Estimation of the values of the strength characteristics of the soil with a nonlinear dependence of its shear resistance on normal pressure

Authors

  • Alexey Yu. Vinogradov Scientific and Industrial Research Association “Gidrotehproekt”; Saint Petersburg State Forest Technical University , ООО НПО «Гидротехпроект»; ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова» https://orcid.org/0000-0001-6834-2507
  • Viktor A. Obyazov Scientific and Industrial Research Association Gidrotehproekt; Russian State Hydrometeorological University , ООО НПО «Гидротехпроект»; ФГБОУ ВО «Российский государственный гидрометеорологический университет» https://orcid.org/0000-0002-9644-1286

DOI:

https://doi.org/10.34753/HS.2024.6.1.83
+ Keywords

soils, strength properties, Coulomb equation, angle of internal friction, specific soil adhesion, normal load, shear resistance

+ Abstract

When studying the transport-shear mudflow, riverbed washouts, the stability of landslide slopes, when designing buildings and structures, including hydraulic engineering, it is important to assess the parameters of the strength properties of soils. To determine these parameters according to the requirements of all the main regulatory documents, it is necessary to use the linear Coulomb equation , characterizing the relationship between the normal pressure on the soil σ and its shear resistance τ. However, as numerous experimental studies show, this dependence is nonlinear, especially in the region of low pressures (< 0.1 MРa), and can be approximated by a power function of the form . In the case of using a linear relationship between shear resistance and normal pressure, the angle of internal friction φ and the specific soil adhesion c are simply determined and are constants under any load. In the case of using a power dependence, difficulties arise with their assessment. In order to match the approximation of the results of the soil shear study by a nonlinear function to the existing regulatory framework, we assume that the state of the soil at a given normal pressure σ0 is sufficiently described by the tangent equation at points with a certain normal pressure σ0. The derivative of the function at the point σi is equal to the tangent of the angle of inclination of the tangent drawn to the graph of the function at this point. Therefore, the tangent of the angle of internal friction at the point σi will be equal to the first derivative of the power function at this point.

+ Author Biographies

Alexey Yu. Vinogradov

Director of the NPO "Gidrotekhproekt", doctor of Technical Sciences. WoS ResearcherID: D3751-2016. ORCID: 0000-0001-8838-8676

Viktor A. Obyazov

technical Director of the NPO "Gidrotekhproekt", doctor of Geographical Sciences

WoS ResearcherID: AAD-1738-2022

ORCID: 0000-0002-9644-1286

+ References

Алексеев В. М., Калугин П. И. Полевые методы исследования механических свойств грунтов: учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство». Воронеж: Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, 2011. 112 с.

Виноградов А.Ю., Зубова О.В., Парфенов Е.А. Расчет эрозионного размыва связного грунта // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2021. № 235. С. 187–195.

Виноградов А.Ю., Обязов В.А. Об аппроксимации зависимости сопротивления грунта сдвигу от нормального давления // Гидросфера. Опасные процессы и явления. 2023. Т. 5. Вып. 3. С. 283291.

Виноградов Ю. Б. Этюды о селевых потоках. Л., Гидрометеоиздат, 1980, 144 с.

Дмитриев В.В., Ярг Л.А. Методы и качество лабораторного изучения грунтов: учебное пособие. М.: КДУ, 2008, 542 с.

Крамаренко В.В. Грунтоведение: учебное пособие. Томск: Из-во ТПУ, 2011. 431 с.

Крюков Е. В., Бутенко В. М. Опасные природные процессы: учеб.-метод. пособие. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2013. 119 с.

Романов П.Ю., Романова Т.Е., Уравнение касательной к графику функции // Математика. Первое сентября. 2001. № 16. С. 17–20.

Терцаги К. Теория механики грунтов. М.: Гостройиздат. 1961. 507 с.

Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс): учебник для строит. вузов. 4 изд. М.: Высшая школа, 1983. 288 с.

Шустер Р., Кризек Р. Оползни. Исследование и укрепление. М.: МИР, 1981, 368 с.

+ Read article online

Downloads

Published

2024-11-22

Issue

Section

Methods, models and technologies

How to Cite

Vinogradov, A. Y., & Obyazov, V. A. (2024). Estimation of the values of the strength characteristics of the soil with a nonlinear dependence of its shear resistance on normal pressure. Hydrosphere. Hazard Processes and Phenomena, 6(1), 83-96. https://doi.org/10.34753/HS.2024.6.1.83

Most read articles by the same author(s)

Loading...