WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

- эксплуатация зданий и сооружений, фундаменты которых спроектированы с использованием цифровых моделей показала, что обеспечивается достаточная надежность.

Эти обстоятельства выдвинули проблему создания методики расчета грунтовых оснований естественного сложения с использованием цифровых моделей на базе данных статического зондирования, что и явилось целью данной работы.

Обзор публикаций за рубежом по вопросам применения в геотехнике компьютерных методов с использованием цифровых моделей показывает резкое возрастание числа работ за последнее десятилетие. За этот период проведено более десяти международных конференций и симпозиумов по этой тематике. Однако большинство публикаций посвящены расчету устойчивости склонов, подпорных стен, работе армированного грунта, механике скальных пород, экологическим задачам и в очень малой степени расчету фундаментов на естественном основании.

В диссертации приводится краткая история развития методов статического зондирования за рубежом и в нашей стране. Анализируется отечественный опыт применения зондирующих установок и делается вывод, что с использованием статического зондирования становится реальным и рентабельным построение цифровых моделей грунтовых массивов и автоматизированное проектирование фундаментов на базе этих моделей.

Особо подчеркивается роль отечественных исследователей и инженеров в развитии методов статического зондирования: Ю.Г.Трофименкова, Л.С.Амаряна, Б.В.Бахолдина, Г.К.Бондарика, Б.В.Гончарова, Ю.И.Ковалева, Г.С.Колесника, Б.И.Кулачкина, Л.Г.Мариупольского, В.Н.Макарова, И.Б.Рыжкова, В.Д.Фаерштейна, В.И.Ферронского, А.П.Хамова, В.Б.Швеца и др.

2. Экспериментальное исследование и методика определения прочностных расчетных характеристик по данным статического зондирования Рассмотрены, применительно к статическому зондированию, имеющиеся в отечественной и зарубежной литературе основные положения теории проникания цилиндрического стержня с коническим наконечником в грунт.

Сделан вывод, что развитие этой области идет по трем направлениям:

- используются решения плоской и осесимметричной задачи предельного равновесия;

- используются решения упругопластической задачи о расширении цилиндрической полости в грунте;

- рассматривается комбинация теории предельного равновесия и теории расширения цилиндрической полости, при этом учитывается работа, затраченная на продвижение конуса в жестко-упругом грунте и на расширение полости в упругопластической среде.

Практика использования данных зондирования показывает, что имеющиеся теоретические решения применяются для определения прочностных характеристик и с при взаимопроверке данных, полученных в полевых и лабораторных условиях в случаях их большого расхождения.

Теоретические решения используются так же, как базовые, для обоснования эмпирических формул. Теоретические решения в отечественной практике проектирования фундаментов не применяются. Ю.Г.Трофименков приводит пример проверки формулы Весича на надежных лабораторных данных института «Фундаментпроект», показывающих расхождение в 2-3 раза.

В главе приводится краткий обзор эмпирических формул, полученных в отечественной практике применения статического зондирования.

Для проектирования фундаментов на естественном основании весьма желательно по данным зондирования без промежуточных характеристик определять непосредственно расчетное давление на грунтовое основание.

В основу отечественных норм расчета грунтового основания фундаментов на естественном основании СНиП 2.02.01-83 принята следующая методика определения расчетного давления на грунт. Безопасное давление на грунт (начальное критическое) определяется на основе решения Н.П.Пузыревского, и учитывается ширина фундамента, а также опыт эксплуатации фундаментов в подобных грунтах. Схема назначения расчетного давления по СНиП представлена на рис.1.

Для проведения экспериментальных работ принята рабочая гипотеза: искать корреляционную зависимость между сопротивлением грунта под наконечником зонда и начальным критическим давлением, как наиболее четко фиксируемым параметром при испытании штампов и натурных фундаментов. Значения коэффициентов с1, с2 можно принимать, согласно СНиП, определив вид грунта по Рис.1. Схема назначения данным зондирования. Влияние ширины расчетного давления по СНиП фундамента оценивалось в соответствии с результатами численного анализа формулы СНиП для определения расчетного давления на грунт.

При выполнении экспериментальных работ для зондирования принята зондирующая установка С-832 конструкции НИИпромстроя. Основным измерительным элементом принят тензометрический зонд конструкции НИИпромстроя (рис.2).

На первом этапе экспериментальные работы проводились с зондамиштампами на полигоне НИИпромстроя. В табл.1 приведены физикомеханические характеристики грунтов на опытной площадке.

Методика выполнения работы заключалась в следующем. На площадке проведено 8 погружений зондов на глубину 1,0…2,0м со случайным размещением на площадке. При каждом погружении регистрировались величины сопротивления грунта при погружении и в момент остановки.

Далее каждый зонд подвергался нагружению статической нагрузкой по методике испытания штампов по ГОСТ 1237477. При испытании зонда-штампа регистрировались:

сопротивление грунта наконечнику, сопротивление по боковой поверхности и перемещение зонда. Для измерения сопротивления грунта в момент, близкий к остановке зонда, использовался специальный механизм зондирующей установки с компенсирующим воздушным цилиндром. Схема работы равновесного зонда приведена на рис.3.

Рис.2. Зонд конструкции НИИпромстроя Таблица h, W Wp IL е с, Наименование грунта,, м МПа г/см3 град 0,5 1,89 0,275 0,226 0,04 0,791 17 0,063 глина полутвердая 1,0 1,89 0,292 0,206 0,35 0,877 19 0,060 глина тугопласт.

1,5 1,89 0,294 0,211 0,36 0,877 24 0,035 глина тугопласт.

2,0 1,79 0,234 0,311 0,56 1,076 17 0,063 глина мягкопласт.

>2,0 1,82 0,331 0,146 0,53 0,981 25 0,037 суглинок мягкопласт.

На рис.4 представлены графики статического испытания зонда-штампа №5. На рис.4,а приведен график S=f(р) для наконечника зонда-штампа, который показывает, что наконечник работает, как плоский штамп, выявлена упругая область, переходная и область значительных пластических деформаций. На этом графике показаны величины сопротивлений при движении зонда qs и равновесного зонда q’s. График, приведенный на рис.4,б, показывает, что сопротивление Рис.3. Схема работы по боковой поверхности полностью реализуется при равновесного зонда малых перемещениях 0,2-0,3 мм, после чего происходит «срыв».

В табл.2 приведены результаты статических испытаний зондов-штампов, на рис.5 представлен график зависимости q’s и рн.к.. График показывает, что Рис.4 Графики испытания зонда-штампа № имеется корреляционная связь и в интервале 0,5…1,5 МПа q’s ее можно считать линейной. Полученные результаты дали основание ожидать тесную связь между начальным критическим давлением при испытании стандартных штампов и сопротивлением под наконечником зонда.

Таблица Наименование характеристики Номер зонда-штампа 1 2 3 4 5 6 7 Предел пропорциональности 0,80 1,05 0,85 0,60 0,80 0,65 0,50 1,Рнк, МПа Предельное давление Рпр, МПа 1,20 1,40 1,20 0,90 1,10 1,10 0,80 1,Сопротивление наконечнику 1,05 1,30 1,10 0,75 0,90 0,80 0,60 1,равновесного зонда q’s, МПа Сопротивление при установив- 1,85 2,20 1,70 1,05 1,70 1,35 1,05 2,шейся скорости qs, МПа Проводились испытания стандартных штампов и зондирование в месте испытания штампа. Выбирались площадки с различными пылевато-глинистыми грунтами от твердой до текучепластичной консистенции. Обработаны результаты испытаний на 53 площадках.

Результаты испытаний штампов и зондирования на всех площадках позволили получить экспериментальную зависимость Рнк и qs. Эта зависимость представлена на рис.6.

Рис.5. Зависимость между Рнк и q’s Рис.6. Зависимость между Рнк и qs Рнк = 0,14 qs0.5. (1) При этом корреляционное отношение оказалось равным 0,87, что указывает на тесную связь.

Проведено сравнение значений Рнк, полученных по результатам зондирования, по значениям и с, полученным в лаборатории (формула Н.П.Пузыревского) и по данным зондирования. График рассеивания результатов приведен на рис.7.

Рис.7. График рассеивания Схема назначения расчетного давления по СНиП представлена на рис.1.

Предложено основную величину Рнк определять по данным зондирования с использованием зависимости (1). Для удобства расчетов эта зависимость заменяется кусочно-линейной (рис.8), при этом предлагаются расчетные уравнения для двух участков:

участок 0,5 qs 2,0 МПа - Рнк = 0,12qs + 0,05; (2) участок 2,0 qs 12,0 МПа - Рнк = 0,02qs + 0,24. (3) Влияние ширины фундамента в оценивалось проведение численного анализа формулы СНиП для грунтов с различной величиной индекса текучести. Расчеты показали, что для грунтов в интервале 0,qs 2,0 МПа увеличение расчетного давления при изменении в от 1,0 до 10м составляет в среднем 5% от Рнк.

Рис.8. Кусочно-линейная При сопротивлении зонда qs 2,0 Мпа зависимость между qs и Рнк расчетное давление предложено определять:

Rs = 1,05с1с2Рнк. (4) В случае залегания в уровне подошвы грунтов с сопротивлением зондированию qs > 2,0 МПа влияние ширины более существенно и учитывается как в = Кв и расчетное давление определяется формулой Rs = с1с2(Рнк + Кв). (5) Величина К принимается по табл. 3.

Таблица qs, МПа 2,0-3,0 3,0-5,0 5,0-7,0 > 7,К, МПа/м 0,01 0,015 0,020 0,Величины коэффициентов с1, с2 рекомендуется принимать по результатам зондирования согласно табл. 4.

Расчетные формулы предлагаются в виде:

при qs 2,0 Мпа - Rs = 1,05с1с2 (0,12qs+ 0,05); (6) при qs > 2,0 Мпа - Rs = с1с2 (0,02qs+Кв+0,24). (7) Таблица Были проведены испытания семи qs, МПа с1 сфундаментных плит на площадках с грунтами qs > 5,0 1,23 1,мягкопластичной и тугопластичной консистенции.

1,2 1,3,0 < qs 5,Результаты испытаний двух плит представлены на 1,0 1,1,0 < qs 3,рис.9.

1,0 1,qs 1,Рис.9. Результаты испытаний плит Из графиков видно, что величина расчетного сопротивления согласуется с характером работы фундаментной плиты под нагрузкой.

3. Экспериментальные исследования и методика определения деформационных характеристик В работе приведен обзор ранее выполненных экспериментальных работ по оценке модуля деформации по данным зондирования. Сделан вывод, что при проведении экспериментальных работ не привлекалась теоретическая база.

Ставится задача, в первую очередь, для мягкопластичных и тугопластичных глинистых грунтов, для которых расчет осадок является определяющим, получить эмпирические формулы, проводя работы по трем направлениям:

- получение эмпирических коэффициентов к теоретически полученной зависимости В.И.Ферронского;

- использовать формулу Шлейхера с определением экспериментальностатистическим путем величины относительной осадки при достижении Рнк;

- обработка статистическими методами прямой корреляции парных данных зондирования и испытаний штампом.

На втором этапе полученные зависимости оценивались с точки зрения точности и выбирались наиболее надежные.

В.И.Ферронским предложено использовать при определении модуля деформации грунта по данным зондирования решение задачи Кельвина. Для зонда с полусферическим наконечником решение интегрального уравнения, связывающего давление наконечника на грунт и полное перемещение, представлено в виде (1+ µ)(3 - 4µ) Wм = 8Е(1- µ)рdds, и получено выражение для определения модуля деформации грунта при известном лобовом сопротивлении:

3(1+ µ)(3 - 4µ)q Е =. (8) 32(1- µ) Зависимость (8) должна рассматриваться с учетом реальных условий работы зонда в грунте: в отличие от теоретической схемы работы зонда, в упругой среде верхняя половина нагрузки зонда, как растягивающая, не воспринимается грунтом и также вызывает напряжение ниже наконечника зонда. И кроме того, имеется значительное уплотнение первоначальной структуры грунта под наконечником. При этом следует учитывать скорость движения зонда и форму наконечника, а также масштабный фактор, учитывающий разные диаметры стандартных штампов и зонда.

Экспериментальные работы проводились с целью оценки перечисленных факторов.

На площадке полигона БашНИИстроя проведены испытания круглых штампов площадью А = 10 см2, стандартных зондов, испытываемых как штампы, и круглых зондов-штампов в обсадной трубе и на поверхности грунта.

Результаты испытаний приведены на рис.10 и в табл. 5.

Рис.10. Результаты испытаний штампов Таблица Вид Глубина 0,8 м Глубина 1,5 м испытаний №№ зондов- №№ зондов-штампов штампов 1 2 3 4 5 6 Зондирование равновесным зондом q’s, 1,05 1,30 1,10 0,75 0,9 0,8 0,МПа Испытание зонда-штампа Ез, МПа 29 39 35 28 43 28 ш Испытание штампа Еш, МПа 9,0 8,Результаты позволяют считать, что модуль деформации, определенный по результатам испытаний зондов-штампов, значительно больше определенного по испытанию малого штампа на грунте естественного залегания. Отношение Ез/Еш находится в пределах 3…5,5.

На следующем этапе оценивались влияние формы острия и масштабный фактор. Испытывались стандартные зонды с конусным наконечником и шаровым. При оценке результатов попарного зондирования была принята гипотеза, что распределение разностей величин q, как и распределение самих значений q’s и qш, подчиняется нормальному закону и смещение кривой покажет разницу в измерениях. На рис.11 представлена кривая распределения разностей при зондировании равновесным зондом. Из графика видно, что смещение отсутствует, следовательно, форма наконечника практически не оказывает влияние на результат измерения сопротивления грунта.

Оценивая влияние скорости движения зонда следует принимать во внимание, что при экспериментальных работах зондирование проводилось равновесным зондом и влияние скорости несущественно.

Рис.11. Кривая распределения разностей q = q’s – qш Были проведены опытные работы, которые могли охарактеризовать влияние масштабного фактора. На опытной площадке, сложенной мягкопластичными суглинками, проведены испытания штампов различных диаметров, в табл. 6 приведены результаты испытаний.

Таблица Диаметр штампа, см d = 3,6 d = 11,3 d = 35,7 d = 79,Площадь штампа, см2 10 100 1000 Ео, МПа 7,5 8,0 8,5 8,Результаты показывают, что влияние масштабного фактора можно не учитывать в использованном интервале диаметров штампов.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»