Частицы грунта связаны между собой силами взаимодействия, зависящими от его физико-механических свойств. При равновесном нена-груженном состоянии массива силы взаимодействия соприкасающихся частиц уравновешены. Если при внешнем воздействии частица грунта выходит из состояния равновесия, она, согласно законам механики, действует на соседние частицы, те, в свою очередь, на последующие и т. д., то есть в грунте распространяется импульс смешения. В результате последовательного колебания частиц импульс распространяется постепенно, а не мгновенно. Процесс распространения (волна) деформаций в грунте является следствием не только ударных нагрузок, но и увеличения скорости движения рабочих органов землеройных машин, и чередования сколов грунта.

В условиях работы рассматриваемых машин, особенно при увеличении скорости рабочего воздействия, грунты в большей степени проявляют хрупкие свойства, и области пластического деформирования сокращаются. Динамический характер разрушения грунта современными машинами рассматриваемого класса может преобладать над статическим, а перспективы увеличения скорости машин очевидны.

Характеристики динамического разрушения грунтов отличаются от статических. Н. А. Цытович указывает на необходимость при изучении динамики грунтов рассматривать волны деформаций двух типов: поперечные и продольные.

Волны распространяются в невозмущенном грунте с определенными скоростями, зависящими от характеристик грунта. В зависимости от вида деформаций возникают волны различных типов. Если движение описывается только объемным сжатием и растяжением, волна называется продольной, если деформациями сдвига — поперечной.

При динамическом нагружении возникает необходимость учитывать необратимость (конечность) деформаций. Необратимые явления обусловливаются превращением кинетической энергии динамического на-гружения в остаточные искажения структуры грунта и затем рассеивания этой энергии в форме тепла. Механизм развития остаточных деформаций в значительной мере объясняется теорией распространения волн.

Характеристикой условий прочности связных грунтов могут служить показатели сопротивления грунтов сдвигу: сцепление с и коэффициент внутреннего трения. Хотя эти показатели являются лишь математическими параметрами прямолинейной огибающей кругов предельных напряжений, они достаточно полно характеризуют процесс разрушения при небольших изменениях давлений.

Кроме главного нормального напряжения в грунте по направлению распространения волны о, для описания процесса одноосного сжатия необходимо знать главное боковое напряжение а, действующее в направлении, перпендикулярном к направлению распространения волны.

Отношение главного бокового о и главного нормального о напряжений называют коэффициентом бокового давления. Для многих грунтов в большом интервале давлений это — величина постоянная.

Возникновение на некоторых поверхностях, перемещающихся в грунте, разрывов непрерывности напряжений и скорости наглядно иллюстрируется на диаграмме (рис. 15) динамического сжатия грунта по Н. А. Цытовичу. В грунте при Р > Р2 волна деформаций является ударной; при Р < Рг она распадается на упругую и пластическую. Здесь ОАВС — линия нагрузки; BD, CDt— линии разгрузки.

Появление разрывов возможно и в случае разгрузки, если предел прочности материала на разрыв значительно меньше, чем на сжатие, что весьма существенно для скальных и мерзлых грунтов.

В уравнениях движения частиц грунта при динамическом нагружении, в которых напряженное состояние грунта, скорость его частиц и другие параметры зависят от пространственной координаты х и времени t, зависимость ад (вд) представлена в соответствии с эксперимент тальным соотношением указанных параметров. Этому положению от-; вечает модель упругопластической среды.