автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Экспериментально-теоретическое обоснование использования песчаной армированной сваи в водонасыщенных глинистых грунтах

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

□03485270

На правах рукописи

КРАЕВ Алексей Николаевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕСЧАНОЙ АРМИРОВАННОЙ СВАИ В ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ

ГРУНТАХ

Специальность

05.23.02- Основания и фундаменты, подземные сооружения

2 6 НОЯ 2009

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень - 2009

003485270

Работа выполнена в Тюменском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент НАБОКОВ Александр Валерьевич

Научный консультант:

кандидат технических наук, доцент БАЙ Владимир Фёдорович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ПАРАМОНОВ Владимир Николаевич

кандидат технических наук, доцент ГЕЙДТ Владимир Давидович

Ведущая организация:

ООО «СибНИПИгазстрой»

Защита состоится « 10 » декабря 2009г. в « 10 » часов на заседании специализированного диссертационного совета Д.212.272.01 по защите докторских диссертаций при Тюменском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 625001, Тюмень, ул. Луначарского, 2, тел. / факс: 8(3452) 43-03-09.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан « » ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Я.А. Пронозин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Территория Западной Сибири характеризуется сложными инженерно-геологическими условиями, где распространены водонасыщенные глинистые грунты, которые вызывают трудности при проектировании, возведении и эксплуатации зданий и сооружений.

На сегодняшний день расходы на возведение фундаментов в среднем составляют около 15% общей стоимости объекта, а в сложных грунтовых условиях достигают до 30%. Затраты труда и времени на устройство подземных частей зданий и сооружений с применением традиционных конструкций фундаментов составляют 20-30% от суммарных затрат на весь комплекс строительных работ. Снизить стоимость фундаментов и повысить эффективность работы грунта помогают новые способы искусственного улучшения их свойств. Разработано и внедрено множество способов искусственного укрепления грунтов основания на проектных отметках, большинство из которых имеют недостаточную эффективность, что связанно с использованием дорогостоящих материалов и оборудования.

В настоящее время во всем мире развивается производство всевозможных гсосинтстнческих материалов, основанных на различных полимерных растворах, углеродистых волокон и т.п. Исследование вопросов возможности их эффективного использования в области строительства зданий и сооружений остаётся важной и актуальной задачей. Одним из способов применения современных геосинтетических материалов является армирование водонасыщенных глинистых грунтов.

Армирование, как способ укрепления основания, получил широкое применение в строительстве, но проблемой развития этого направления является отсутствие опыта использования современных материалов, экспериментальных исследований, норм проектирования и технических условий. Поэтому исследование и разработка новых способов повышения несущей способности водонасыщенных оснований инженерных сооружений путём реализации новых схем армирования является актуальной задачей.

Объектом исследования является песчаная армированная свая, помещенная в водонасыщенный глинистый грунт.

Предметом исследования является новая конструкция песчаной армированной сваи и оценка напряженно-деформированного состояния сваи и околосвайного грунта.

Целью диссертационной работы является обоснование повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания за счёт внедрения песчаной армированной сваи.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать способ повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания путём устройства песчаной сваи, армированной по наружному периметру геосинтетической сеткой;

- выполнить экспериментальное обоснование эффективности повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания за счёт применения песчаной армированной сваи;

-разработать методику расчета напряженно-деформированного состояния песчаной армированной сваи, помещенной в водонасыщенное глинистое основание;

- оценить экономический эффект в результате использования способа повышения несущей способности водонасыщенного глинистого грунта.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- предложен способ повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания при помощи песчаной сваи, армированной по наружному периметру геосинтетической сеткой;

- экспериментально обоснована эффективность способа повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания;

- разработана методика расчета напряженно-деформированного состояния песчаной армированной сваи, внедрённой в водонасыщенный глинистый грунт.

Достоверность защищаемых положении обеспечивается:

- выполнением экспериментальных исследований с помощью известных апробированных и оттарированных контрольно-измерительных приборов и первичных преобразователей;

- сравнением полученных в работе результатов с известными в литературе примерами;

- сопоставлением результатов численных и аналитических решений с данными натурных и модельных экспериментов.

Теоретическая значимость работы состоит в возможности оценки напряженно-деформированного состояния песчаной армированной сваи, внедрённой в водонасыщенный глинистый грунт.

Практическая значимость работы заключатся в использовании полученных результатов в практике проектирования и строительства зданий и сооружений.

Результаты исследований докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири» (г. Тюмень, ТюмГАСУ, 2007 -

2009 г.г.); на международной конференции «Геотехнические проблемы XXI века в строительстве зданий и сооружений» (г. Пермь, ПГТУ, 2007 г.); на международной конференции по геотехнике «Развитие городов и геотехническое строительство» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2008 г.); на общегородском семинаре по прикладной механике на базе кафедры «Прочность материалов и конструкций» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2009 г.); на международной конференции «Актуальные научно-технические проблемы современной геотехники» (г. Санкт-Петербург, СПбГАСУ, 2009 г.); на IX Московском международном салоне инноваций и инвестиций (г. Москва, ВВЦ, 2009 г.).

IIa защиту выносятся:

- способ повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания;

- результаты экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния водонасыщенного глинистого основания, усиленного песчаной сваей, армированной по наружному периметру геосинтетической сеткой;

- методика расчёта напряженно-деформированного состояния песчаной армированной сваи, внедренной в водонасьнценный глинистый грунт.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 8 публикациях, в состав которых входят 1 публикация журнала перечня ВАК и 2 патента РФ.

Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения, библиографического списка и приложений. Работа содержит 159 страниц машинописного текста, 49 рисунков, 9 таблиц, список использованных источников из 112 наименований, в том числе 14 на иностранном языке.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена обзору методов повышения несущей способности основания путем армирования и улучшения физико-механических характеристик грунта с помощью устройства грунтовых, песчаных, буронабивных свай, песчаных подушек, дрен и т.д. Приведены известные модели механики грунтов и современные методы прогноза осадки фундаментов на искусственно улучшенных основаниях, а также сформулированы цель и задачи дальнейших исследований.

Проведенный анализ выявил две основополагающих классификации современных методов искусственного улучшения оснований. Первая классификация предложена H.A. Цытовичем, который разделил способы искусственного улучшения основания на три метода: механический, физический, химический. Механический метод представлен трамбованием, виброуплотнением, заменой грунтов основания более прочными

грунтами, глубинным уплотнением грунтовыми и песчаными сваями, применением шпунтовых ограждений. К физическому методу относится уплотнение грунтов при помощи понижения уровня грунтовых вод. Химический метод представлен цементацией, электрохимическим и термическим закреплением грунтов. Вторая классификация была введена Б.И. Далматовым, который выделил следующие методы устройства искусственно улучшенного основания: конструктивный метод, метод механического уплотнения, метод закрепления. К конструктивному методу относятся песчаные подушки, грунтовые подушки из местного связного грунта, каменные, песчано-гравийные и другие отсыпки и т.д. Метод механического уплотнения включает в себя поверхностное уплотнение грунтов, глубинное уплотнение грунтов, предварительное обжатие грунтов. Метод закрепления идентичен химическому методу, предложенному в первой классификации.

Использование песчаных свай для уплотнения слабых грунтов впервые было предложено инженером Левинсоном. Внедрением данного способа укрепления грунтов на территории России занимались В.М. Карлович, В.И Курдюмов, С.А. Шашкин, Ю.М. Абелев, Е.В. Светинский и др., экспериментально-теоретические исследования, которых позволили разработать основные принципы проектирования основания, уплотнённого песчаными сваями.

На заболоченных и заторфованных территориях Западной Сибири широкое применение получил способ укрепления основания при помощи устройства песчаных подушек. В работах H.H. Морарескула, П.А. Коновалова, С.Я Кушнира и др. рассмотрен вопрос о применении песчаных подушек в основании зданий и сооружений на слабых грунтах. Исследователями определены основные критерии оценки несущей способности и устойчивости искусственного основания.

В середине XX века в практике строительства получил широкое распространение способ по увеличению несущей способности и устойчивости основания путем его армирования. С развитием номенклатуры материалов, используемых в строительстве, появилась возможность реализации различных схем армирования активно-сжимаемой толщи основания. Впервые механизм работы армирующего элемента в грунте был описан Видалем, суть которого заключается в следующем, арматура в грунте может находиться как в растянутой зоне, так и в поле сжимающих напряжений, что требует выявление оптимальных схем армирования с учетом физико-механических характеристик армирующего материала. Разработкой и усовершенствованием схем армирования в России занимались Л.М. Тимофеев, Ю.В. Феофилов, А.П. Аксёнов, А.Г. Полуновский, Ф.Ф. Зехниев, М.Ю. Абелев, С.А. Роза, А.П. Кремнёв, П.А. Коновалов и др. Экспериментально-теоретические исследования способов

армирования слабых грунтов показали, что они приводят к повышению несущей способности слабого основания и снижению осадки зданий и сооружений до 1,5 раз.

В настоящее время в Германии получил широкое применение способ укрепления основания гибкими опорами - сваи из щебня в геотекстильной оболочке. Разработкой конструкции таких свай занимается фирма «NAUE Fasertechnik». Георешетка в предложенной конструкции изготавливалась из прочного синтетического материала «SECUGRID». Экспериментальными и теоретическими исследованиями подобной конструкции в России занимались А.Б. Пономарев, А. Пауль и др.

Для прогноза осадки искусственно улучшенных оснований разработано большое количество весьма эффективных инженерных методов, которые позволяют оценить с той или иной степенью точности напряженно-деформированное состояние грунта. Одной из первой моделью упругого основания является одноконстантная модель Винклера, усовершенствованием которой, занимались Н.П. Пузыревский, Н.К. Снитко, Н.М. Герсеванов и др. В дальнейшем получила развитие методика расчёта основания как упругого полупространства, моделируемого зависимостями теории упругости, которая отражена в работах Б.Н. Жемочкина, А.П. Синицина, И.А. Симвулиди, М.И. Горбунова-Посадова и др. Предложенная методика расчёта даёт несколько завышенные значения осадки, особенно при большой площади фундаментов. Устранением недостатков данной модели занимались Г.К. Клейн, В.М. Чикишев, М.Ю. Абелев, A.B. Голли, В.Н. Широков, В.Б. Швец и др. Ими было предложено либо вводить модуль деформации, меняющийся по глубине, либо определять границу сжимаемой толщи. Способы ограничения сжимаемой толщи при решении геотехнических задач отражены в трудах К.Е. Егорова, H.A. Цытовича, Б.И. Далматова и др.

Применение двухпараметрической модели упругого основания позволило учесть распределительную способность грунта. В этой модели первый параметр аналогичен коэффициенту постели, а второй учитывает распределительную способность грунта. Кроме того, в работах П.Л. Пастернака были получены формулы для определения коэффициентов жесткости при ограниченной высоте сжимаемого слоя. Позднее эти формулы были обобщены И.А. Медниковым для случая многослойного основания.

В настоящее время при решении геотехнических задач получила широкое применение упругопластическая модель Мора-Кулона, которая при увеличении гидростатического давления увеличивает сопротивление сдвигу. Эта модель позволяет производить расчет основания за пределами расчетного сопротивления грунта. Её достоинством является то, что в расчетах используются механические характеристики, определяемые традиционными методами в инженерно-геологических изысканиях.

Дальнейшее развитие упругопластическая модель получила в работах К.Н. Roscoe, J.B. Burland, А.Б. Фадеева, A.K. Бугрова и др.

На сегодняшний день широко используется в практике расчёта деформаций основания и напряженно-деформированного состояния его активной зоны метод конечных элементов, который реализован в программах Plaxis, FEM models, SCAD и др. При решении задач данным методом отмечают, что величины деформаций, полученные по МКЭ, значительно превышают экспериментальные значения. Это происходит вследствие того, что в расчет вовлекается вся расчетная область до нижней границы, которая, как правило, выбирается больше величины активной зоны, тогда как деформация глубинных марок и развитие сжимающих напряжений происходят на меньшей глубине.

Разработкой инженерных расчётов осадки основания с различными схемами армирования занимались А.П. Кремнев, Е.В. Светинский, П.А. Коновалов и др. В данных работах отражены методики расчёта, базирующиеся на известных моделях механики грунтов, с введением коэффициентов или дополнительных функций, отражающих особенность изменения напряженно-деформированного состояния армированного основания.

Проведенный обзор по способам укрепления слабых оснований показал, что на сегодняшний день необходима разработка наиболее рациональных технических решений, поиск новых альтернативных схем армирования, а также непрерывное совершенствование существующих технологий по укреплению грунтов, основанных на использовании новых геосинтетических материалов. На основании вышеизложенного определены цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена лабораторным экспериментальным исследованиям работы песчаной армированной сваи в водонасыщенных глинистых грунтах. Даётся описание конструкции разработанных экспериментальных стендов, излагается подробная методика их сборки и проведения опытов. Выполнено математическое моделирование работы песчаной армированной сваи под вертикальной статической нагрузкой в упругопластическом полупространстве (осесимметричная задача) методом конечных элементов на базе программного комплекса Plaxis. Приведены результаты экспериментальных исследований, которые сопоставлены с данными математического моделирования.

Для определения эффективности предложенного способа повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания проведены экспериментальные исследования в лабораторных условиях на маломасштабных моделях. Применение модельных испытаний возможно при использовании метода расширенного подобия, в

котором выдерживаются геометрические и физические аналогии с реальным объектом. Такой метод позволяет проводить опыты с произвольными механическими характеристиками исследуемого объекта и экономией трудовых и экономических затрат в поисковых экспериментах.

Рассматривались следующие варианты основания: естественное водонасыщенное глинистое основание (без укрепления), основание с внедрённой песчаной сваей и основание усиленное песчаной армированной сваей.

Сопоставление результатов экспериментов полученных в идентичных условиях позволили отразить качественную картину исследуемого объекта с разными вариантами армирования, так как случайные факторы, влияющие на результаты экспериментов, оказывают равнозначное воздействие на серию сопоставляемых опытов.

Экспериментальные установки представляют собой лотки с размерами в плане 1250 х 1250лш и высотой 1250мм (рис.1) с жесткими стенками и дном.

а) б)

Рис. 1. Лабораторные установки для исследования напряженно-деформированного состояния

грунтового массива: а) с внедрённой песчаной армированной сваей; б) с внедрённой песчаной сваей.

В качестве основания использовался водонасыщенный суглинок нарушенной структуры, который послойно укладывался в лотки. На каждый слой высотой И = 200лш прикладывалась нагрузка, равная весу вышележащих слоев для обеспечения однородной структуры грунта. Одновременно с укладкой грунта устанавливались датчики для измерения общих и избыточных поровых давлений. Высота основания была принята Н = ЮООлш . Физико-механические характеристики грунта приведены в табл.1.

Таблица 1

Физико-механические характеристики грунта

Наименование показателя Обозначение Значение

Показатель текучести, д.ед. Л 0,9

Коэффициент водонасыщения, д.ед. Б, 0,94

Природная влажность, % IV 28,4

Удельный вес, кН/м3 У 18,5

Угол внутреннего трения, град. 9 17

Удельное сцепление, МПа с 0,018

Модуль деформации, МПа Е 2,4

Армирующий элемент, расположенный по внешнему периметру песчаной сваи, представлен водопроницаемым стекловолокном (геосетка), пропитанным комплексным полимерным составом.

Вертикальное армирование водонасыщенного основания по периметру штампа технологически осуществлялось при помощи инвентарной трубы с открытым концом.

Глубина армирования принята 600мм, диаметр цилиндрической полости с1 = 280мм. Грунт из внутренней полости трубы извлекался, и по внутреннему контуру устанавливался армирующий элемент. Полученная полость послойно (/г = 300мм) заполнялась водонасыщенным песком с последующим уплотнением. После укладки каждого слоя песка инвентарная труба приподнималась на 200лш, заполнение полости выполнялось до достижения поверхности основания.

Нагрузка на грунтовую модель передавалась ступенчато при помощи консольно-рычажной системы. Каждая ступень выдерживалась до условной стабилизации деформации грунта. Осадка штампа замерялась при помощи измерителей перемещений, установленных в четырех точках с точностью 0,01лш. Вертикальные деформации массива грунта измерялись при помощи глубинных марок, которые устанавливались в модели на проектную глубину с помощью внедряющей металлической трубки.

В результате проведенных экспериментов построены основные графики «осадка-давление» (рис.2). Прогноз напряженно-деформированного состояния основания осуществлялся в программном комплексе Р1ах15. При расчете использовалась упругопластическая модель Мора-Кулона. Размер расчётной области принимался равным размерам грунтовой модели. В качестве предельной нагрузки бралось экспериментальное значение на последней ступени нагружения Р = 0,12МПа . На рис.3

приведено сопоставление расчётных значений напряженно-деформируемого состояния массива грунта, укреплённого песчаной армированной сваей, с экспериментальными данными.

0,02

0,12

0,02 0,04 0,06 0,08

0,12

Р.Ша

8, м

Рис.2. Экспериментальные графики «осадка-давление»: 1 - основание, усиленное песчаной армированной сваей; 2 - основание с внедренной песчаной сваей; 3 - неподкреплёнпое основание.

/// /// /// /// /// /// / /// /// /А( /// /// ///

Рис.3. Сопоставление экспериментальных (I) и расчётных (II) значений напряжений и деформаций в массиве грунта усиленного песчаной армированной сваей: а) общие давления в массиве грунта (МПа); б) перемещения массива грунта (м).

На рис.4 представлен график «осадка-давление» экспериментальных значений и результатов расчета в программном комплексе Р1ах1э (основание с песчаной и песчаной армированной сваей).

По окончании экспериментов грунт послойно удалялся из лотка, при этом измерялись поперечные размеры песчаной армированной сваи. Общий вид песчаной армированной сваи, экспериментальные результаты и расчетные величины её поперечных размеров после проведения эксперимента приведены на рис.5.

О 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

1 - экспериментальные значения (основание, усиленное песчаной армированной сваей); 2 - результаты расчета по программе Р1ах1з (основание, усиленное песчаной армированной сваей); 3 - экспериментальные значения (основание с внедрённой песчаной сваей);

4 - результаты расчета по программе Р1ах15 (основание с внедрённой песчаной сваей).

Рис.5. Деформации песчаной армированной сваи после проведения эксперимента: а) общий вид песчаной армированной сваи; б) сопоставление экспериментальных (числитель, мм) и расчётных (знаменатель, мм) значений поперечных (горизонтальных) размеров песчаной армированной сваи.

Анализ экспериментальных данных и результатов, полученных расчётным путём позволил сделать следующее выводы:

- устройство песчаной армированной сваи в основании, представленном водонасыщенным глинистым грунтом, позволяет снизить осадку штампа на 55% по сравнению с естественным основанием и на 30% при устройстве в основании не армированных песчаных свай;

- увеличение несущей способности испытуемого основания, усиленного песчаной армированной сваей, при осадке S = 4с«, составило 25% в сравнении с основанием, укреплённым песчаной сваей, и 40% в сопоставлении с естественным основанием;

- внедрение армирующего элемента по наружному периметру песчаной сваи стесняет её поперечные деформации и, соответственно, уменьшает осадку за счёт снижения деформации сжатия песчаного грунта;

- расчёт водонасыщенного глинистого основания, усиленного песчаной армированной сваей, по программе Plaxis даёт расхождение с экспериментальными значениями 10-15%.

Проведенные исследования в лабораторных условиях помогли выявить эффективность использования песчаных армированных свай в водонасыщенных глинистых грунтах в вариантном сопоставлении. Результаты исследований легли в основу постановки натурного эксперимента для определения напряженно-деформированного состояния активной зоны основания, усиленного песчаной армированной сваей.

В третьей главе отражены результаты исследования напряженно-деформированного состояния основания с внедрённой песчаной армированной сваей в натурных условиях. Описаны инженерно-геологические условия экспериментальной площадки и методика проведения эксперимента. Выполнено математическое моделирование напряженно-деформированного состояния основания усиленного песчаной армированной сваей в упругопластическом полупространстве методом конечных элементов в программах Plaxis и FEM models. Результаты расчета сопоставлены с экспериментальными данными.

Проведение полевых экспериментальных исследований основания, усиленного песчаной армированной сваей позволило подтвердить результаты модельных экспериментов и сделать количественную оценку напряженно-деформированного состояния усиленного основания.

При проведении натурных экспериментов в водонасыщенном глинистом основании устраивалась песчаная армированная свая длинной L = ЗОООлш и диаметром d = 800лш . Нагрузка на сваю передавалась через жесткую железобетонную плиту толщиной 500лш.

Вертикальные перемещения грунтового слоя и тела сваи измерялись при помощи глубинных винтовых марок. Перемещения марок фиксировались прогибомерами с ценой деления 0,1мм . Для измерения напряжений в грунте использовались тензометрические датчики общего и

порового давления. В качестве регистрирующей тензометрической аппаратуры использовался прибор - автоматический электронный измеритель деформаций (ИТЦ-01).

Нагрузка на плиту осуществлялась блоками ФБС-6, которые укладывались рядами для обеспечения равномерной передачи нагрузки на основание. Общий вид передачи статической вертикальной нагрузки на основание усиленное песчаной армированной сваей представлен на рис.6.

Рис.6. Испытание основания усиленного песчаной армированной сваей под статической

нагрузкой.

Физико-механические характеристики грунтов экспериментальной площадки приведены в табл.2.

Таблица 2

Физико-механические свойства грунтов

Вид грунта Супесь Суглинок Суглинок Суглинок Песок

Глубина, м 0-1,6 1,6-6,2 6,2-10,6 10,6-17,5 17,5-18,2

IV,% 17 21 25 25 20

1рЛед. 0,05 0,08 0,11 0,16

Г^Н/м1 19,1 20,6 19,6 19,7 20,2

е,д.ед. 0,569 0,568 0,703 0,694 0,57

3„д.ед. 0,89 0,99 0,95 0,96 0,97

<р, град. 17 20,7 19 19 35

С,кПа 26 23 20 20,6 0

Е,МПа 5,6 4,4 2,5 2,1 28,4

По результатам данных измерения общих давлений выявлен характер развития вертикальных напряжений в теле песчаной армированной сваи и окружающего фунта.

Прогноз напряженно-деформированного состояния основания с внедренной песчаной армированной сваей выполнялся с использованием метода конечных элементов в программах Plaxis и FEM models. Результаты численного моделирования приведены на рис.7.

а)

б)

Рис.7. Результаты численного моделирования работы песчаной армированной сваи в водонасыщенном глинистом фунте (упругопласгическая модель Мора-Кулона): а) картина распределения вертикальных деформаций (просфанственная задача, профамма FEM models); б) картина распределения деформаций (осесимметричная задача, профамма Plaxis).

На рис.8 приведено сопоставление экспериментальных данных с результатами расчёта I программах Plaxis и FEM models.

(X b \ Ц! i !iji

\ U.01 J-" I / / М |/

% \ \ \ п ьу А г"

1.0 0.7 ,0.4 L 0.4 у . 0.7 1.0 t

Рис.8. Сопоставление экспериментальных (1) и расчётных (II - программа Plaxis, 111 - программа FEM models) значений напряжений и деформаций в массиве грунта, усиленного песчаной армированной сваей: а) общие давления в массиве фунта (МП a ); б) вертикальные перемещения массива фунта (м)

По результатам натурного эксперимента и расчётов построен график «осадка - давление», приведённый на рис.9.

Рис. 9. График «осадка - давление»: ( ) - экспериментальные данные; (— ■ — ■ -) - результаты расчёта в программе FEM models; (-----) - результаты расчёта в программе Plaxis.

Анализ полученных графиков численного моделирования и результатов натурного исследования позволил сделать следующие выводы:

- полная осадка сваи состоит из деформаций тела сваи и области грунта под пятой сваи, развитие которых приводит к возникновению сдвиговых деформации по боковой поверхности сваи;

- на прямолинейном участке графика «осадка-давление» (рис.9) осадка железобетонной плиты происходит за счет деформирования песчаной армированной сваи, а дальнейшее увеличение нагрузки приводит к возникновению сдвиговых деформаций по периметру сваи и уплотнения грунта, расположенного под её пятой;

- расхождения результатов моделирования со значениями, полученными в эксперименте, составляют 8-14%, что позволяет сделать вывод о возможности использования данной модели при прогнозе напряженно-деформированного состояния усиленного основания.

В четвёртой главе приведена методика расчета песчаной армированной сваи, внедренной в водонасыщенный глинистый грунт. Выполнена обработка экспериментальных данных и составлено дифференциальное уравнение, описывающее напряженно-деформированное состояние тела песчаной армированной сваи и армирующего элемента. При заданных граничных условиях получено общее решение

дифференциального уравнения. Представлен алгоритм расчёта песчаной армированной сваи в водонасыщенном грунте.

При решении задачи напряженного состояния тел вращения деформирующихся симметрично относительно оси вращения часто удобно пользоваться цилиндрическими координатами. Однако в ряде случаев данную задачу можно решать в условиях плоского напряженно-деформированного состояния в декартовой системе координат, что отражено в работах П.С. Тимошенко, М.М. Филопенко-Бороднча, В.З. Васильева и др. авторов. Для расчёта напряженно-деформированного состояния основания усиленного песчаной армированной сваей из тела сваи мысленно выделен слой единичной ширины, проходящий через ось вращения в продольном сечении цилиндра. В выделенный слой введена декартовая система координат XZ с началом в верхней части песчаной армированной сваи. Расчётная схема приведена на рис.10.

Р о

Рис.10. Расчётная схема.

Введение плоского слоя вместо цилиндра приводит к упрощению при разработке инженерной методики расчёта.

Составлено дифференциальное уравнение с постоянными коэффициентами, позволяющее разложить напряженно-деформированное состояние песчаной армированной сваи на две части:

-!ШЕ1.Е-А-к-\У{;) = 0, (1) &

Ш(=) л г

где: - - относительные деформации песчаной армированной сваи; Ь - модуль

8:

деформации грунта песчаной армированной сваи, помещенной в водонасыщенный

грунт (МПа); А - площадь сваи (л(2); к - коэффициент пропорциональности между перемещениями 1¥(:) и силой трения, возникающей по боковой поверхности сваи (МН/м); (!'(-) - вертикальные деформации песчаной армированной сваи (м ).

Первое слагаемое уравнения (1) описывает напряженное состояние песчаной армированной сваи, а второе - взаимодействие песчаной сваи с окружающим водонасыщенным грунтом по боковой поверхности. Знак минус у первого члена уравнения показывает, что вертикальные напряжения в теле сваи являются сжимающими. Сила трения по боковой поверхности сваи описывается вторым слагаемым, согласно которому она прямопропорциональна перемещениям точек боковой поверхности и направлена против оси 2.

Запишем граничные условия:

= Д,

(2)

где р0- нагрузка, передаваемая на песчаную сваю (МПа); Д - вертикальная деформация нижнего конца песчаной армированной сваи (м).

Первое граничное условие обусловлено величиной, приложенной статической вертикальной нагрузкой на основание, а второе показывает величину вертикального перемещения песчаной армированной сваи в грунте (без учета деформации тела сваи) и учитывает деформации грунта, возникающие под её пятой.

Общим решением дифференциального уравнения первого порядка (1) с постоянными коэффициентами, является функция:

кг

№(=) = с-еЕЛ. (3)

Эта функция описывает вертикальные перемещения, возникающие в теле сваи. Введём допущение, что песчаная армированная свая является однородным и изотропным материалом, заключенным по внешнему периметру в оболочку, за пределами которой располагается упругий изотропный материал - грунт, и, используя закон Гука, определим теоретическое значение распределения нормальных вертикальных напряжений а,:

с-к —

— (4)

А

Так как, теоретическое значение вертикальных напряжений известно, уравнения равновесия являются статически определимыми. Подставляя значение в уравнения

&

-Ро>

: -О

Щ:)

Навье и используя закон парности касательных напряжений, определим значение горизонтальных напряжений:

х

~2 Е1 ■ А

с-е -й

+ в.

(5)

В данных выражениях параметры к,Е,с,Т определяются из эксперимента. Назначая условия совпадения экспериментальных значений вертикальных напряжений и деформаций по высоте сваи в фиксированных точках с теоретическими зависимостями, представленными функциями (3-5), составим систему уравнений, решение которой позволит определить неизвестные параметры. Результаты сопоставления экспериментальных данных со значениями теоретического прогноза приведены на рис.11.

0,01 0,02 0,03 " 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0 03

сг(г), МПа

0,04

0,05 0,06 сг (х), МПа

Рис. 11. Графики распределения по высоте сваи: а) вертикальных перемещений в теле песчаной армированной сваи; б) (нормальных) вертикальных напряжений; в) горизонтальных напряжений: (-----) теоретический расчёт; (■—.....—.......) экспериментальные данные.

Теоретический прогноз напряженно-деформированного состояния песчаной армированной сваи показал, что предложенная методика позволяет описать напряженно-деформированное состояние сваи и определить силу трения по боковой поверхности.

Оценка усилий, возникающих в волокнах армирующего элемента, осуществляется по методике расчёта тонкостенного цилиндрического резервуара, отраженной в сопротивлении материалов. Так как армирующая сетка представляет

собой не сплошной материал, а материал, состоящий из продольных и поперечных волокон, образующих сетку с определённым шагом, то в этом случае необходимо произвести сбор нагрузки, воздействующий на одно волокно. В песчаной армированной свае существенно большую роль по снижению поперечных деформаций выполняют горизонтальные (кольцевые) волокна геоткани, которые определяют армирующий элемент по критерию прочности. В результате формула по определению напряжений, возникающих в горизонтальных волокнах, примет следующий вид:

^ сетки 2 Д ' (б)

тдед = ах - горизонтальные (нормальные) напряжения (МПа); 51 - шаг сетки (м); £> - диаметр сваи (м); Ав - площадь поперечного сечения волокна сетки (л;2).

Шаг принимается таким образом, чтобы в него попадала одна нить геосетки, что позволит собрать нагрузку па данном участке и оценить прочностные характеристики материала нити.

Данная формула позволяет оценить прочность горизонтальных волокон армированного материала с учётом шага поперечных нитей и подобрать армирующий элемент, удовлетворяющий критериям прочности.

Анализ развития напряжений на взаимно перпендикулярных площадках в геосетке по котельным формулам сопротивления материалов и экспериментальным данным показал, что горизонтальные кольцевые волокна являются наиболее загруженными и определяют армирующий элемент по критерию прочности. Несущая способность основания, усиленного песчаной армированной сваей, определяется из предельно-допустимой величины осадки.

На основании проведённых исследований получены следующие результаты:

- разработана методика расчёта песчаной армированной сваи, позволяющая описывать напряженно-деформированное состояние тела сваи;

- предложен инженерный расчёт геосетки, расположенной по периметру сваи.

В пятом главе предложена технология устройства песчаной армированной сваи в водонасыщенных глинистых грунтах. Произведена оценка эффективности внедрения предлагаемого способа укрепления основания в практику строительства.

Для реализации предложенного способа укрепления основания разработана следующая технология устройства песчаной армированной сваи. На площадке строительства бурится скважина с одновременным внедрением в неё обсадной трубы. Обсадная труба погружается с направляющей трубой меньшего диаметра, между

песчаной сваи. Использование направляющей трубы позволяет удерживать гибкий армирующий элемент в проектном положении по всей длине устраиваемой сваи. После погружения обсадной и направляющей труб с армирующим элементом извлекают внутреннею трубу на высоту заполняемого слоя. Внутренняя полость заполняется песком гидромеханизированным способом до нижнего конца направляющей трубы. Дальнейшее заполнение производится по мере поступления пульпы с постепенным извлечением обсадной и направляющей труб.

Эффективность внедрения способа укрепления грунтов песчаными армированными сваями оценивается следующими критериями: стоимость строительных материалов, долговечность конструкции, эксплуатационные затраты на возведение и содержание конструкции, затраты труда, продолжительность строительства и др. Предложено осуществить оценку эффективности на стадии проектирования данного мероприятия. Все показатели для сравнения сведены к приведённым затратам на 1 п.м ленточного фундамента и 1 м2 столбчатого фундамента. При определении стоимости фундамента использовались идентичные инженерно-геологические условия площадки. Результаты расчёта приведены в табл.3.

Таблица 3

Стоимость устройства фундаментов на водонасыщенных грунтах

Тип фундамента Стоимость материала на 1 м.п. (м2) фундамента, руб. Основная заработная плата рабочих и машинистов, руб Стоимость эксплуатации машин, руб. Итого, руб.

Столбчатый на естественном основании 9892,3 44,56 64,75 10001,61

Столбчатый на свайном основании 15595,0 140,3 386,55 16121,85

Столбчатый на укреплённом основании 6627,5 181,09 427,57 7236,16

Ленточный на естественном основании 5230,5 56,31 32,2 5319,01

Ленточный на свайном основании 15600,9 85,59 268,01 15953,69

Ленточный на укреплённом основа! ши 3598,7 121,93 302,87 4023,5

В результате проведенного экономического анализа при вариантном сравнении фундаментов на искусственно-улучшенном и естественном основании сделаны следующие выводы:

- внедрение полученных результатов диссертационной работы в практику строительства позволит повысить устойчивость и несущую способность слабого

основания и сократить стоимость фундамента от 1,3 до 2,5 раз в зависимости от конструктивного решения по его устройству;

- предложена технология устройства песчаных армированных свай, позволяющая обеспечить реализацию данного инженерного решения в практику строительства.

Основные выводы по результатам исследований

1. Проведённый анализ существующих способов укрепления водонасыщенных глинистых оснований показал, что повышение несущей способности основания путём устройства песчаной армированной сваи является целесообразным в условиях стремительного развития номенклатуры современных армирующих материалов. Вертикальное размещение армирующего элемента по внешнему периметру песчаной сваи позволило снизить её деформации и повысить несущую способность основания на 40%.

2. Выполнено экспериментально-теоретическое обоснование способа повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания в лабораторных и натурных условиях, позволившее выявить эффективность его применения и определить основные закономерности работы песчаной армированной сваи в водонасыщенных глинистых грунтах.

3. Разработана методика расчёта песчаной армированной сваи в водонасыщенных глинистых грунтах, позволяющая прогнозировать напряженно-деформированное состояние тела песчаной сваи и подобрать армирующий элемент, удовлетворяющий критериям прочности.

4. Предложен способ устройства песчаной армированной сваи в водонасыщенных глинистых грунтах, и оценен экономический эффект от внедрения данного способа укрепления основания в практику строительства.

5. Научная новизна работы, а также эффективность экспериментально-теоретических исследований в области способа повышения несущей способности водонасыщенных глинистых оснований подтверждена двумя патентами РФ (№2363814, №2361979) и актом о внедрении результатов работы.

Публикации по теме диссертации:

1. Краев, А.Н. Экспериментальные исследования влияния гибких армирующих элементов на деформированное состояние основания из водонассыщеного суглинка /

A.Н. Краев // Сборник Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири». -Тюмень: 2007. - С.147-150.

2. Краев, А.Н. Экспериментатьное исследование деформированного состояния основания из водонасьпцешюго суглинка, армированного гибким элементом / В.Ф. Баи, A.B. Набоков,

B.В. Воронцов, А.Н. Краев // Известия вузов. Нефть и газ. - Тюмень: 2008. №1. - С. 102-104.

3. Краев, А.Н. Способ повышения несущей способности фундаментов на слабых водонасыщенных основаниях / В.Ф. Бай, A.B. Набоков, В.В. Воронцов, А.Н. Краев // Сборник материалов научной конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСУ - Тюмень: 2007. - С. 48-51.

4. Краев, А.Н. Экспериментальное исследование песчаной, армированной по контуру сваи на водонасьпценном основании / В.Ф.Бай, А.В.Набоков, В.В.Воронцов, А.Н.Краев // Труды международной конференции «Геотехнические проблемы XXI века в стро1ггельсгве зданий и сооружений». II Академшеские чтиви имени профессора A.A. Бартоломея. -Пермь, 2007. - С.8-12.

5. Краев, А.Н. Повышение несущей способности слабых водонасыщенных глинистых грунтов путем использования песчаных армированных свай / В.Ф. Бай, A.B. Набоков, В.В. Воронцов, А.Н. Краев // Международная конференция по геотехнике «Развитие городов и геотехническое строительство» / Под редакцией профессора В.М. Улицкого. - С-Петербург, 2008. Том 4. - С.551-553.

6. Краев, А.Н. Повышение несущей способности водонасыщенного глинистого основания за счёт внедрения песчаных армированных свай / А.Н. Краев // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - Томск: 2008 №4 - С146 - 150 (в перечне ВАК).

7. Пат. 2363814, МПК51 Е 02 D 27/08. Способ повышения несущей способности фундаментов на слабых водонасыщенных грунтах / А.Н. Краев [и др.]. - 2009. - Бюл. № 22.

8. Пат. 2361979, МПК51 Е 02 D 27/08. Способ повышения несущей способности и устойчивости фундаментов на слабых водонасыщенных грунтах / А.Н. Краев [и др.]. - 2009. - Бюл. № 20.

Подписано в печать 6.11.2009. Формат 60 х 90/16. Бумага тип №1. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 150 экз. Заказ № 179. 625001, г. Тюмень, ул. Луначарского, 2. Тюменский государственный архитектурно-строительный университет. Редакционно-издательский отдел.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1Л Повышение устойчивости и несущей способности водонасыщенных глинистых оснований путем внедрения различных видов свай.

1.2 Современные способы повышения несущей способности и устойчивости водонасыщенных глинистых оснований путём армирования.

1.3 Методы расчета искусственно улучшенных водонасыщенных оснований.

1.4 Выводы и задачи дальнейших исследований.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОНАСЫЩЕННОГО ГЛИНИСТОГО ОСНОВАНИЯ, УСИЛЕННОГО ПЕСЧАНОЙ АРМИРОВАННОЙ СВАЕЙ, В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ.

2.1 Грунтовые модели.

2.2 Контрольно-измерительная аппаратура.

2.3 Результаты экспериментальных исследований на грунтовых моделях.

2.4 Планирование и обработка результатов экспериментов.

2.5 Сопоставление экспериментальных данных с результатами численного моделирования напряженно-деформированного состояния водонасыщенного глинистого основания, усиленного песчаной армированной сваей.

2.6 Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОНАСЫЩЕННОГО ГЛИНИСТОГО ОСНОВАНИЯ, УСИЛЕННОГО ПЕСЧАНОЙ АРМИРОВАННОЙ СВАЕЙ, В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ.

3.1 Опытная площадка.

3.2Приборы и оборудование.

3.3 Методика проведения полевого эксперимента.

3.4 Результаты экспериментов.

3.5 Сопоставление экспериментальных данных с результатами численного моделирования напряженно-деформированного состояния водонасыщенного глинистого основания, усиленного песчаной армированной сваей.

3.6 Выводы.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЁТА ПЕСЧАНОЙ АРМИРОВАННОЙ СВАИ, ВНЕДРЕННОЙ В ВОДОНАСЫЩЕННЫЙ ГЛИНИСТЫЙ ГРУНТ.

4.1 Обоснование расчётной схемы.

4.2 Дифференциальное уравнение, описывающее разделение внутренних усилий в теле песчаной армированной сваи и усилий по боковой поверхности.

4.3 Применение котельной формулы для расчёта армирующей геосинтетической сетки.

4.4 Определение параметров дифференциального уравнения и сопоставление результатов решения с данными экспериментов.

4.5 Выводы.

5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСЛЕДОВАНИЯ В ПРАКТИКЕ СТРОИТЕЛЬСТВА.

5.1 Технология устройства песчаных армированных свай в водонасыщенных глинистых грунтах.

5.2Технико-экономический эффект от внедрения конструктивного решения в практику строительства на водонасыщенных глинистых грунтах.

5.3 Выводы.

Актуальность темы. Территория Западной Сибири характеризуется сложными инженерно-геологическими условиями, где распространены водонасыщенные глинистые грунты, вызывающие трудности при проектировании, возведении и эксплуатации зданий и сооружений.

На сегодняшний день расходы на возведение фундаментов в среднем составляют около 15% общей стоимости объекта, а в сложных грунтовых условиях достигают 30%. Затраты труда и времени на устройство подземных частей зданий и сооружений с применением традиционных конструкций фундаментов составляют 20-30% от суммарных затрат на весь комплекс строительных работ. Снизить стоимость фундаментов и повысить эффективность работы грунта помогают новые способы искусственного улучшения их свойств. Разработано и внедрено множество способов искусственного укрепления грунтов основания на проектных отметках, большинство из которых имеют недостаточную эффективность, что связанно с использованием дорогостоящих материалов и оборудования.

В настоящее время во всем мире развивается производство всевозможных геосинтетических материалов, основанных на различных полимерных растворах, углеродистых волокон и т.п. Исследование вопросов возможности их эффективного использования в области строительства зданий и сооружений остаётся важной и актуальной задачей. Одним из способов применения современных геосинтетических материалов является армирование водонасыщенных глинистых грунтов.

Армирование как способ укрепления основания получил широкое применение в строительстве, но проблемой развития этого направления является отсутствие опыта использования современных материалов, экспериментальных исследований, норм проектирования и технических условий. Поэтому исследование и разработка новых способов повышения несущей способности водонасыщенных оснований инженерных сооружений путём реализации новых схем армирования является актуальной задачей.

Объектом исследования является песчаная армированная свая, помещенная в водонасыщенный глинистый грунт.

Предметом исследования является новая конструкция песчаной армированной сваи и оценка напряженно-деформированного состояния сваи и околосвайного грунта.

Целью диссертационной работы является обоснование повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания за счёт внедрения песчаной армированной сваи.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать способ повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания путём устройства песчаной сваи, армированной по наружному периметру геосинтетической сеткой;

- выполнить экспериментальное обоснование эффективности повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания за счёт применения песчаной армированной сваи;

- разработать методику расчета напряженно-деформированного состояния песчаной армированной сваи, помещенной в водонасыщенное глинистое основание;

- оценить экономический эффект в результате использования способа повышения несущей способности водонасыщенного глинистого грунта.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- предложен способ повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания при помощи песчаной сваи, армированной по наружному периметру .геосинтетической сеткой;

- экспериментально обоснована эффективность способа повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания;

- разработана методика расчета напряженно-деформированного состояния песчаной армированной сваи, внедрённой в водонасыщенный глинистый грунт.

Теоретическая значимость работы состоит в возможности оценки напряженно-деформированного состояния песчаной армированной сваи, внедрённой в водонасыщенный глинистый грунт.

Практическая значимость работы заключатся в использовании полученных результатов в практике проектирования и строительства зданий и сооружений.

Результаты исследований докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири» (г. Тюмень, ТюмГАСУ, 2007 - 2009 г.г.); на международной конференции «Геотехнические проблемы XXI века в строительстве зданий и сооружений» (г. Пермь, ПГТУ, 2007 г.); на международной конференции по геотехнике «Развитие городов и геотехническое строительство» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2008 г.); на общегородском семинаре по прикладной механике на базе кафедры «Прочность материалов и конструкций» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2009 г.); на международной конференции «Актуальные научно-технические проблемы современной геотехники» (г. Санкт-Петербург, СПбГАСУ, 2009 г.); на IX Московском международном салоне инноваций и инвестиций (г. Москва, ВВЦ, 2009 г.).

На защиту выносятся:

- способ повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания;

- результаты экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния водонасыщенного глинистого основания, усиленного песчаной сваей, армированной по наружному периметру геосинтетической сеткой;

- методика расчёта напряженно-деформированного состояния песчаной армированной сваи, внедренной в водонасыщенный глинистый грунт.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения, библиографического списка и приложений. Работа содержит 159 страниц машинописного текста, 49 рисунков, 9 таблиц, список использованных источников из 112 наименований, в том числе 14 на иностранном языке.

5.3 Выводы

В результате проведенного экономического анализа при вариантном сравнении фундаментов на искусственно улучшенном и естественном основании сделаны следующие выводы:

- внедрение полученных результатов диссертационной работы в практику строительства позволит повысить устойчивость и несущую способность слабого основания и сократить стоимость фундамента от 1,3 до 2,5 раз в зависимости от конструктивного решения по его устройству;

- предложена технология устройства песчаных армированных свай, позволяющая обеспечить реализацию данного инженерного решения в практику строительства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведённый анализ существующих способов укрепления водонасыщенных глинистых оснований показал, что повышение несущей способности основания путём устройства песчаной армированной сваи является целесообразным в условиях стремительного развития номенклатуры современных армирующих материалов. Вертикальное размещение армирующего элемента по внешнему периметру песчаной сваи позволило снизить её деформации и повысить несущую способность основания на 40%.

2. Выполнено экспериментально-теоретическое обоснование способа повышения несущей способности водонасыщенного глинистого основания в лабораторных и натурных условиях, позволившее выявить эффективность его применения и определить основные закономерности работы песчаной армированной сваи в водонасыщенных глинистых грунтах.

3. Разработана методика расчёта песчаной армированной сваи в водонасыщенных глинистых грунтах, позволяющая прогнозировать напряженно-деформированное состояние тела песчаной сваи и подобрать армирующий элемент, удовлетворяющий критериям прочности.

4. Предложен способ устройства песчаной армированной сваи в водонасыщенных глинистых грунтах, и оценен экономический эффект от внедрения данного способа укрепления основания в практику строительства.

5. Научная новизна работы, а также эффективность экспериментально-теоретических исследований в области способа повышения несущей способности водонасыщенных глинистых оснований подтверждена двумя патентами РФ (№2363814, №2361979) и актом о внедрении результатов работы.

130

1. Абелев, М.Ю. Слабые водонасыщенные глинистые грунты как основания сооружений / М.Ю. Абелев. - М.: Стройиздат, 1973. - 228с.

2. Абелев, М.Ю. Строительство промышленных и гражданских сооружений на слабых водонасыщенных грунтах / М.Ю.Абелев. — М.: Стройиздат, 1983 — 248с.

3. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский // Изд-во «Наука»,- М.,- 1976,-278с.

4. Бай, В.Ф. Способ повышения несущей способности фундаментов на слабых водонасыщенных основаниях / В.Ф. Бай, А.В. Набоков, В.В. Воронцов,

5. A.Н. Краев // Сборник материалов научной конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСУ — Тюмень: 2007. — С. 48-51.

6. Бай, В.Ф. Экспериментальное исследование деформированного состояния основания из водонасыщенного суглинка, армированного гибким элементом /

7. B.Ф. Бай, А.В. Набоков, В.В. Воронцов, А.Н. Краев // Известия вузов. Нефть и газ. Тюмень: 2008. №1. - С. 102-104.

8. Бай, В.Ф. Экспериментальное исследование песчаной, армированной по контуру сваи на водонасыщенном основании / В.Ф. Бай, А.В. Набоков,

9. B.В. Воронцов, А.Н. Краев // Труды международной конференции «Геотехнические проблемы XXI века в строительстве зданий и сооружений». II Академические чтения имени профессора А.А. Бартоломея. Пермь, 2007. —1. C.8-12.

10. Бартоломей, А.А. Прогноз осадок свайных фундаментов / И. М. Омельчак, Б.С. Юшков // Под ред. А.А. Бартоломея. М.: Стоиздат, 1994. - 348с.

11. Бартоломей, А.А. Расчет однорядных и многорядных свайных фундаментов / А.А. Бартоломей // Перм. полит, ин-т. Пермь, 1970. 126с.

12. Березанцев, В.Г. Некоторые задачи теории предельного сопротивления грунтов нагрузке: Автореф. дис. на соиск. уч. степ, д-ра техн. наук: (05.23.02) -Ленинград, 1949. 20с.

13. Березанцев, В.Г. Осесимметричная задача теории предельного равновесия сыпучей среды / В.Г. Березанцев, М.: Гостехтеориздат, 1952. - 328с.

14. Бизиман, О. Устройство сооружений из армированного грунта: Автореф. дис. канд. техн. наук: (05.23.02) Москва, 1985. - 20с.

15. Бугров, А.К. Упруго-пластическая модель консолидирующегося водонасыщенного грунта / А.К. Бугров , А.И. Голубев //Тез. докл. науч.-техн. конф. Системы автоматизированного проектирования фундаментов и оснований. Челябинск, 1988. - 324с.

16. Васильев, В.З. Осесимметричная деформация элементов строительных конструкций // В.З. Васильев. Л., Стройиздат. 1988. - 87с.

17. Вертынский, О.С. Разработка и экспериментально-теоретическое обоснование новых конструкций набивных свай: Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: (05.23.02) Волгоград, 2007. — 19с.

18. Воронцов, В.В. Вертикальное армирование деятельного слоя в основании дорожной конструкции: Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: (05.23.02) Тюмень, 2006. - 18с.

19. Герсеванов, Н.М. Теоретические основы механики грунтов / Н.М. Герсеванов, Д.Е. Полыиин М.: Госстройиздат, 1948. - 356с.

20. Герсеванов, Н.М. Определение сопротивления свай / Н.М. Герсеванов. -М., Госстройиздат, 1932. 168с.

21. Герсеванов, Н.М. Функциональные прерыватели и их применение в строительной механике / Н.М. Герсеванов // Сб. ВИОС №2. Госстойиздат, 1934. 124с.

22. Голли, А.В. Исследование сжимаемой толщи в связных грунтах под центрально загруженными штампами. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: (05.23.02) - Л., 1972. - 20с.

23. Голли, А.В. Методика измерения напряжений и деформаций в грунтах / А.В. Голли // Учебное пособие. Л.: ЛИСИ, 1984. 53с.

24. Горбунов-Пасадов, М.И. Расчет конструкций на упругом основании / М.И. Горбунов-Пасадов, Т.А. Маликова. М.: Стройиздат, 1973. - 452с.

25. Горбунов-Посадов М.И. Основания, фундаменты и подземные сооружения / М.И. Горбунов-Посадов, В.А. Ильичев, В.И. Крутов и др. // Под общ. ред. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова. М.: Стройиздат, 1985. - (Справочник проектировщика). - 328с.

26. Горбунов-Посадов, М.И. Расчет конструкций на упругом основании / Т.А. Маликова, В.И. Соломин М.: Стройиздат, 1984.

27. ГОСТ 12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. — М.: Изд-во стандартов, 1996. -67с.

28. ГОСТ 20276-85. Грунты. Методы полевого определения характеристик деформируемости. -М., Госстрой СССР, 1985. 50с.

29. ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. — М.: Изд-во стандартов, 1986. 24с.

30. Далматов, Б.И. Механика грунтов основания и фундаменты / Б.И. Далматов. Л.: Стройиздат 1988. - 278с.

31. Далматов, Б.И. Определение осадок фундаментов с учетом изменения модуля деформации глинистого грунта в зависимости от напряженного состояния / Б.И. Далматов, В.М. Чикишев //Основания, фундаменты и механика грунтов. 1984. №1.

32. Далматов, Б.И. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений: Учеб. пособие: / Под ред. Б.И. Далматова; 3-е изд. М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 2006. -428с.

33. Джекоби и Дэвис. Основания и фундаменты мостов и зданий / Джекоби и Девис. 1921.-436с.

34. Джоунс, К.Д. Сооружения из армированного грунта / К.Д Джоунс // Под ред. д-ра техн. Наук В.Г.Мельника. М.: Стройиздат, 1989. - 268с.

35. Евгеньев, И.Е. Земляное полотно автомобильных дорог на слабых грунтах / И.Е. Евгеньев, В.Д. Казарновский. М.: Транспорт, 1976. - 271с.

36. Ещенко, О.А. Армогрунтовые насыпи и основания: Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: (05.23.02) Санкт-Петербург, 1991. - 21с.

37. Жемочкин, Б.Н. Практические методы расчета балок и плит на упругом основании / Б.Н. Жемочкин, А.П. Синицын -М.: Госстройиздат, 1947. 186с.

38. Зехниев, Ф.Ф. Стабилизация оснований с плоскими вертикальными песчаными дренами: Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: (05.23.02)-М., 1988.-22с.

39. Инструкция по глубинному уплотнению макропористых грунтов грунтовыми сваями для основания зданий и сооружений (И 134-50) / Стройиздат.

40. Казанский, Н.И. Опыт глубинного гидровиброуплотнения лессовидных грунтов / Н.И. Казанский // Строительная промышленность. — №7, 1952. 188с.

41. Казарновский, В.Д. Учет остаточного порового давления при прогнозе конечной осадки насыпей на слабых грунтах / В.Д. Казарновский, А.И. Скляднев, Е.Ю. Штырхун // Вопросы проектирования и строительства автомобильных дорог. — М., 1993. С. 133-136.

42. Карлович, В.М. Основания и фундаменты / Карлович В.М., 1869.

43. Клевеко, В.И. Оценка напряженно-деформированного состояния армированных оснований в пылевато-глинистых грунтах: Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: (05.23.02) Уфа, 2002. - 17с.

44. Клейн, Г.К. Учет неоднородности, разрывности деформаций и другх механичесих свойств грунта при расчете сооружений на сплошном основании / Г.К. Клейн // Сб. трудов МИСИ, 1956. С.46-51.

45. Клепиков, С.Н. Расчет конструкций на упругом основании / С.Н. Клепиков // «Буд1вельник». Киев, 1967. - 234с.

46. Коновалов, П.А. Намывные грунты как основания сооружения / П.А Коновалов., С .Я Кушнир. М.: Недра, 1991.-256с.

47. Коновалов, П.А. Распределительные свойства грунтов основания / П.А. Коновалов // Основания, фундаменты и подземные сооружения. Сб. тр. НИИОСП. М.: Стройиздат. - 1970. №59. - С.23-30.

48. Коновалов, П.А. Ускорение консолидации водонасыщенного слабого грунта с помощью плоских песчаных дрен / П.А. Коновалов, Ф.Ф. Зехниев // Сб. научных трудов в 2 т. под общей редакцией Ильичева В.А. М.: Стройиздат, 1987. - т. 1. - С. 274-276.

49. Краев, А.Н. Повышение несущей способности водонасыщенного глинистого основания за счёт внедрения песчаных армированных свай / А.Н. Краев // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. Томск: 2008 №4 - С146 - 150.

50. Кремнёв, А.П. Исследование влияния армирования на деформируемость сильносжимаемых водонасыщенных грунтов: Автореф. дис. на соиск. уч. степ, канд. техн. наук: (05.23.02) М: 1993. - 25с.

51. Кристенсен, Р. Введение в механику композитов / Р. Кристенсен // Пер. с англ. Под ред. Ю.М. Тарнопольского. -М. Мир, 1982. — 196с.

52. Кузнецов, Г-Н. Моделирование проявлений горного давления / Г.Н. Кузнецов. Д.: Недра. 1968. - 276с.

53. Курдюмов, В.И. Краткий курс оснований и фундаментов / В.И. Курдюмов. 1889.- 156с.

54. Литвинов, Н.М. Опыт строительства южно-трубного металлургического завода на лессовидных грунтах / Н.М. Литвинов // Сборник «Строительство на лессовидных грунтах». 1939. - 122с.

55. Макаров, В.В. О модуле деформации мелких песков //Основания, фундаменты и механика грунтов / Макаров В.В. — 1969. №2.

56. Матвеев, С.Н. Геосинтетика в дорожных конструкциях / С.Н. Матвеев // Автомобильные дороги. 2004. - № 8 (873). - С.42-44.

57. Медведев, Г.Л. Труды по основаниям и фундаментам / Г.Л. Медведев. -1950.-221с.

58. Медников, И.А. Коэффициенты постели линейно-деформируемого многослойного основания / И.А. Медников //Основания фундаменты и механика грунтов, 1967, №4. С.23-27.

59. Морарескул, Н.Н. Основания и фундаменты в торфяных грунтах / Н.Н. Морарескул. Л.: Стройиздат, 1979. - 80с.

60. Натансон, И.П. Краткий курс высшей математики / И.П. Натансон // Серия «Учебники для вузов. Специальная литература». — СПб.: Издательство «Лань», 1999.-736с.

61. Никифоров, А.А. Методы усиления оснований и фундаментов, применяемые в инженерной реставрации / А.А. Никифоров // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2003. - №2. - С. 181188.

62. Новожилов, В.В. Вопросы механики сплошной среды. Л.: Судостроение, 1989.-400с.

63. Пат. 2361979, МПК51 Е 02 D 27/08. Способ повышения несущей способности и устойчивости фундаментов на слабых водонасыщенных грунтах / А.Н. Краев и др.. 2009. - Бюл. № 20.

64. Пат. 2363814, МПК51 Е 02 D 27/08. Способ повышения несущей способности фундаментов на слабых водонасыщенных грунтах / А.Н. Краев и др.. 2009. - Бюл. № 22.

65. Полуновский, А.С. Применение нетканых синтетических материалов при строительстве автомобильных дорог на слабых грунтах / А.С. Полуновский. — М.: Оргтрансстрой, 1979 С. 17-18.

66. Пономарёв, А.Б. О некоторых теоретических подходах к расчёту свай из щебня в георешетке / А.Б. Пономарёв, А. Пауль // Труды международной научно-практической конференции по проблемам механики грунтов: Сборник трудов. Пермь, 2004. - С. 248-256.

67. Пономарев, А.Б. Основы исследований и расчета фундаментов из полых конических свай / А.Б. Пономарев // Учебное пособие. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2005. - 160с.

68. Пособие по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах. М. 2004. — 254с.

69. Пузыревский, Н.Н. Расчеты фундаментов / Н.Н. Пузыревский. ЛНИП, 1923.- 184с.

70. Резник, А.С. Уплотнение макропористых грунтов грунтовыми сваями с применением энергии взрыва / А.С. Резник // Сборник статей по строительству 3(6), Машстройиздат. 1950. - 142с.

71. Роза, С.А. Механика грунтов / С.А. Роза. М.: Высш. шк., 1962. - 229с.

72. Светинский, Е.В. Глубинное уплотнение слабых грунтов песчаными сваями / Е.В. Светинский. М.: Стройиздат, 1957 - 45с.

73. Симвулиди, И.А. Расчет иненерных конструкций на упругом основании / И.А. Симвулиди. М.: Высш школа, 1978. - 128с.

74. Синицын, А.П. Расчет балок и плит на упругом основании за пределом упругости / А,П. Синицын М.: Стройиздат, 1964. - 328с.

75. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. М., Госстрой СССР, 1983.-48с.

76. Снитко, Н.К. Теория расчета балок на упругом основании ВТА РККА / Н.К. Снитко, 1937.-218с.

77. Тажигулов, А.А. Песчаные подушки с геотекстилем на слабых водонасыщенных глинистых грунтах: Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: (05.23.02) М: 1993. - 20с.

78. Терцаги, К. Строительная механика грунта на основе его физических свойств: пер. с нем. / К., Терцаги, А.А. Черкасова, П.С. Рубана, П.П. Смиренкина // Под ред. Герсеванова Н.М. М. - JL: Госстройиздат, 1933. -392с.

79. Терцаги, К. Теория механики грунтов: пер. с нем. / Утевского И.С. // Под общ. ред. ЦытовичаН.А. М.: Гос. изд-во лит-ры по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1961. - 507с.

80. Тимошенко, С.П. Теория упругости / С.П. Тимошенко // Главная редакция технико-теоретической литературы. — Л, 1937.-281с.

81. Турсунов, Х.А. Напряженно-деформированное состояние двухслойных лессовых оснований: Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: (05.23.02)-Пермь, 1991.- 17с.

82. Улицкий, В.М. Геотехническое сопровождение реконструкции городов (обследование, расчеты, ведение работ, мониторинг) / В.М. Улицкий, А.Г. Шашкин. М.: АСВ, 1999. - 327с.

83. Фадеев А.Б. Иследование механизма взаимодействия свай при работе их в кустахи свайных полях / А.Б. Фадеев, Е.А. Девальтовский; Прогрессивные констр. фундам. зданий. Пенза, 1981. - С.42-43.

84. Фадеев, А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике / А.Б. Фадеев // Изд-во «Недра». М., 1987. . - 214с.

85. Филоненко-Бородович, М.М. Простейшая модель упругого основания, способная распределять нагрузку / М.М. Филоненко-Бородович // Сб. трудов МЭМИИТ, вып. 53, 1945. . 114с.

86. Флорин, В.А. Теория уплотнения земляных масс / В.А. Флорин // Стройиздат, 1949.-267с.

87. Франциус, О. Основания и фундаменты: / О. Франциус // Под ред. Дмоховского В. К. Л.: Вестник Ленинградского Облисполкома, 1930. - 384с.

88. Хамдан Фуад Ахмед. Повышение несущей способности глинистых грунтов методом армирования базальтовым волокном: Автореф. дис. на соиск. уч. степ, канд. техн. наук: (05.23.02) Киев, 1990. - 21с.

89. Цытович, Н.А. Механика грунтов / Н.А. Цытович. — М.: Госстройиздат, 1963.-636с.

90. Цытович, Н.А. Основания и фундаменты / Н.А. Цытович, В.Г. Березанцев, Б. И. Далматов, М. Ю. Абелев // Под редакцией чл.- коорр. АН СССР профессора Н.А. Цытовича М.: Высш. школа, 1970. - 384с.

91. Цытович, Н.А. Прогноз скорости осадок оснований сооружений / Н.А. Цытович, Ю.К. Зарецкий, М.В. Малышев, М.Ю. Абелев, З.Г. Тер-Мартиросян. М.: Стройиздат, 1967. - 240с.

92. Шашков, С.А. Временные инструкции на производство работ по изготовлению песчаных свай / С.А. Шашков Главстройпром, 1935. - 234с.

93. Швец, В.Б. Расчет осадки фундаментов с учетом структурной прочности грунта / В.Б. Швец // Исследования работы оснований и фундаментов промышленных зданий и сооружений. Сб. тр. Свердловск, 1969. - 124с.

94. Широков, В.Н. Определение структурной прочности в компрессионных испытаниях / В.Н. Широков // Инженерная геология. 1987. №6. С.45 52.

95. Широков, В.Н. К задаче о круглом жестком штампе на нелинейно-деформируемом полупространстве. // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1971. - №5.С. 12 - 16.

96. Юшков, Б.С. Исследования изменения во времени сил трения по боковой поверхности свай / Сборник трудов «Основания и фундаменты в геологических условиях Урала». Пермь, 1981. С. 64-67.

97. Alexiew, D. Geogitterbewehrte Damme auf pfahlahnlichen Elementen: Grundlagen und Projekte, Bautechnik 81, Hefl 9, Ernst und Sohn, Berlin. 2004. S. 710-716.

98. Alexiew, D. Piled Embankmenst in soft soil for railroads: Metods and significant case studies. Proc. Of the 6th International Conference on Ground Improvement Technikues, Coimbra, Portual. 2005. S. 87-94.

99. Carpenter, I.C. Vertical Sand Drain for stabilization of Musk Peat Soil, Proceedings American Society of Civil Fngineers / I.C. Carpenter // November, v. 79, №351, 1953.

100. Claes А1ёп Random calculation models exemplified on slope stability analysis and ground-superstructure interaction. Department of Geotechnical Engineering Chalmers University of Technology S-412 96 Goteborg, Sweden.

101. Gudehus, G. A constitutive low of the rate-type for soil. Ihird / G. Gudehus, D. Kolymbas // Out Conf. on Numer. Meth. in Geomech. Achen, 1979.

102. Janbu, N., Interpretation procedures for obtaining soil deformation parameters / N. Janbu, K. Senneset. / Design parameters in geotechnical engineering. Brighton, 1979.

103. Kempfer, H. -G.; Wallis, P., 1997: Geokunststoffummantelte Sandsaulen ein neues Grundungsverfahren im Verkehrswegebau. 5. Information- und Vortragsveranstaltung uber Geokunststoffe in der Geotechnik. Sonderheft Geotechnik 1997, S. 41-46.

104. Raithel, M. 1999: Zum Trag- und Verformungsverhalten von geokunststoffummantelten Sandsaulen. Schriftenrehe Geotechnik der Universitat Kassel, H. 6.

105. Rankama, K. Suomen geologia / K. Rankama. Helsinki, 1981.

106. Roscoe, K.H. On the generalized Stress-Strain Behaviour of «Wet» Clay / K.H. Roscoe, J.B. Burland //Cambridge Univ. press. Heyman, Leskie, Eds. 1968.

107. Reithel, M. Grundlung einer Bahnstrecke af organischen Boden met Tragsaulen im Mixed-ln Placeverfahren (MIP) und einem geokunstoffbewehrten Tragsaulen / M. Reithel, W. Schwarz, M. Stadel, September, vol. 79, 2004.

108. Vertical Sand Drains Consolidation of Soff water bearing Sool, Engineering News - Record, March, №6, 1947.

109. Drucker, D.C. Soil mechanics and plastic analysis or limit desing / D.C. Drucker, W. Prager // Quarterly of Applied Mathematics. 1952. Vol. 10. P. 157-165.

110. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИppi), (22) Заявка: 2007127268/03, 16.07.2007

111. Дата начала отсчета срока действия патента; 16.07.2007

112. Дата публикации заявки: 27.01.2009

113. Опубликовано: 20,07.2009 Бюл. № 20

114. Бай Владимир Федорович (RU), Набоков Александр Валерьевич (RU), Воронцов Вячеслав Викторович (RU), Краев Алексей Николаевич (RU)

115. Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТюмГАСУ") (RU)1. Ю W