автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Особенности использования связных грунтов для армогрунтовых конструкций на автомобильных дорогах

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

ЙГ %

На правах рукшиси Ахмед Мохамвд Собхн

. ■ ОСОБЕННОСТИ МСШЛЬШВАНШ СВЯЗЩ ШИТОЕ ' ДЛЯ АРЮГРУНТОВЫХ ЖНСТР7ЖЙЙ НА АНЮШ-БИШЩХ Л) РОГАХ

СпэШааяьлость 05.23.11 - Строительство автомобильных дорог а аэродромов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации ва сояскааае ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1992

I »

I

• • ^

Рабозга ззадолвавв а Мосеовсеой ордена Трудового Красного Района аагокобдльно-дороЕНои взсстЕуте

Научнкй руководахааь . . - кандздят гсхническдх Kays,

.доцавт Э.М.Добрзз

Офшщадьнна ошювснгн ' - доктор гезснвчеешх наук

В.П.Тнгов

- яавдада? тахяячасдаы наук, старший, научный сохрудаик В,В «Пудов

Ведущая оргаавзевдя - ПЗЙ "Сзюздошрзек?"

Эзщетэ сосгопгоя "13" ноября 19Э2 г. а Ю часов ауд. 43 на васадгшЕп спаэдалазарованного созега BÄK Д 053.30.01 нри МАДИ по адраоу; 125829, Ыосхза, ГСП 47, Язниаградокнй npooHSKSj 64.

С дассаршвдзЕ uozhb заваюыигься л бкбдкаггкс

Отзывн г двух вкзаыплярах» заваренные пачагьв, просим направйять ко адресу внегкгуга, ученему секретарю.

Телефон дая сзравез: 155-03-3.

Авюрафвраг разослан и_"tWT^.v&u^ 1992 г.

Ученый сакрзгарь спещшдаззарованвэге совега , ч ч

кандидах тбзакчзекгх наук Ю.М.СвтавЬзв

ОБШ ХаРАКТЕРЙСТИКА РЛПТЫ

Актуальность тз.мы. В последние дасятндатвя существенно возрос объем строительства автомобильные дорог в рзйшгх, часто характеризующихся слоаяшгв гвзанврно-гаолсгячаскжв условиями, значительной парзоепзЕаостью рчльзфа, наличием ополачавых пркродсых склонов, высокой стоимости отзодшых ззнедь д другша наблаго-гтрняташ'л факторами пря с-трснтзльстав азтомобальаж дорог- В та-кщс условиях неизбежно возникает комплекс прсбдеа, обусловленных необходикостью нрооктгровавия достаточно надежного и устойчивого земляного шло хна. Анализ супдествуыцвй практика дррояного строи-гвдьоша покззывват, что а качзстаа одного из основных мероприятий, направланных на обаспачаваз устойчивости зеашшого полотна, использую? разлзчннз традиционные вида ударЕаваацах сооружений, основными из которых является подпорные станы различных конструкций, систаш за буравябзвявх. свай, .анкерные конструкции и др. Рэшенп» задач з рамках данных проблем бшш посвацанк работы H.H. Иванова, В,Ф. Бабкоза, А.КБяруля, H.A. Пузакова, У .И. Голызтой-на, З.Д. Ksзарновoedeo я многих других.

В зарубежной.прагаикв строительства автомсбаяьннх дорог наряду о традвдаоявшл ударжЕвакэдшя сооружениями з лослодвив двадцать лет подучил значительаое развита а е распространение конструкций водпорзнх С28Е0К яз армированного грунта, которые, являются серьезной альтернативой трададаовяны поддэрянвавдш. сооружениям, . а их осноешня преимуществами сладузт считать экономичность, простоту я быстроту возведзвкя.. Сооружения из аркированвого грунта даяззла градационных щщиврао as Ю-50%.

ЗэачитальнвШ воад а раззатиз.ыз годов проектирования таких конструкций внесла: А .Вида ль, й.Шлоссар, К.Джоуао, Ю.Р .Парков, Н.М.Сыуров, д!юштяхадь, В-Д.Казарновский ада.

В. классической варианте аргюгрунтовая конструкция прздстав-дязт собой взрганалвную грунтовую подпорную ставку с бетонной ели квталличесаой (ссЗорнна влеыаяаа) обладовно£, удерииваамой . еразрушдки эявмеззаил, угогенвнми з аело сооружения при аю послойной. возведена а уплотнен®?. При здок з целях получения максимального удсраавакзт-о эффекта для адаогруата аспользуются зесчзвыа груатн, обладающее аэадягельнш угли внутреннего транш а при условии опагаальной влазности - ыакснжльной плотности. В качества арыирукцнх элементов использузтся сталь, гаотак-

3

стиль я rcocass*;.

. E:,:sc2'e с тзи, асасдьго^айа пеочаного груита ü арлигруя tobo и. сооружении на Есзгмта ыжзт быт:ь обэеаачоно звзду arc отсутствия вбдааа с^мтельшй гжицадаа ала аваииаяьвог стоюгоеза ирн усяовил его доставка аз.подходящих карьэроз. В aso:« случае возникаем яеоскедикость всгтодьзаззЕия для отсылка армогруятовой станки иастаюс сзязаюс грунтов, Однако эти грунты, как кзвзсщво, вмаюЕ не только насколько кевыную Евяичиау угла гвутрэаазго трения и реагирует ва изменение ах шютаостя - Елажаоста, но ж склонны при опрздвданвнз: условиях разЕКЕать ывдланякс объвмкыз в сдвиговые даформацйи ео временя.

Нздостаточная азучевгость ьтес вопросов ъ зна-дагольноЕ Степана является одной аз ссноенех щнзчкв, сдврзазавщул: г.спользова-йез в армогруиталах сооружениях овязвих грунтов и ярештаствуЕМк тек саш дальнейшему расяшреяла внедрения этой дрогрвесавкой конструкция з транспортное стродтвдьстве в России, я за рубежом.

Далью работа является разработка методика врэехщюгг&ая аршгрунговых поддорккх сооружений, исиодъзущцих связвыз гданис-

тез грунта.....

Научная ноадавз работы заюшчааяся s сладувдэы: уточнена форна a ойьам возможной йрягык обрушения в массива ариогрувтового сооружения, отсшанного из свяавнх глинистых грунтов;

уточная хараккар и величина давления грунтового кассава ва одевающую конструкаао аршгрунтовой стан®;

ОЕредздаш зратерзи трабузиой дднны заделок арызруювш. элакавтав а армшгруягок>£ конструкция с учетом раожшячасках особаяностей авнавкх груятоа;

вняедз£к условия в зазмодвйстаия армарунцах элементов оо связлш. груягок ира едшгга..

Пракгдчесад пензость работы состой! е тск, "что : раграйогаьз иатодака проектировав®! арггогруятоЕНх подпорных CI8H0K с шюльзованаем глинистых грунтов, возводящая опра-дзлатъ яаобходамоз для обаспзчгная устойчивости сооруяэния количество .арьшруадгх элементов йз металла и гзосатки а из ддеен заделки е ыаос5ш с учетом прочностных и реологических свойсте связных грунтов;

проанализировала экономическая эффективность и опрадалена рациональная область применения овязяну. грунтог в армогрунтовой 4

конструкции:

разработана рзпиояальвая конструкция армотруятовой стзнки кз глинистых: грунтоЕ.

Апробация взбиты. Основные етогн работы дмояаны на научно-методической конкуренции МАДК е 1ЭЭ2г.

Объем работа. Диссертация состоит из ЕВбдяаая, четырех, глав, общие Ен-водог, списка литературы аз яашвнозааяй к приложений. Общей оОбСк работы (основной такст) составляет 22 5 страниц ма-шееописяого текста, 136 рисунков к 16 табхзц.

СО ДЕРЗАНИЕ РАБОТЫ

Зо введении дано краткое обоснованна актуальности работы, а а цеди, научной нозмзны и практической значикастя.

В парной глава црдвадав подробный аналаз существующего огш-та применения эркогрунтоБНх конструкций. Прк этом прэадз всего излагается опночанч понятая об арчлро?анип грузтэвой среды я механизма взаимодействия грунтовых частиц и ыатзриаяа армсэламан-тов. Отмечено, ^то вопросы гюханаача работы аткогрунтовых конструкций быет впервые изучены А.3идален и 5. йюсоерок. Ики, 2 частности, при стабаломе^ричаских ксЕЕтапиях грчирозанннг образцов грунта было установлено, -что аргмгруат ю:звт сцаалензэ ыенду грунтом я гркозлэквнтамя и для дибой взличянн угла внутреннего трзлгя, характеризующего прочность ззрзасгых грунтов, круг Мора расположен значительно яджа кравой предельного зрения во всех точках. Разруааявэ пожат произойди только вслздствив отсутствия транш между грунтом я ар«ирувдшш элзмватаня алн в результата разрыва араоэлементов.

Этот основной аринцкп.в поолэдетвяи был изучая и подтверзк-ден Лонгом ,„ Хаусманом 2 др. Этими аз торами йш также уставов левы теоретические связи швду расстоянием друг от друга армзэле-ментов. нх прочностью аз рзстяяенто и увеличением - "анкзотрсп-еого тюзидосцвплвЕия" ар&арозанного грунта.

Основной зриацап армнрованяя грунта ткзг быть навболяв просто рзалгзозая а зекляаах сооруканняг, восиршимагицах верга-кальлуо шлззаую нагрузку, а гакяа ?вг-рд-2ку ое собственного веса, так как для прадааия массиву неозяьаого грунта сцанлаяня, а швишвнвя взы сзыж сопрогявляекоств груата рз стяжанию, необ-ходекш условие является прялоявнвв за поверхности контакта "грунт-врыазуряп нормальнее напряжений. При этом введение арча -

тури s грунтовый uacoss очааь хорош сочат£2тся о послойлсй отениьой s уЕЖЕасьлол! укрепленного кассгша.

Наибольшее распространение s размывах саранах кара нолу-чзлЕ аоаструщхя армированных cssa, арадлозапшз Д,й£даяз1;. Элемента обдЕЦовяа" sï-ax став вндолнаны аз тонколгеговой стали Сто а— щияа листа 2-4 их) д ниают полуэлш15№геесЕ1ую форму в поперочвоы евчанив, внеотг ех составляет 2Ю-ЗЮ кк, дянпа 10 кзгров.

В посдсдааэ вды so Франции разрзботааа конструкция аз ар-карованЕого грунта, s которой эдзаант® обявцовка дрвдгл'авлявт собой кресюБвдека батойвнз ихкга рвайараал 1Г£ ;-; 1,5 и„ Тощя-вз их з завасяюсяз os ласоты стоек s величины Сокоеого давленая составаяаг 18-26 с^. АаврущЕЗ адаманта обычно Езготазшшзот ее стайных ластов, тошушой 3,0 - 3,5 ш, шяраа&й os 60 до 120 ш. защищенных цинниям покрытаак от коррозии. Еокрктйв наносится гальваннчаскш способов, толщина, аго составляет 26 мш (расход цинка 185 г ез I н2 поверхности).

Далее в это! глаза рассматриваются основные положения сущэст-зушцях методов проектирования ксяструюкй из аркогрувтов. Яря этоы стдаченог "2го ыэтодика провктироганвя данных сооруианай включает оценку твтай устойчивости армированного грунтового массива и оцзнху внутренней усгойчииззш конструкции.

Оценка ваешзй устоЁчивоста.канструкцзн ез армированного грунга производится на основе рассмотрения аа как ssc-тяой подпорной станка а обггано вюшчааг три этапа:

одэвка прочности основания, подпорной стенш; проварка усюйчывоети подпорной стенка на сдвиг; проварка обдай устойчивости конструкции на основа оценки устойчивости природного склона, .

Наиболее зажккА! факторов ард расчете устойчивости конструкции из армированного, груата япляется оценка внуграьЕвй устойчивости подпорных станок.

Потеря внутренней устойчивости конструкции аз армированного грунта иожа-i произойти во двум причинам:

разрыв арматуры в результате воздействия на нее растягивающих дапряжеиаЗ;

выдергивание арматуры из грунта в результата недостаточной as души для реализации сил сопротивления задергивании за счзт сил сцодлеаия ¡¿згду аркатурой я груатои.

Вопросам изучения особенностей работы конструкции, сзягзая-ныа с возможной потерей вв внутренней устойчивости, были посвящены работы А Фиделя, Ф.Шлоссзра, И.Еолтова, С.Чаудрз, П.Пзкга, Рог,:стада, Л.Дофз, Р.Вседакерэ л др. Исследованиям Д.Ю.Штиквля, высодввннзмЕ под руководством Е.Д.Еазэряоаского, йгла вскрыта роль деформаций смещения кояструкщш при расчета аг внутренней устойчивости.

Анализ технологии соорухевзя конструкций подпорных стал аз армировавного грунта свидетальсткуат о значительных преимуществах этого вида соорувэяля по сраввению с трздвдиовнши и их большой взрезажгвгяооги для условий дорожного строительства.

Обзор кировох'с опыта про актирования и строительства данных конструкций тем вз каваа приведи? к выводу, что ъ практика трав-спортного строительства возникают случая, когда дренирующие грунты с аодиоднщика харчатвристяками когут отсутствовать, либо ¡к доставка оказывается слишком дорогой. Тогда от возможности при-кяненая такой конструкции слздузт либо отказываться, либо иопн-таться использовать глинистве грунтн. Но их прикэкпние в конструкций достаточно проблематично, т.к. дрочносиае характеристики глинистых (связнкх) грунтов зависят з значительной степени от плотноста-влазности грунта, а кроме того эти грунта, как известно, шгут го времена дополнительно увлажняться и испытывать деформации ползучести под воздействием кзеате льнах напряжений.

Учитывая парспактавность использования связных грунтов в арг'.сгруато£Нх конструкциях а, мшете с так, отсутствиа какого-либо опыта нх использования, сформулированы цели к задачи исследований, указанаав вкша.

Бтотаая гледз посвящена рассмотрении теорети-зеских оовое расчета армогруятовнх конструкций подпорных стек при использовании мастных связных грунтов. Здесь правде всего, используя результаты анализа Р.Нэка причин.деформирования целого рада подпорных станок, бнл сделан знгод, во-первых, о достаточно широком масштаба использования и качестве.засыпки.глинистых грунтов и, вс-вто-рнх, о склонности э'1'ег. грунтов к проявлена» во врзмзка ах ресло-гичзских свойств. Б этой связз дагле рас-смотренн вопроса, связан ян а с особенностями всшзльзсввнея глинистых грунтов в качестве грунта засыпет для арноконструкций водперкых стан. При этом откачено, что при использовании несвязных грукгоз сопротивление аркогрунта сдвигу раальзустся за счат сял. трзлгя, развивающихся

между арматурой а грунта;, шторма зависят голые от угла внутреннего транш грунта. Однако, в случае использования связных грунтов, Бодрое зриЕваанмя таких грунтов остаемся болав слоеный, так как траниа «агду аршвламентамд и грунтами ззеисйт от угла внутреннего трзяия грунта а силы сцспления, которыэ сильно нагоняются с зависишсти от плотности-вланности грунтов. Кроме того, как показали ранее выполненные исследования глинистых грувтозз, имеется реальная опасность падаЕия £2 прочности во времени и реализация их реологических свойств.

Как известно, глинистые грунты в зависимости от своего происхождения, у сдавай формирования, состава, а также I зависимости от состояния нлотноета-злажЕостя могут быть подразделены на . следующие основные группы: евсткиз, скратспластачныа и пластичные.

Сопротивляемость грунтов сдвигу в общей виде в соответствии с теорией плотности-влажности Н,Ы.Мзслога мояно представить зависимостью

Р «9 Сс ' (I)

где: Р - дайсгаукщаа нормальное напряжение; ^ -угол внутраннаго травия ври влакности v/ ; ху, - связность грунта при влажности v/ ; сс _ структурное сцоплеакз.

Такш.: образок, сопротивляемость грунта сдвигу а, следовательно , ае прочность, в общем с луча а определяются:

Силами внутреннего трения грунта, зависящими от величины нормального-напражания; связностью грунта; величиной

структурного сцепления.

Применительно к жестким глинистым грунтам их сопротивляемость сдвигу определяется в природном состояв21 только силами жесткого структурного сцепления Сс . Однако, при устройстве засыпки мн неизбззшо будем разрушать структурное сцепление грунта, поэтому использование таких грунтов в их природнок состоянии в этих соорумшшх полностью исклэчазтся.

В случав пластичных глинистых грунтов, сопротивляемость их сдвигу определяется только силами связности 2 у/ . Пршананиа этих грунтоЕ в армогрунта должно быть исключено, т.к. из-за отсутствия угла внутраннаго трания ( ф« = 0) и яесткого структурного сцепления (Сс =0) порог ползучести (по тэрминологик Н.Н. Маслова) этих грунтов равен нули, т.е. =0, что свидатэль-

8

сетует об их возмоигоств развивать ео зрзиенг деформации ползу-чэсте пря любнх величинах касательных напряжений "Г > 0. Б этой связя наибольший практический антэрос для нас представляют грунты екрнто-дластяччые и выявление условий, пра которых проявляется их склонность к развитии деформаций нолзучэстк.

В соотвзтствая с лсслздозанштми Н.Н.Ызсшеэ я др. развитие деформаций ползучести в &тих грунтах происходи? при условна

? > Р Сс

Г < Сс -

Деформаций ползучести отсутствуют, еелл

Т < .°1д Сс = (3)

Бышанзлохенноэ позволило в конечное атего сделать вывод, что для устройства за «шок в аркогрунэтвнх поддврашэаваих сооружениях йогу? быть использованы только грувтн снрнтопластичаской разновидности, а с цел*» аекдючзния явлений ползучести (яонструк цаи на должны во зракзни деформироваться), величина сдвигающих напряжений Т на контакта грунт-аркодалосз на до лез а быть более порога ползучести 2|-т .

Учитывая, что одной особенностей скрятопласмчнах глинистых грунтов является ззвлсяиостг .их сспротавлЕзкостя еднкгу от плотнсстк-влагзостн лепользонаваа снратопяастичаых грунтов для армояэпструкции возмокне лишь ара оптимааьной зх гласности 2 макснмззхиой плотности, получаемой прз стандартном уплотненна.

Далса аама были рзсскстреин условия работы армированного вламантв связного грунта при-его прэдальиок состоянии. При этом получено, что при разруваних, когда мгеот ь:зсто рззрнв аркатура, армарзванный связный грунт вздвт себя как грунт, имэвщдй угол внутреннего трзнгя и обдадаюцяй позншзкнш сцеплением, величина (лгэяоиыальвая) которого'пропорциональна сопрэтезлззиа на разрыв арматуры. Одааго кзд было указано вша, заибвдаа реально разрушений образна армированного г-руята будют прозехаддтъ не вследствие разрыва арматура, а вследствие явдостаючаостн сил сдаслв-йия ня контакта "грузт-'зр^атуга" г вадзргпвгггя грнгтура аз грунта в результате надистато'шой ее джены за праделацз прагш обрусения. В этой связи во&нькна азобходгкезгь определения очертаний -зонн обрусения прз использовании в оагзпха сгязввх гяанзе-ггсс грунтов.

С этоё цадьв, учитывая, чет лрадполагаакая зона обрушанвя за подпорной с18Еиэй долкез ограничиваться даяввй предельного состояния, за^з дея различного сочетания прочностных харанта -ристяк ( фу1, Cw ) гльнлстнх грунтов в условиях численного призера бпл наполнен теоретический анализ возможного очзртания . . призма обрупеная, исходя.из катодов: Рейгана, 1ЩС' (крутдо-ад-линдрнчасках поверхностей скодкзшния) а Fp по НЛЛйодойу (рис. I).

Сравнвпиа разных видов очертаний предельных поверхностей обрушанвя, показывает (ряс. I), что во всех случаях метод дает наибодаа развитую зону обрусевая, данное обстоятельство., как нам прадстааляется необходимо учитывать правда в саго, при назначении .длины анкерных полос и расчетов всай аркогрунтовой конструкций в целом. Крокэ того, принимая максимальные размеры зоны обрушаяия, которые дает метод Fp , ш теы садам а наибольшей Степана закладываем в расчет саьшз наблагопраятные условия, и предпосылки,- что безусловно, обаспачпт максимальную надежность проейЕ0руа.того сооружения.

Учитывая.необходимость обеспэчеявя'устойчивости конструкции из армированного, грунта, одним из важнейших вопросов при еа расчета является вопрос окраделения бокового давлания грунта засыпки на ограждаицую конструкции. Анализ показывает, что существующие расчетные катода, используеша для учета этого фактора в

Рис. I. Очертания призмы обоувания полу чанные в условиях численной задача по различным катодам

Ю

расчетах армогрувтознх конструкций, ясггс.те из допущения, что очартсЕзе поверхности предельного состояния (!^лон, Рен.тан) является плосга£. Однако дгл снязннх грунто? от допущение на верцо. При б'ю.ч, учягазак нале предложение псглльзоватъ катод Рр ссралеяоаи! псгзрхностл околш»а?я, 13 считаем агавжэ зозксшзаи всволъзсзлть формулу Рваквкзз д>& определения дззлени.«. грунта на стоику, не зкйсто угла тъвник бшю праддоае-во •гсяольгсБЗЧ'ь уьчч». одвет» ч*р 2 • , -и« есть:

= * г. ка;

гдз: й - удалений вас грунтз засылки; - вертикальное расстояние рассиатригаакой точке от вэрха; ка 1 - коэффициент боксгого дздлааза =. 1д7( ¿5 - ч^ ! / 1 } : угол грунта сдвигу гри расочатразаемой точке на глубпза;

где: 1д = »3 ■-?„.

" ~ I

Дая сцена: а#ектиЕГОста иршзнбакз угла сдвиге грунта прк определения коэ^ицпента бо.ченего дзнлзэкя, <**к приведен расчет селу бэгшзого даьязакя грунта пз консгрукцак гпдаоряых стен с

ЗОСЫПКОЙ У'тЗлИ'ЗПГч ОЭ-Ч&аНХ Г'РУ2&>В ПО Нвтиззка ГбЗЛВЧЗ СоосгоялоЗ покоя а нрзда^Еогэ ссо?сяп*<у.) т. ™ предлагаемо/! мз-годзхз. Ярта?*, сдооззсручтоз рэзульгзгн рз'лгтй нравадены на рз«5. 2. Орйвнеаяэ рэзулыато? расчета пой^^ыггв4*, гго предлагав-

н.с.тсд (др^дзльпов) (лоюя)

2. Глины дгздоЕЕЯ грунг-а ра подгвегаую оесаку. тт

мая нами методика дае.с звлзчину бокового давления грунта, которая находится 5 првдолах между- состоянием покоя и предельным состояние«. Это в свои очзредь согласуется с основными предпосылкам при расчзте шдаорзах стен с засыпкой из связных грунтов, согласно которых о сред а лени е перемещений конструкций-в предельно« состоянии (состояние Ренкнвва) реально невозможно. Отсюда следует, что для сохранения устойчивости конструкции должно соблюдаться условие Р1д>|)зд-Сс , инача говоря для

случая отсутствия ползучести грунта деформации конструкции должны оцениваться с учетом данного вывода. Полученные результаты расчета по предлагаемой методике хорошо согласуются с результатами зарубежных специалистов Д.П. Мскиттриском, Ф.Ш.Шлоссероы по определению сады бокового давления грунта на ограждения, получанных ими на основе экспериментальных данных и наблюдений за конструкциям из аркогрунта в случае грунта засыпка из леска.

Однако на величину бокового давления грунта засыпки значительное влияние, оказывает величина возможной упругой деформации ограндения подпорой ставки, которая в свою очередь, в основной, 1 зависит от дефораативности материалов, используемых для армо-элеиадтов. Еадитана возможной деформации арм элементов в значительной степени определяется характером развития касательных напряжений от действия выдергивающего усилия по длине армоподо-сы. Исследования, выполненные нами, показали, что характер их развития оказывается различным, в зависимости от того, в каюм (предельном и допредельном) состоянии оказывается грунт засыпки - рис. 3. С учетом этих особенностей величину полной

б)

7Ж-у

л.

Рис. 3. Схема механизма взаимодействия армоэлеманта

с грунтом засыпки; а - допредельное состояние, . . б - прэдальнов состояние

упругой, деформация армоэлакента предложено оценивать для предельного состояния по формула

д = Гпре,д Ла,кт; ( и . иакт;/2 ) 2 Ь Е

в для допроданного состояния А -

2 ЬЕ

ГДв: — ТМях, X = ТМЗХ(

СпР?9 2 В 1акпг, ' " 2В1.;

тМах; - максимальное выдергивающее (растягивающее) усилие, действующее на армирующий элемент на каадок уровне их расположения; 1-акш- ~ дане ариополосы, за пределами призмы, обрушения на кахдом уровне их расположения; 1-сц - дина армополосн э прадалах призмы, обрутания. на каздом уроЕна их расположения; I-1 - полная длина аркополосы на каздок уровне их расположения; в,ь - ширина и толщина армирующих элоизнтое; Е - модуль упругости. катариалз армоэламанта.

В тратьэй главе в целях проварка теоретических представлений о механизма взаиыодойствпя аркэадекэнтов с грунтом засыпки был проведан комплекс лабораторных экспериментальных исследований, который вкавчад определение прочностных характеристик исследуемых связных грунтов и изучение особенностей процессов, происходящих з контакта армополоса - грунт, при сдвига. Испытания проводились в лотка в лабораторных условиях на модельном материале с аршпсдссаки рэзличяой длины с цалыэ установления качественно! картавы характера деформирования среды ъ зоне засыпка, и следовательно, оцэнкз необходимой величины анкарных полос.

Для определения прочности грунтов была применена методика испытаний по схаиа прямого сднегэ на приборе Маелова-Лурье. Сдвиг образцов и оцанка их прочностных характаристак выполнялись при оптимальной влажности и максимальной плотности грунта. Для испытаний на пряаэм прибора сдвига использовали наскслько. впдоз сеязных грунтов, физахо-махавнческае характеристики которых привалены в табл. I.

Таблица I

Характеристика грунтов

а грунта Гранина :Гсашщи : Часяэ :Плст-: раската :тсвэчас:плас:.яч:ность :еэния :тк гносте ; частиц ггрувта :груьуа : ;грунта Оптика Максима -льная : лънзя в яаеноса&плстнссть гвунта .тоудта *

I 15,20 32,80 4,5 2,67 11,37 1,Э4 27

2 13,10 22, £0 9,4 2,72 12,25 1,95 26

3 18,50 32,60 14,33 18,00 1,75 25

ч 18,2) 23,10 14,30 2,72 19,54 1.7Я 21

5 20 , 50" 37,80 17, £0 2,78 2>,60 1,67 21

В процбссэ ззаштаний грунтов на сдвиг, кроме записи усилий сопротивления сдвигу, велась регистрация горизонтальных деформаций сдвига для кавдого образца-

Кроме сцеяяа прочностных характеристик исследуемых грунтов нами были выполнены лабораторные испытания, .которые позволили судить о способности связных грунтов взятых разновидностей развивать во зршизаа длительные деформации сдвиговой ползучести.

С этой цальа необходимо было оценить величину жестких структурных связей грунта Сс 1 ..влияющих на его порог ползучести. Оценка вмнчанн структурного сцепления, вне зависимости от характера его физической природы (напомним, что для засыпки используются грунты нарушенной структура при оптимальной влажности) производоась по предложенной Н.Н.Масловым методике сдвига грунтов ¡ю схеые "плашка по плашке". Она удобна тем, что позволяет на том же образце исследуемого образца грунта после его сдвига на шоскостноы сдвиговом приборе, сделать повторный сдеиг по предварительно защищенным поверхностям двух полоеинок образца грунта -верхней и нижней. В этом случае, если ври повторном сдвиге под той га вертикальной нагрузкой Р будет обнаружено, что прочность грунта изменилась, то можно сделать выеод об -уменьшении структурного сцепления как раз на величину Сс как связей жестюго необратимого характера.

Результаты исследований прочностных, а также реологических (в рассматриваемом в работе смысла) своГотз взятых грунтов

при их оптимальной влажности V/ = v/ 0 показали, что в случае ах использования для грунта засыпка Ббллчияа опсрога ползучести на гори зов га леной плоиздка яа глубина "2; от поверхности и длстаости грунта ¡5 будет раваа

Весьма вазнака являются результаты, полученные при изучении характера мобилизации сдеигоеой прочности грунтов при роста деформаций сдЕйга.

Прл изучен®) в заике действия грунта я аркезлвкеята в качестве аркоолэшвюв использовала металл а геосэтку. Основные характеристики вспользуешх ашоэлаквнтов приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Хзрактарастака арыополоо (гаосетка)

а п/п Наименованаэ Типы аркополос

Гзосатка капки 121 Геосетка капка 131

I Ширина, ы 2,0 и 2,0 м

2 Длина, и. 3) м 3) к

3 Размер ячейка, ни 8 х 6 км 27 х 27 км

4 Толщина ячайхи, м 3,3 кк 5,2 мы

5 Прочность армошлосы - 7.67 ка/м 5.80 т/и

В результата оказалось, что вала чина общего сцепления пра сдвиге грунта по металлу- (рис. 4 в рис. 5 ) оказывается несколько нияе, чек пря среза грунтового образца. Величина метких структурных связей . Сс на контакте грунт-шталл составляют приблизительно около от общего сцепления. 3 то же саыое вракя наблюдается существенное снигение угла внутреннего трения, что явсоашанно приводит к общему ендааниа зеличины порога ползучести.

Что касается результатов исследований яа сдеег грунта по гаосатке (рис. 6), то здесь можно отел теть, что наблюдается почта полное совпадение величины углов внутреннего трения и общего структурного сцеплания с результатами опытов вз сдвиг грунтов аналогичных разновидностей.

Вместе с тем следует сказать, что в этом случае нам не удалось выполнить сдвиги по схема "плайна по плашка" и прямым способом определить величину структурной прочности Сс . Поэтому оценка величины сцепления связности 2 и Сс производилась из следующих соотношений. Во-пврэнх, принималось ео внимание, что площадь контакта в зове сдвига по грунту зависит от типа гаосетки и. размеров ячаак. При этом для гаосетки марки 121 активная площадка зоны сдвига, не затронутой материалом гаосетки, составила 502-, а I случае гаосетки марки 131 уже 70%. Во-вторых, полагалось возможным в этой связи для расчета величины сцепления Сс брать 50$ грунта и вычислить ету величину из значаний Счу е случае геосетки марки 121 и 70£ - для марки 131.

При изучении процессов мобилизации сдвиговой прочности на контакта грунт-арыоэламбнт при сдвиге обнаруживается, что при использовании в качестве армоэламэнта ыатадла мобилизация полкой прочности наступает довольно быстро, и происходит это при перемещениях порядка 2,5 - 3,0 км..Что хе касается мобилизации сил прочности по контакту грунт- гаосетка, то.здесь этот процесс несколько растянут и поясная прочность контакта активизируется при деформациях 5,0-6,0 мм.

Анализ разультатоз исследований позволял, заключить, что прочность контакта груят-эрмоэлзмент зависит от угла внутреннего трения грунта, сцепления грунта я геометрических: параметров армоэлементов.

Применительно к исследованным материалам армоэлемаятов величина коэффициента трения по контакту с грунтом монет быть оценена по зависимостям

■1 = к 1д *д у,«,- = -щ-

где: К = 0.4 для аркоэдамента из металла; К =0,7 для армоэлв-мента из гвосвгкв, 1д ч^- условный коб$фица«ят грунта сдвигу;

«р - угол внутреннего трения угла; Сс _ структурное сцеплз-ние грунта; 6"-, - портальные напряжения на контакте "грунт--армоэламевт". на каждом уровне дз расположения.

В целях уточнения теоретических представ ланий о характере развития зоны обрушзнвя в удархизаюцах конструкциях из армогрун-та при использовании связных грунтов нзми был проЕаден комплекс 16

ОД 5

0,20 В,

Рис. 4. Зависимость сопротивляемости грунта сдаигу от вертикальных нагрузок

0,20 ^

5 ™

о. Е

(л

ОД 0

0,05 С.

-с

Т.р с Н,30 '/. % - 160 V. су, = 0,035 Сс г 0,01 МПа 2\У = 0,025 __

?

о. 1Л

о; о

0,05

с -МПа^^У

0,05

0,10

0,2 0 Рй

Iр = 1 4.9 7. % = 19,54 *Л 0,03

Сс = 0,01 МПа 2 V/ = 0,02

МПг

0,05

0,10

0,20 Р.

В

Рис. 5. Зависимость сопротивляемости сдвигу грунта по металлу от вертикальных нагрузок

0,10

1Р = к,зо •/.

Суу = 0,0

= 0,0 2 , МПа

0,05-

а. т

0,Ю-

0,05

МПа 2:w

Тр = 1 ¿,9 •!•

\у0 = 19,54-/-

СЧ7 . 0,0 325

Сс = 0,015 МПа

• 0,0175

МПг

0,10

0,20 Рп

0,05 <У0 0,20 Рв 0,05 ... ■ ^

Рис. 6. Зависимость сопштипляешсти сдвигу грунта до

геосетке марки 121 от вертикальных нагрузок 17

яа бора торн®; экспаршентальннх исследовакаГ. на моделях тела Твйлор-Шябзди (1957г.), е которой внесла грунта батя использована мэталличаские аялиндрЕччскиа старяни. сяаэдтетше эксперимента лън из исслздогания i patatax решения «шогдх зодросог- по кахаянка .грунтов с ксиольззвзнибА! такой ьодал? база г croe sps-yjí рсваа зыполнокн: Б.Мззурмвичаы, Стиануаз.-, .Хансжок, Дкоп 4¡¡'dro!c и Ли Гфвкангс.'.^Юг^аррильдок, К.Андрауэсои, Ь.Торнг к др. Осяззагй особенностью кспольайаггая кр/тлдх цглиадрсв г дзчзагве сыпучей среда модела является днухмора:«й характер рзз-вегея дьфоркалпй, т.е. плоская деформация, которая педаоса-ьа совпадает с плоска*: уаргктнто:«: капряжанвого состоят.

Экспериментальный стенд (рис. 7} аредемгяяее co6ui: 'арочную сгатпзу - оснсЕаваа иг ¡¿зталдлчзского шнеллера, на котором был укреплая лоток, размере» 65 i 3 i 5 см. Лоте г для р вползания кодельвах экспвракбнтальнвх иаследоггияЕ: а:.;ел одну торцовую ввртиЕзльпуа стационарную юввку, другая тораовгл ояенха бкла сборной, п она моделировала элакенты сборной конструкции ар^о-грунтогой аодаорвой став кв. Сборавс и&гишхы ввел* рагжеры 5 у 5 х I ок. Издсу собой аязкента со?дчаялйсь арого^оедыка к?е-раяа. Ариаругаиа полоск из юлкой ра&гаг ухяэдагзлЕ горчзоsx'blz-5о so коре укгакка алагезгог. среду до сооЕввтсгвуав^го урозяя. Обшео юкячествл гркопояое, укйгдшзекж ей весосз кодядт с дз-гок 5 ск было четыре во 2Сох экспериментальных гсследовсакях. йзучеаге эсссаняосгай псзслэнзя массива орала в арЕокэветрукщаЕ

ПрОБОДИЛЕ ПО даун ОСНОВНЫМ CX8i£S£.

Дзруая схема исследований проводилась на «одалях конструкций и срсдн, ызгда последняя прз дет являла со бел >;есзяз--нвй материал, с лаканный из кэтадличзедах сгорайей.

Эторзя еуема исслвдоьааи!! аз модзляк проводилась со средой, состоааей из тех кв кета длине см» елэмоя-го*, еднпьо перед укладкой казщкй элемент презвари-ьяьно сисзыгазтся tokkjc: слоек тз-гста.

Зрвввяягехко к пергой сирзя вояэг-звгй аодтагрдгялсь тзора-?ачзск2в йрадстзьдакЕЯ об павонаа: заясводзраустях форнягозанв^ apasta обрувеа^.: в сгауча£ срсдо г о йсобхоя&гзЁ даевв армогюлоо за вреда явки щшзкй обр.удааэгя (до Р«Еквну).з целях обеспечен!*!: уегэЁчивосп: иоастр;кзр5Е Cpsc. 8.,9;Ю). Чтс кас&з-гоя результантов исслздоЕаавй, зшолн енннх до второй oxeas, то cws&i s»«wea'i02 среда правела к. роявленяв bohío: за прязлакон и суаес-гвенн^у 1Б

6 50 ММ

700)150*50 ММ

Рас. 7- . Схема лабораторной установка (лоток) дай Езучгняя характера дефорвдованлч ыасояеа среди {сыпучей я связно Я) при услоекв её адмадовакая

г-

изменению очертания поверхности естественного откоса, которая с определенным допущением блааз подходит к поверхности равно-устойчивость откоса, построенного по методу Fp .(рис.II,12). Это шслукило основанием прздполагать, что именно в этих пределах маеcjasа будет формироваться зона обрушения засыпки и эв давлзаиа на подпорное сооружение. Последующие испытания подтвердили это предположение. Так, зела длина апкополос в додали, особенно верхних двух, не выходила за прадеды предполагаемой призш обрушения, то в этом случае происходило обрушение массива.

Увашкааиа длины двух верхних ариополас так, что примерно 1/3 ах длине бала расположена в устойчивой зоне (рис.13) приводит к получению удовлетворительного результата, то есть к обеспечению устойчивости армостенка. Данное обстоятельство свидетельствует, таким образом, что нага теоретические предположения, изложенные в предыдущей раздела, относительно особенностей формирования призма обруЕенкя в евязвкх грунтах и возможности недояьзовавая для за оценка метода Fp - равноустойчшюго откоса, оказываются вполне удовлетворительными и могут быть рекомендованы для практического использования при проектировании реальных сооружений»

Глава четвертая по с вящая а изучению технЕКо-экозомичвской эффективности конструкций из аршгруятовых подпорных стенок при использовании местных сеязных грунтов. Если эффективность применения армогрунтовых подпорных стан мокно считать фактом доказанным достаточно большим опытом ах строительства за рубанем, го, что касается эффективности применения в данпой конструкции связных глинистых грунтов, требует самостоятельного рассмотрения, Необходимость aro обоснована тем фактом, что, как показали нанш исследования, при ecsx прочих равных условиях объем призмы обрушения а активной зоны давленая в армогрунтовей конструкции в случае использования связных грунтов оказывается больше, нежели при применении грунтов песчаных.-Следовательно, душна анкзр-ных полос (a sто обычно металл) в этом варианта будет больше и выые будет'сеоЕМость. конструкции.

Для оценка экономической эффективности арнэ конструкции при использовании местного свяаюго грунга по сравнении с вариантами привозного пзечзного грунта был приведен расчзт серка

Рис. 8. Очертания поверхности относа модели при с<. = Ф = 40° для сыпучей среды {С=0}

Рис.9, Нарушение устойчивости модели конструкции вследствие недостаточной длины а рад поло с з верхних двух ярусах

Дллпиа мрягаппш юфо!«а«« помрпоот» ««сои

9 9 9

1:

1

/V '

Рис.10, Характер деформирования модели аркоконструкции при обеспечении ээ общей устойчивости. Срада снпучая.

I »го ск р жИЬ' I ,гаот/м3

__£

о

л-

г

¿т

±

IV

/.к с «

( 1 15(П'мЭ

к-тгп«!*--^)

I I N

Рис. II. Схана очертаний поверхности естественного откоса кодедгаоЗ связной среда и дсстроашшй не методу раваоусгойчавого откоса (метод К.Н.Шсловз)

50 Сн^/ >5[М 9 ^ 71 СЧ ^ ^ "С>1 ^

Рис. 12. Характер нарушения устойчивости яэссиза модели

из-за недостаточной длины аркоэдаыанта.Среда связная.

2мм

Вешчма »еритхьвис аефориадаа ьг»ергвос?* уассззд К? ММ 0Л»ИМ 007ММ 00

5ЬсуО т.^см О « <и О 15 СМ О пси О см О ?дсн

Рис. 13, Характер двфотшайиа устайчииой аркононструкцвд — модели. Срэда" связная.

аршгруитодих конструкций различной высота от 3 к до 10,5 м. Расчет снд выполнен по существующей кетодЕкч в случае еспэлъ™ зовзяия сшучего грунта для засыпки я но предлагаемой вала методика 2 случае применения мастного связного грунта. При стих расчетах использовала аркоэламентн лз металла, ааг армоэлемва-тов по горязоятади а вертикали принята одияаковчмн для обей, мятодик расчета. Бнля испогьзананы дев разновидности связного грунта в качзстве мастного грунта засшки.

Стозмоиь мзтзлла армоэлэмента я грунта засыпки принята по нсризч з условиях Египта, Стойкость I ü3 привозного песка была прибллзагельно в 2 раза выше стойкости-местного грунта.

Выполненные расчатз позэдлиля в конечном итоге получать достаточно наглядную фузгцшэ (рис. 14), показывающую э® актив-аосяь использования массного связного грунта з зависимости от

(рис. 14) мозно сделать вывод о том, что при данных соотношениях стоимости привозного и местного грунта наибольшая эффективность достигается для шдпорннх армогрунтогнх стенок высотой Б - ? и. При засотз их 9,5 - 10,5 и оффект равен нули. К если эысозеа будэт еще большей, то прямая они в местного грунта будет убнточяо. Изменение стойкости привозного грунта приведен

очэвидно к перемещению этих зов в ту или другую сторону относительно высоты подпорной ставки. Прг. изучении влияния типа материала армоэлементов на экономическую эффективность конструкций из армированного грунта было установлено, что применение арматуры в виде геооетка сникает ва ЭЭ-40' стоигюсть конструкции, использующей для этой узла металл .

Глава завершается краткая изложением методических рекомендаций по особенностям проектирования армогруятовых подпорьых стан с использованном связных грунтов засыпка.

ОБЩИЕ ВЫВОДУ

1. Анализ мирового опыта строительства и эксплуатации армогруятовых подпорных стек свидетельствует о весьма высокой эффективности данного типа удерживаниях сооружений, позволяющих существенным оо'рззом уменьшить материалоемкость конструкций, снизить объем земляных работ, и вес насыпей при их расположении на природных склонах- Однако для устройства армогрупговых стэн используются песчаные дренирующие грунты, обладающие значительными величинами углог внутреннего трекш.

2. Вместе с том использование песчаных грунтов для засыпки в этах сооружениях ыоает быть затруднено или вообще исключено. если эти грунты отсутствуют вблязк строительной площадке, .. либо дальность возки и их стоимость оказывается чрезмерно большой. В этих условиях возникает, необходимость использования для тех же целей местных связных грунтов. Однако их использование сопрянено с падям рядом факторов и особекаостай, учет, которых является необходимым как при проектировании сооружений из армо-груята, так и при их эксплуатация.

3. Кзучэйие условий обеспечения длительной прочаосгк на контакте "сеязный грунт - армополоса" позволил установить, что во избежание развития длительных дефораицай ползучести армогрун-товнх конструкций к нарушения их устойчивости, величина действующих касательных надрякений не додана превышать величину порога ползучести, определяемого силами трения и жесткого струк-. турного сцепления СГ|-1т )•

4. Величина угла гнутрвннего трения на контакте грунт-металл оказывается ниже, чем в исследуеных грунтах, меньшим отзывается а величина общзго сцепления. Величина аэстккх связей

Сс составляет 23% общего структурного сцяплания Cw на контакта "грунт-йетзад".

5. Вола чана угла внутреннего трения на контакте "груят-ар-."осб1:ка" совпадают с г^люгячЕшя зелячинаки» получеаншхи для грунтов, кроме того, величина жестких связей сосхавлязт приблизительно 45% л осчяго структурного сцепланвя на кса-такте "груяг-ару.освгка" в случае использования гассзтки И 121

а II 131, соотзегстазвпо.

6. Гранату призмы обрушения в зона засылки и в а объеы при. иэпвтзльчо я связному грунту колет бать одевая по методу пост-

■ роеяня очертаний рзнаоустойчввого откоса (метод Рр Н Л. Нас лова).

7. Величина якгввного давлония связного груд та зэишни определяется с учетов лерекеяноста коэ$фадновга сокового давленая по глубина, исходя кз.заыэян угла хранил з сцепления грунта на угол сдеяга .

8. Исходя за прочности!« свойств исследуемых грунтов (супесь, суглинок) при их оптимальной влажности а максимальной платности, прямаяятеньЕО к условиям численного моделирования было получзао, г частности, что пбъви придан обрушения в зона заснлки для станок знсстой на боязе 10 и оказывается в 1,4 раза ваша, некали в случае использования пасчаннх грунтов.

9. Основана таорзтлчзскиа положения со особоиносмы работы армогрунтовых подзорных стан в случае использования связных грунтов была подтварддены при изучении хараятара деформирования плоских модалай ар^оконструкций стен, выполнениях аз специально подобранной срзды, обладавшей как трением, так и сцопла-

ЙИ6К.

10. Анализ технико-экономической эффективности использования в арглогрунтовнх конструкциях местных связных, грунтог, выполненных в условиях численных примеров, когда стоимость привозного грунта ( пасок) оказывалась приблизительно в два раза вышз стоимости мастного, показала, что наибольший эффзкт достигается ара высота лодеорвых стен порядка 6-7 м.