено на Allbest.ru