Applicability of Reversed Experiment Technique to Determine Dynamic Characteristics of Saturated Soils

Abstract

Котов В.Л., Баландин Вл.В., Баландин Вл.Вл. Исследование применимости методики обращенного эксперимента к определению динамических характеристик водонасыщенных грунтов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. -2016Механика. - . -№ 3. -С. 97-107. DOI: 10.15593/perm.mech/2016 Kotov V.L., Balandin Vl.V., Balandin Vl.Vl. Investigation of applicability of reversed experiment techniques to determine the dynamic characteristics of saturated soils. PNRPU Mechanics Bulletin. 2016 Рассматривается задача определения силы сопротивления внедрению ударника с плоским торцом в сухой и водонасыщенный песчаный грунт в рамках методики обра-щенного эксперимента. В эксперименте контейнер с грунтом наносит удар по торцу мерного стержня, а значение силы сопротивления определяется на основе показаний датчика деформаций на поверхности мерного стержня на удалении от его торца. Чис-ленно исследован процесс распространения импульсов сжатия, образующихся при ударе о торец мерного стержня контейнера с водонасыщенным и сухим песчаным грун-том. Сжимаемость грунта отражается ударной адиабатой, сдвиговые свойства грунта описывает дробно-рациональная зависимость предела текучести от давления. Удар-ные адиабаты грунта различного водонасыщения получены на основе модели много-компонентной среды. Численно получены зависимости от времени силы сопротивле-ния внедрению цилиндрического ударника в сухой, влажный и водонасыщенный песча-ный грунт. Отмечена меньшая длительность нестационарной стадии импульса силы во влажном грунте по сравнению с сухим грунтом.Проведен анализ погрешности определения усилия, действующего на удар-ник, по значениям импульса деформации на поверхности мерного стержня. Чис-ленно продемонстрирован эффект действия геометрической дисперсии при рас-пространении вдоль стержня импульса сжатия с длиной волны, сравнимой с ра-диусом цилиндра. Для восстановления импульса на торце стержня по его значениям на поверхности на удалении от места приложения нагрузки применяют-ся модифицированные методики с поправками на дисперсию и с дополнительным учетом неравномерности распределения деформаций по поперечному сечению стержня. Отмечены искажения формы восстановленного импульса, получена зави-симость ошибки в определении максимального значения от длительности неста-ционарной части исходного импульса. Показана достоверность определения ква-зистационарного значения силы сопротивления внедрению после введения попра-вок на дисперсию как в сухом, так и в водонасыщенном грунте. The problem of determining the penetration resistance of the flat end projectile into dry and water-saturated sandy soils with the use of the reversed experiment technique is studied in the paper. In the experiment, the container with soil strikes the end of the measuring rod, and the resistance force is determined based on the strain gauge readings on the surface of the rod at a distance from its end. The propagation of pulse compression resulting from the impact of the rod flat end against the container with the water-saturate...