автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Экспериментальное исследование системы контроля за свайным основанием плитного фундамента при карстовых проявлениях

ВВЕДЕНИЕ. . . Л

Глава 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО ОСВОЕНИЯ ЗАКАРСТОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ.

1.1. Карстовые проявления и краткая характеристика противокарсто-вой защиты.В

1.2. Развитие методов карстомониторинга и задачи исследования

Глава 2. ПРЕДПОСЫЛКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Направления использования данных статического зондирования для предпроектного обследования площадок с возможными карстовыми проявлениями.

2.2. Работа свай в грунтовом массиве при карстовых проявлениях

2.3. Некоторые расчетные предпосылки использования контрольных тензосвай.

2.4. Моделирование на ЭВМ влияния карстовых процессов на грунтовый массив со сваями.$

Глава 3. ПОЛЕВЫЕ И ЧИСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Инженерно-теологические условия площадки.

3.2. Опытная проверка методики предпроектного обследования пло-цадки с использованием статического зондирования.

3.3. Описание контрольно-измерительной системы наблюдений за 1литаым фундаментом на свайном основании.

3.4. Численные исследования НДС грунтового массива со сваями под [литным фундаментом при карстовых проявлениях.

Глава 4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ПЛИТНЫМ ФУНДАМЕНТОМ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

4.1. Организация и практические наблюдения за работой плитных фундаментов.

4.2. Технико-экономическая оценка результатов работы.$$

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Выполненные экспериментальные и теоретические разработки позво-лют сделать следующие выводы:

1. Контрольная система наблюдения за свайным основание плитного ундамента, снабженная датчиками типа ПСАС работоспсобна и позвроля-г обеспечивать контроль за состоянием свайного основания.

2. Результаты численных исследований позволили оценить влияние :арстовых полостей на работу свайного основания при различных глуби-1ах полости, имеющей диаметр, прогнозируемый изысканиями для данной щощадки. При этом выявлена критическая глубина влияния полоста для зднной системы "свайное основание - плита".

3. По результатам численных экспериментальных исследований разработана методика обоснования размещения датчиков, обеспечивающая цостатоную вероятность выявления карстовых проявлений, при оптимальном числе датчиков.

4. Проведенные длительные наблюдения показали стабильную работу преобразователей ПСАС и их показания находились в рабочем диапазоне измерений.

5. Проведенные натурные наблюдения показали, что усилия в сваях, регистрируемые преобразователями ПСАС за весь период наблюдений, изменялись цислично и их изменения зависят от сезонных факторов, главным образом от температуры воздушной Среды.

6. Устойчивого возрастания растягивающих усилий и снижения нагрузок на сваи фундамента за весь период наблюдения не зафиксировано, что свидетельствует об отсутствии карстовых проявлений выше критической глубины для этой системы "свайное основание - плита".

7. Разработанные рекомендации позволили получить экономический эффект в сумме 124,6 тыс. руб. за счет снижения числа датчиков, при обеспечении достаточной вероятности регистрации карстовых проявлений.

Sb

1. Аккуратов О.С., Белозеров И.П. Изучение карстоопасных зон сейсмическим методом./ Тр. международного геофизического симпозиума. Москва. 1985.-с.'150-158.

2. Белявский Б.А., Озеров И.Ф. Оперативное определение деформаций подрабатываемых сооружений // Уголь Украины. 1989. - Ш 6. - с. 45-46.

3. Боголюбов А.Н. и др. Электроразведка при изучении глубинного карста. Разведка и охрана недр. 1984, № 3. с. 41-46.

4. Газизов М.С. Карст и его влияние на горные работы. М.: Наука.1971.

5. Голли A.B., Белов Д.В. Мониторинг напряженно-деформированного состояния грунтов в основании сооружений // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1999. - № 5 - с. 31-32.

6. Гончаров б.В., Рыжков И,Б., Колесник Г.С. Проектирование и сооружение фундаментов с погружением свай до заданной отметки. 2современные проблемы свайного фундаментостроения в СССР". Пермь. 1988.-с.85-86.

7. Гордон А.Л., Шапошникова В.Д. Система сигнализации карстовых явлений // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1989. - № 5. - с. 1516.

8. Дробинин А.Г. и др. Новые направления геофизических исследований при изучении искусственных пустот и карстовых образований // Проектирование и инженерные изыскания. 1983. № 4. с. 36-40.и

9. Жилин А.Н., Ковалев В.Ф., Коган В.Л. О контроле деформаций фундаментной плиты в карстоопасной зоне. Механика грунтов и фундамен-тостроение. Тр. 3й Украинской конференции по механике грунтов и фунда-ментостроению. Т. 1. 1997. Одесса. - с. 154-155.

10. Жилин А.Н. Незамутдинов Ш.Р., Ялаева P.P. Моделирование напряжений в грунте над карстовыми полостями. Тр. 3й Украинской конференции по механике грунтов и фундаментостроению. Т. 1. 1997. Одесса. - с. 52 - 53.

11. Жилин А.Н., Ковалев В.Ф., Коган В.Л. Опыт обследования грунтового массива, ослабленного карстово-суффозионными процессами. Сб. Международная научно-практическая конференция "Геотехника-99". 1999г. Пенза. с. 62-64.

12. Жилин А.Н., Ковалев В.Ф., Коган В.Л. Опыт контроля напряженно-деформированного состояния основания под плитой. Сб. Международная научно-практическая конференция "Геотехника-99". 1999 г. Пенза.с. 62-64.

13. Жилин А.Н., Гончаров Б.В., Незамутдинов Ш.Р. Галеев Р.Г. О выявлении разгруженных свай основания плитного фундамента для усиления при карстовых проявлениях. Пенза 2000.

14. Жилин А.Н., Незамутдинов Ш.Р., Галеев Р.Г., Гончаров Б.В. Моделирование на ЭВМ влияния карстовых процессов на работу свайного основания. Пенза 2000.

15. Жилин А.Н., Гончаров Б.В., Гареева Н.Б., Ковалев В.Ф. Об использовании зондирования для оценки мульды проседания при карстовых проявлениях. Пенза 2000.

16. Жилин А.Н., Гончаров Б.В., Незамутдинов Ш.Р., Галеев Р.Г. О контроле за свайным основанием при карстовых проявлениях. Пенза 2000.

17. Жусупбеков А.Ж., Жунисов Т.О. Исследование работы свайных фундаментов на подрабатываемых территориях // Тр. Международной кон1. Й5греншш "Проблемы свайного фундаментостроения". Пермь. 1992. с. 315.

18. Зиангиров P.C., Миронов H.A., Христич В.А. Эманационный ме-эд индикации карста // Инженерная геология. 1984. № 5.

19. Зверев В.П., Зверева В.А. Физико-химические закономерности азвития карста и его интенсивность на территории СССР. В кн.: Кора ыветривания. - М.: 1976. вып. 15.

20. Ивановский О.Т. Применение биолокационного метода в целях артирования карстовых массивов / Тезисы докладов "Инженерная геоло-ия карстаПермь. 1992. с. 96.

21. Ильичев В.А., Коновалов ПА., Никифорова Н.С. Геомонитринг -щструмент для обеспечения безопасности исторических памятников при их «конструкции. /7 Основания, фундаменты и механика грунтов. 1999.-е. 3-8.

22. Инструкция по изысканиям, проектированию, строительству и экс-туатации зданий и сооружений на закарстованных территориях: ТСН Ю2-50-95 РБ. Уфа. 1996. с. 44.

23. Инструкция по изысканиям, проектированию, строительству и эксплуатации зданий и сооружений на закарстованных территориях Башкирской АССР: ВСН 2086 / Госстрой БАССР Уфа. - 49с.

24. Карст Южного Урала и Приуралья. Межвуз. и межвед. научный сб. Уфа, БГУ. 1978.- 159с.

25. Коган Г.В., Мухаметзянов Ф.З. Совершенствование системы регистрации данных статического зондирования грунта. Тр. VI Международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения. М.: 1988. с. 5255.

26. Кожевникова В.Н. Особенности механизма образования просадки провалов в результате изменения гидрогеологических условий застраиваемых территорий. Сб. научных трудов / ПНИИС. М.: Стройиздат. 1979.

27. Коновалов П.А. Геомониторинг гарантия безаварийного строительства // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1999. - № 5 - с. 2-3.ss

28. Кононов E.B. Рациональное комплексирование методов изучения карстово-суффозионных процессов и организация геодинамическихъ полигонов в Среднем Поволжье / Тезисы докладов "Инженерная геология карста". Пермь. 1992. с. 54.

29. Костарев В.П. Карст Урала и Приуралья // "Гидрогеология и кар-стоведение". 1977. № 8

30. Корф ГЛ. Лобацкая P.M., Пронин К.К. Изучение карстовых и искусственных пустот радарным методом./ Тезисы докладов "Инженерная геология карста". Пермь, 1992. с. 90.

31. Кругов В.И. Унификация исследований и проектирования оснований и фундаментов в особых условиях строительства // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1981. Nq 5. с. 3-5.

32. Кутепов В.М. Формирование напряженного состояния массива горных пород на закарстованных территориях. Инженерная геология. 1983. № 1.

33. Климчук А.Л., Рогожников BJ3., Аксем С.Л. Методика режимных наблюдений за развитием провально-просадочных карстовых воронок. Гидрогеология и карстоведение. Сб. ст. I Пермский государственный университет. Пермь. - 1987, с. 50-67.

34. Литвин М.А., Филюс Р.И. Роль наземных исследований в формировании системы дистанционного определения карста /7 Геол. ж. 1994.1. No 4-6.-с. 85-91.

35. Лиханов Н.С., Малахов В.Е., Мартин В.И. Рациональный комплекс геофизических исследований при инженерно-геологических взысканиях в карстовых районах. ¡Инженерная геология. М.: Наука. 1982, Ме 6, с, 106-112.

36. Лиханов Н.С., Мартин В.И., Камалов В.Г. Методика оценки за-сарстованных территорий по степени устойчивости (на примере Башкирии). Инженерная геология. 1988, № 5. - с. 44-50.

37. Ликошин А.Г. Карст в гидротехническом строительстве М.: Стройиздат. 1968.

38. Маликова Т.А. Расчет фундаментных плит на закарстованном основании с учетом совместной работы с верхним строением зданий. В кн. Плитные фундаменты зданий и сооружений. Симферополь. 1983, с. 70-72.

39. Маликова ТА., Вайнштейн М.С. Проектирование фундаментов зданий на закарстованных территориях Москвы. В кн.: Основания и фундаменты на засоленных, заторфованных и вечномерзлых грунтах. Тр. НИ-ИОСП. М.: 1982, вып. 77, с. 105-114.

40. Мартин В.И. Мулкжов Э.И. и др. Об опыте изысканий проектирования, строительства и усиления фундаментов зданий на закарстованных территориях /7 Инженерная геология. 1983 - № 4. - с. 63-71.

41. Методические рекомендации по проектированию зданий и сооружений в карстовых районах / НИИСК. Киев, 1977.

42. Мишуев О.П. О применении электрометрии при изучении оползневых процессов в глинистых породах. Сб. тр. Гидропроекта, вып. 89, 1983.

43. Молоков Л.А. Основные черты процесса вылива заполнителя карстовых полостей. Изв. вузов. 1969, № 2. Сер. Геология и разведка.

44. Мулюков Э.И., Мартин В.И., Колесник Г.С. Ликвидация аварии здания в г. Уфе, вызванной активизацией карстового процесса. Тез. докл. Всесоюзного совещания. Подольск. 1983. - М.: НИИОСП, 1983. - с. 115117.

45. Мулюков Э.И., Мартин В.И., Колесник Г.С. Об опыте изысканий, проектирования, строительства и усиления фундаментов зданий на закарстованных территориях (на примере г. Уфы .//Инженерная геология. 1983. -№4.-с. 63-71.

46. Мулюков Э.И., Колесник Г.С. , Илюхин В.А. Причины активизации карстово-суффозионного процесса /У Проблемы инженерной геологии в связи с промышленно-гражданским строительством.: Тез докл. V Всесоюз. конф. Свердловск, 1984. - Т.1. - с. 72-75.9а

47. Мулюков Э.И. Причины аварийных осадок зданий и методы усиления оснований и фундаментов // Строительство в сложных инженерно-геологических условиях: Тр. НИИПромстроя. Уфа, 1984, с. 19-24.

48. Мулюков Э.И. Особенности проблемы освоения закарстованных территорий Башкирии. Тез. докл. Межотраслевой научно-практической конференции. Уфа. 1985.

49. Мулюков Э.И. Классификация причин отказов оснований и фундаментов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1992. - № 3. - с. 28-30.

50. Мулюков Э.И., Травкин А.И., Мартин В.И. Спящий Е.П. Исследование причин деформаций 5-этажного кирпичного дома / Усиление оснований и фундаментов существующих зданий: Тр. Уфимского НИИПромстроя. Уфа. 1990. - с. 24-36.

51. Мулюков Э.И. Вероятностный анализ и прогноз отказов оснований и фундаментов II Основания, фундаменты и механика грунтов. 1993. -Ко 4.-с, 29-31.

52. Мулюков Э.И., Дрозд В.В. Об усилении и ремонтопригодности оснований и фундаментов II Тр. Международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения и фундаментов глубокого заложения. -Тюмень, 1996.

53. Мулюков Э.И. Практический опыт исследования в области инженерно-строительного карстоведения на территории республики Башкортостан. Сб. тр. БашНИИстрой. Вопросы совершенствования строительства. Уфа. 1996.-с. 36-54.уз

54. Мулюков Э.И. О карстовом процессе и строительном освоении за-карстованных территорий (на примере Башкирии) // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1998. - № 1.-е. 16-19.

55. Обозов В.И. Устойчивость высоких сооружений при образовании карстовых провалов // Тр. ЦНИИСК. Исследования по расчету строительных конструкций и надежности сооружений. 1987. с. 27-40.

56. Оборудование оснований и фундаментов сооружений контрольно-измерительной аппаратуры в условиях возможного карстообразования. АО "Институт Гидроспецпроект". Рабочая документация. № 1687-ОСР-4-11500ПЗ.

57. Основания, фундаменты и подземные сооружения. МГСН 2.07.97.

58. Осипов Ю.Б., Чертков Л.Г. Методика инженерно-геологического изучения карстовых и суффозионно-провальных явлений в условиях крупного города. Инженерная геология. 1986. № 5. с. 72-84.

59. Незамутдинов Ш.Р. О методах наблюдения за деформациями оснований зданий и сооружений на закарстованных территориях. Тез. докл. сем. "Застройка закарстованных территорий". Уфа, 1984. с. 34-36.

60. Незамутдинов Ш.Р. О методах наблюдения за деформациями оснований зданий и сооружний на закарстованных территориях. Тез. докл. совещания "Застройка закарстованных территорий". Уфа, 1984, с. 34-36.

61. Незамутдинов Ш.Р., Рыжков А.И. Хызыров P.C., Горбунов О.С. Расчет фундаментов мелкого заложения на закарстованных основаниях. Третья Украинская научно-техническая конференция по механике грунтов и фундаментостроению. Одесса - 1997. - с. 73.

62. Петраков A.A. Бучинский ЮЛ., Коваленко М.А. Конструктивные решения производственных зданий, возводимых на подрабатываемых территориях со сложными горно-геологическими условиями. Промышленное строительство. 1980, № 8, с. 26-28.

63. Преобразователи силы арматурные измерительные струнные ПСАС. Паспорт 2 782.004 ПС. Днепропетровск. 1981.

64. Площадная инженерная сейсморазведка для обнаружения карето-опасных зон в условиях города. Нефт. и газ. промышленность 1992. - № 3. -с. 15-20.

65. Рекомендации по проектированию фундаментов на закарстованных территориях. М., НИИОСП, 1985.

66. Рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям и оценке территорий в карстовых районах СССР. / ПНИИС. М. 1967.

67. Рекомендации по проектированию зданий и сооружений в карстовых районах СССР / ПНИИС. М. 1967.

68. Реферат программы "Разрез" /7 Основания, фундаменты и механика грунтов. 1984. № 5. с. 31.

69. Рогоза И.Б. Инженерно-геологическая карстовых участков (на примере работы треста "ЗапУралТИСИЗ") //Сб. Карст Башкирии. Уфа. -1971.-с.53-56.

70. Родионов Н.В. Карст Европейской части СССР, Урала и Кавказа. М.: Гостоптехиздат. 1963.

71. Руководство по расчету и проектированию зданий и сооружений а подрабатываемых территориях. М.: Стройиздат. 1977.

72. Саваренский Pi А. Использование данных о поверхностных про-влениях карста для оценки устойчивости территории. В кн.: Строитель-гво на закарстованных территориях. - М. 1983.

73. Сапожников А.И. Методы суперэлементов в статике и динамике анельных зданий. Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1980, №1. С. 53-5!.

74. Сапожников А.И., Горелов С.Ф. Расчет сооружений методом ко-ечных элементов с поэтажным формированием матрицы жесткости. Стр. •iex. и расчет сооружений, 1982. № 4.

75. Сапожников А.И., Незамутдинов Ш.Р. Численное исследование механизма обрушения сводов и формирование провалов над подземными юлостями. Инженерная геология, 1987. № 1.81.

76. СНиП 1.02.07 87. Инженерные изыскания для строительства. М.: Стройиздат. 1987.

77. СНиП 1.02.07-87 "Инженерно-геологические изыскания в районах развития карстовых процессов". М. 1987.

78. СН 448-72. Указания по зондированию грунтов для строительства. М.6 Стройиздат. 1972.

79. Соколов Д.С. Основные развития карста. М.: Госгеолтехиздат.1962.

80. Сорочан Е.А., Троицкий Г.М., Толмачев В.В. Комплескные защитные мероприятия при строительстве на закарстованных территориях. // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1982, № 4.loa,

81. Строительство на закарстованных территориях. Тез. докл. Всесоюзного совещания в Подольске. М. 1983.

82. Толмачев В.В., Троицкий Г.М., Хоменко В.П. Инженерно-строительное освоение закарстованных территорий. М. Стройиздат. 1986. с. 177.

83. Толмачев В.В. Механизм деформации горных пород над подземными карстовыми формами. Инженерная геология. 1982. № 4.

84. Толмачев В.В. Катастрофа на заводе "Дзержинскхиммаш" вследствие образования карстового провала // Карстовые провалы. Тез докл. конф. Кунгур, 1994. Екатеринбург. 1994. - с. 79-83.

85. Толмачев В.В., Иконников Л.Б., Леоненко М.В. Опыт проведения карстологического мониторинга в г. Дзержинске Нижегородской области // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1999. - № 5. - с. 25-27.

86. Толмачев В.В. и др. Механизм деформаций горных пород над подземными карстовыми формами. Инженерная геология. 1992. J\rQ 4.- с. 46-60.

87. Трофименков Ю.Г., Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. М.: Стройиздат. 1981.

88. Трофименков Ю.Г. Статическое зондирование грунтов (зарубежный опыт). М. ВНИИНТПИ. 1995. 127 с,

89. Уфимская ТЭЦ-5. 428.1. П.И.Г.1. Отчет по инженерно-геологическим изысканиям на площадке . Том II. Книга 1. Южно-Уральское отделение. УралВНИПИэнергопром. Уфа. 1992.

90. Уфимская ТЭЦ-5. Отчет о зондировании площадок корпусов JSfe 2, 6, 24, 1, 38 по карстовой опасночти. ЗапУралТИСИЗ. Уфа. 1992.

91. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М.: 1987.

92. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. Т.1 .М.: Наука. 1975. с. 832.

93. Хоменко В.П. Карстово-суффозионные процессы и их прогноз. -М.: Наука. 1986.-97 с.

94. Хоменко В.П., Зиангиров Р.С. Экспериментальное изучение зако-омерностей формирования провалов в песках, перекрывающих карстовые олости.- Инженерная геология. 1981, № 2.

95. Хоменко В.П., Зиангиров Р.С. Экспериментальное изучние зако-омерностей формирования провалов в песках, перекрывающих карстовые юлости. Инженерная геология. 1981. № 2.

96. Хоменко В.П. Карстово-суффозионные процессы и их прогноз. -,1: Наука. 1986.-97 с.

97. Чикишев А.Г. Карст Русской равнины. М.: Наука. 1976. - 192 с.

98. Шаклеин И.И., Самарин В.П. Применение магнито-герконовых датчиков для исследования устойчивости горных пород над карстовыми лолостями. Тез XVII научн. конф. УЭМИИТ. Свердловск. 1973.

99. Максимович Г.А. Основы карстоведения. Т-1. Пермь. 1963.

100. СНиП 2.01.15-90. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования. - М.: Арендное предприятие ЦИТП. 1991. - 32 с.

101. Карст Башкирии: Тезисы докл. к совещанию по вопросам научного и практического значения карста Башкирии. Уфа. 1971. 93 с.

102. Gartonger I. Foundation desine in Florida karst.// Concr. Int. Des. andConstr.- 1991.- 13,N4.-p. 56-62.

103. Jardin J. Foundations sur le gypse. Experience acguise on Region Parisienne. LPC. N 78. 1975. Paris.

104. Jennings J. Building on dolomites in dolomites in the Transvaal. The Civil Eng. in the S. Africa. 8. 1960.

105. Kammerer F. Ingeniergeologische Methoden in Erdfall- und Senkungsgebieten Freiberger Forschungsheft. S. 127. 1962.

106. Bozozuk M., Penner E.L. Land subsidence in built up marshland. Can. Can. Geotechn I,S, no. 4.1971.

107. Klengel J., Sense K. Sicherung von Verkehre banwemen in Sencungsgebieten. Zeitschrift fur geologische Wissenschaft. V.4. H.b. 1974.

108. Karmis Michael. Predicting subsidence with a computer. // Coal -1989-26. N 12 p. 54-61.

109. Monitoring of damaged injeetedrock with acoustic emission technige./ Pap. Int. Conf., Cardiff. London: New-York.

110. Newton J.C., Induced sinkholes a continuing problem alongs Alabama high - ways. 1AHS - ALSH Publ. no 121, 1976.

111. Reuter F. Untersuchungen in Salz und Gips karstgebieten eine wichtige Aufgabe int Speleology, 1, sub - section Aa: Geologyofsoluble rocks. 1973.

112. Reuter F. , Tolmatschew V.V. Erdfallkatastrophe in Dserschinsk. Russland // Geotechnik. 1993. - N 1. - p. 28.

113. Rüssel Henry. Instrumentation and monitoring of excavations. "Bull. \soc. Eng. Geol." 1981. 18, N hp. 91-99.

114. Suderlay G. New Aspekte der Senkungsbeobachtung. New ^ergbautechnic. 1 Jg. H. 4, 1971.

115. Symposium of the International of Engineering Geology. Siukholes .nd Subsidence. Eny-geol problems related to soluble rocks. 10-13 sept. 1973. lannover.