автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Исследование деформативности естественных грунтов под заглубленными фундаментами и метод испытаний с применением автоматизированного управляющего комплекса

ГОС/дарствкшый кони'х'цт пмдоспчшклып'ил лрулпи.гуги УКРЛИНЫ

НАУЧ!Ю-ВССЛКЛОИА'ПМЬСНИК ШИМУ)' <П'1Ч>И1ИЛ1>)ШХ КМКПТУЖПМЙ

Р Г Б ОД

СИ И И С К ?

,, --. «л ■

; и -

Па црмьзх »'/К'яшсн

ИВАНОВА Нарня Степановна

УДК &24. 01, ООКЫН. Ьй:6в», 332

ЕССЛЕЛОШИЕ ДЕеоршшшсти ЕСТЕСТВЕННЫХ ГРУНТОВ ПОД ЗАГЛЗВЛЕННШ «ЗЦЩШАШ !( МЕТОД ИС!ШТА!М С ПРИКНЕНИЕК (ШОМйТИЗИРОВЯННаГа ЧПРАВШЩЬГа КОМПЛЕКСА

05, 23. 02 Основания и ♦уиддиеити

АВТОРЕФЕРАТ

диисиртлдни на соискании ученой стешмш каддивлта тохипчискн* нал«

Киоп 19УС

Работа выполнена в Доноасскш горис-ыаталлурщчаскои института (ДШИ)

Научные руководители:

доктор технических неук, профессор, дейстюташий член Академии ¿риэктуры

Украины в инженерной Ака-__

, деыии Украины

Профессор, кандидат технических наук (Чицналыше опоненты:

доктор технических наук

кандидат технических наук

С.Н.КШШОВ

Б.Я. ИрКЛИбВСЮЙ

д.А. Петраков о.г. Шулькевкч '

Ведущая организация

защита состоится "

¿7

02.

Луганскграаданпроект _1996 г, в^чао. на

заседании специализированного ученого совета Д 01.14.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук Научно- исследовательского института строительных конструкций по специальности 05.23.02 основания и фундаменты по адресу: 252032, г.Киев, ул. Ивана Клименко, 3/2 (актовый 8ал).

с диссертацией мокно ознакомиться в ожодотеке института.

Автореферат разослан "Ьо "лиаВЬй 1995 р. Ученый секретарь специализированного повета,

кандидат технических наук фс^С^? Н.Г.Марьянков

©ДГШ, 1336

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность темы. При проектировании, строительстве и эксплуатации разданных сооруяешш, возводи;,шх в обычных и, особенно, з сложных инженерно-геологических условиях, необходим прогноз напряженно-деформированного состояния фундаментов и надфундаментных конструкций, взаимодействующих с основанием. Достоверность и точность такого прогноза обусловлены учетом реальных свойств грунтов. Это, я первую очередь, касается механических свойств грунтов в допредельном и предельном ( по прочности) состояниях, определение которых представляет важную экспериментальную задачу. Практика показывает , что даже не очень существенные ошибки в оценке механических свойств грунтов зачастую приводят к гораздо большим дефектам проектов, чем недостатки расчетных моделей и несовершенство теории. Поэтому вопросы совершенствования методик испытания грунтов с целью получения более точных значений расчетных характеристик грунтов и изучения взаимодействия фундаментов и грунтовых оснований продолжают оставаться актуальными задачами современного фундаментостроения.

За последние десятилетия происходит интенсивная компьютеризация исследований в области геотехники и в том числе в области испытаний грунтов. Что касается полевых испытаний грунтов- и исследований взаимодействия фундаментов с грунтовым основанием в лотках, то эти виды испытаний, дающие наиболее достоверные результаты, практически еще не компьютеризованы. Между тем, компьютеризация таких испытаний существенно облегчит и качественно улучшит испытания; устранит погрешности, вносимые субъективным фактором; позволит проводить испытания во всем интервале нагрузок, включая предельные по прочности; в случае испытания грунта штампом в

Д

полевых условиях позволит получать в результате одного испытания деформационные, стабилизированные, прочностные и реологические характеристики грунтов.

Первостепенное значение в практике фундаментострое-ния имеют вопросы несущей способности оснований. Система"фундамент-основание" очень сложна. Ее - поведение зависит от множества факторов и явлений, общее влияние которых на несущую способность основания не всегда удается оценить расчетом с достаточной полнотой и ' точно с тью. Поэтому для оценки устойчивости фундаментов большое значение имеют экспериментальные исследования. Анализ современной литературы показывает, что в целом проблема несущей способности в экспериментальном отношении изучена все еще недостаточно и представляет обширное поле для исследований. В этих исследованиях важные результаты могут быть получены с помощью моделей фундаментов (штампов), испытываемых в лотках, что позволяет установить влияние на несущую способность основания каждого из факторов в отдельности.

Цель и основные задачи исследований. Целью диссертационной работы является развитие и совершенствование методов исследований деформативности и прочности грунтов, обеспечивающих определение основных параметров механических свойств грунтов во всем диапазоне нагружения с высокой степенью достоверности, а такке исследование малоизученных закономерностей развития упруго-пластических деформаций грунтов основания. Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи.

1.Разработать установку с автоматизированным управлением процессом исследования статического взаимодействия моделей фундаментов с основанием в лабораторных условиях в лотках.

2.Разработать установку с автоматизированным управлением процессом статического исследования грунтов штампами в полевых условиях и методику проведения исследований.

3.Усоворшэкствоэать существующие методики обработки результатов полевых исследований грунтов штампами для получения значений деформационных, прочностных и реологических характеристик грунтов в естественных условиях.

4.Провести экспериментальные исследования развития упругопластических деформаций грунтов в лотке при различных заглублениях и размерах моделей фундаментов.

5.Провести экспериментальные исследования деформатив-ности и прочности грунтов в полевых условиях с помощью автоматизированной установки.

Автор защищает:

1. Методику и алгоритм управления испытанием грунтов штампами в лотке и в полевых условиях с применением управляющего автоматизированного комплекса на базе ПЭВМ.

2. Методику определения расчетного и предельного сопротивления грунта основания для фундамента по результатам полевых и лотковых испытаний во всем диапазоне нзгружения и за пределами фазы уплотнения.

3. Методику определения реологических характеристик глинистых грунтов по результатам полевых штамповых испытаний.

4. Методику для определения прочностных характеристик грунтов с помощью номограмм по результатам их испытаний для нагрузок, приближающимся к предельным по прочности основания.

5. Инженерный метод определения несущей способности основания и'сопротивления грунтов сдвигу участку поверхности скольжения.

Научная новизна диссертации представлена: - методикой и алгоритмом управления испытанием грунтов

штампами в лотке и в полевых условиях с применением разработанного автоматизированного комплекса на базе ПЭВМ;

- методикой определения реологических характеристик глинистых грунтов по результатам полевых испытаний;

- методикой определения расчетного предельного сопротивления грунта основания по результатам полевых и лотковых испытаний во всем диапазоне нагружения;

- методикой и составленными номограммами для определения прочностных характеристик грунтов по результатам их испытаний для нагрузок,приближающихся к предельным по прочности ;

- опытными данными,позволяющими уточнить формы и размеры образующегося под фундаментом уплотненного грунтового ядра с четким разделением на упругие и пластические зоны деформирования, а также выявить формы и размеры внешнего и внутреннего выпора грунта.

Достоверность результатов подтверждена сопоставлением данных экспериментальных исследований, проведенных в лотках и натурных условиях, по методике» изложенной в данной работе с использованием автоматизированного управляющего комплекса на базе ПЭВМ.

Практическая ценность работы

(.Применение предложенной методики и алгоритма управления испытанием грунтов штампами с использованием разработанного управляющего автоматизированного комплекса на базе • ПЭВМ исключает вмешательство оператора и обеспечивает повышение достоверности получаемых деформационных, прочностных и реологических характеристик, отвечающих реальному взаимодействию оснований с фундаментами зданий и сооружений;

2. Применение предложенной методики определения реологических характеристик глинистых грунтов по результатам по-

левых штамповшс испытаний, позволяет прогнозировать развитие осадок основания сооружений во времени, определять как полную, так и условно стабилизированную осадку основания, а также давить соответствующие рекомендации по эксплуатации зданий и сооружений.

3.Нп основании получениях опытных данных предложена инженерная методика оценки несущей способности оснований фундаментов глубокого заложения, сделаны выводы о необходимости определения удельного сцепления грунта при полевых испытаниях, поскольку такие испытания дают более высокие значения удельного сцепления, чем лабораторные, при сравнительно небольших расхождениях в определениях углов внутреннего трения.

4.На основании опытных данных определена величина коэффициента запаса фундамента, использование которого позволяет уточнить в расчетах размеры фундаментов и снизить их материалоемкость .

Уровень реализации и внедрения результатов исследований

1. Основные результаты исследований песчаных грунтов в лотке использованы НШ оснований и подземных сооружений им. Н;М. Герсеванова ( г.Москва ) при нормировании давлений на песчаные грунты.

2. По разработанному методу испытаний грунтов с применением автоматизированного комплекса на базе ПЭВМ проведены исследования деформативности основания под проектируемым зданием дворца культуры в п.Алтагирь Запорожской области.Эффективность метода проявилась в виде сокращения средств на проведение испытаний,увеличения точности полученных результатов, которые Мелитопольский лесозаготовительный завод использовал при проектировании и строительстве здания дворца культуры в сжатые сроки и с'минимальными затратами.

3. По результатам полевых испытаний глинистых грунтов с помощью автоматизированного комплекса на базе ПЭВМ в условиях Стахановского ПО "Вагоностроения* получены новые методики определения реологических характеристик глинистых грунтов и уравнения для их определения, что позволяет прогно-. зировать развитие осадки основания во времени.

Апробация и публикации результатов исследований Результаты исследований, представленные в данной диссертационной работе, докладывались на:

- 45- й научно-технической конференции Киевского инженерно-строительного института (Киев, 1984 г,)*,

-31-й ,33-й и 37-й научно-технических конференциях про-Фессорско - преподавательского состава, сотрудников и студентов Кодаунарского горно - металлургического института, (Коммунарск, 1988 , 1990, 1994 ГГ.)}

- научно-технической конференции Севастопольского филиала Республиканского дома экономической и научно-технической пропаганды общества "ЗНАНИЕ" Украинской ССР,(Севастополь, 1990);

- Международной научно-технической конференции "Новые методы расчета, материалы и технологии в строительстве" (Ал-чевск; 1993 г.).

По результатам исследований сделано 19 публикаций, в том числе 16 статей, и 3 авторских свидетельства СССР. Общее число публикаций составило 31.

Структура и объем диссертационной работы Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников. Общий' объем стр.267, . из них 106 стр. основного текста, 60 рис., наименований использованных источников 115, приложений 3 .

Личный вклад диссертанта в результат исследований

Диссертантом предложена общая идея и структура автоматизации процессов исследований грунте? штампами.Диссертант организовывал и лично провел все экспериментальные исследования моделями фундаментов и штампами в лотках и в полевых условиях. Результаты исследований, изложенные выше в п.п.1- б "Научной новизны и практической ценности исследований", получены лично автором. Разработан алгоритм управления технологическим процессом при испытании грунтов статической нагрузкой штампом.

Методы исследований

1.Изучение современных достижений в области оснований, фундаментов и мехеники грунтов; конструкций приборов и оборудования для испытания грунтов; средств автоматизации.

2.Анализ литературных источников опытного исследования напряжешго-деформированного состояния оснований фундаментов в различных грунтах.

3.Проведение активных экспериментов в лабораторных условиях в лотке и в полевых условиях со штампами.

4.Обобщение результатов экспериментальных исследований с разработкой соответствующих научно-методических рекомендаций.

Содержание работы

Во вступительной части дано обоснование актуальности и практической ценности работы. Сформулированы цели, задачи, новизна и методы исследований.-

В первой главе выполнен аналитический обзор исследова-нш в области изучения особенностей взаимодействия фундаментов, возводимых в обычных и сложных инженерно-геологических условиях, с основанием,для которого необходим прогноз напряженно- деформированного состояния (работы Н.М. Герсеванова, К. Терцаги, Г.Г. Мейергофа, Г. Пресса, Д.Е. Польшина, В.А.

Флорина, С.С. Голушкевича, В.В. Соколовского, В.А. Мошенко, П.Д. Евдокимова, А.Г. Прокоповича, Е.Захареску, В.К. Резникова, А.Н. Лекви, К, Крей, В.1\ Березанцева, H.A. Цытовича, H.H. Гольдштейна, Г.Е, Лазебника, Разоренова, H.H. Сидорова. А.П. Криворотова, Ю.Н. Мурзенко. С.С. Вялова, Т.Ф. Липовецкой. Ю.К, Зарецкого, В.М. Малышева, М.И. Горбунова-Посадова, С.Н. Клепикова, В.Б. Швеца, В.В. Лушникова, Н.С. Швеца,3.Я. Тарикулева, А.К. Бугрова, A.A. Зархи. В.А. Пет-рухина,И.Г.Рабиновича, А.Р.Рианишша, Н.Н.Маслова, и др.

Достоверность и точность такого прогноза обусловлены учетом реальных свойств грунтов. Это,в первую очередь, касается механических свойств грунтов в допредельном и предельном (по прочности) состояниях.Определение этих свойств представляет важную экспериментальную задачу, поскольку незначительные ошибки в их определении приводят к большим дефектам проектов.чем недостатки моделей и несовершенство теории.

Проведенный анализ существующих установок, используемых в лабораторных условиях, позволил выявить, что с их помощью можно проследить за влиянием основных показателей физических свойств на деформативиость грунтов, развитием упругих и упругопластических зон, образованием линий и площадок скольжения, образованием жесткого ядра и другими процессами, которые невозможно увидеть при испытаниях на компрессионно - сдвиговых приборах. Известные установки можно использовать только для получения приближенных значений при оценке грунтовых условий. Относятся они к грубым, косвенным методам испытаний. Отсутствие быстродействующей электронной аппаратуры при испытании моделируемых грунтов и действии нагрузки во всем диапазоне нагружения, вплоть до разрушения основания, не.позволяет получить достоверную информацию о

предельной критической нагрузке, модуле деформации, о нормативном сопративлешга грунта и других прочностных и деформационных характеристиках грунтов. Это связано с тем, что скорость восприятия и воспроизведения процессов, происходивших в массиве грунта при разрушении, контролируемых с помощью существующих измерительных средств, нике и не поддается их контролю.

На основании проведенного обзора установлено, что наиболее эффективными являются полевые испытания грунтов с помощью штампов в шурфах статической нагрузкой. Они относятся к прямым и точным методам.

Анализ современной литературы (работы В.С.Березанцева. М.В. Малышева, H.A. Цытовича, В.В.Соколовского, С.С.Голушке-вича и др.) показывает, что, в целом, проблема несущей способности в экспериментальном отношении изучена всс еще недостаточно и представляет обширное поле для исследований. При этом, вакные результаты могут быть получены с помощью испытаний моделей фундаментов (штампов) в полевых условиях и дополнительных испытаний в лотках,что позволит установить влияние на несущую способность каждого фактора в отдельности.

Во второй главе дано опи с ание разработанных установок (рис.. 1,2) для определения деформативных и прочностных характеристик грунтов и на их базе-разработанных методик исследований. Установка 'для исследований грунтов в лабораторных условиях имеет следующие особенности. Она состоит из лотка 1 для грунта (ряс. 1), нагрузочного 2 и передающего устройства 3. сменных штампов 4, автоматизированного устройства 5 с измерительными средствами. В данной установке штампы выполнены из двух частей, соединенных между собой съемными шпильками и опертыми друг на друга посредИ

M

ством шарнира, установленного с возможностью вертикального и углового перемещения в горизонтальной плоскости. Это позволяет расширить диапазон испытаний за счет проведения исследований как центрально, так и внецентренно нагруженных штампов. Увеличение высоты лотка дает возможность изучать работу основания при испытаниях грунтов заглубленным штампом. Автоматизированное устройство с изме рителями давлений,линейных и угловых перемещений позволяет повысить достоверность получаемой информации о состоянии грунтового основать во всем диапазоне нагружения и получить деформационные и прочностные характеристики грунтов за счет увеличения информации.

Автоматизированная установка для полевых испытаний (рис.2) имеет ряд особенностей: но свободному перемещению и установке подвижного груза: по взаимосвязи между элементами и-блоками по трем замкнутым самостоятельным цепям, свободно стыкухищмся между собой.

Методики испытаний грунтов штампами в лотке и в шурфах с применением управляющего испытанием автоматизированного комплекса позволяют на основе разработанных алгоритмов управлять технологическим процессом (создавать нагрузку ступенями и поддерживать ее по заданной величине предельного давления (силы) Р^ , вплоть до разрушения основания). Зависимость нагружения объекта (основания) от осадки Б в режиме реального времени может быть определенг): N

Р.т = £ р о и - г). ( 1 )

3 ]-1 1 1

где Р3 - предельное давление (сила);

N - количество ступеней;

Р - давление соответствующей ступени нагружения;

аи-го- временной интервал нагружекая.

По текущему значению предельного давления (силы) на данной ступени можно установить допустимое предельное давление в режиме реального времени (г) следующим:

Ртек и)= Е Рд1<гек/п. (2)

где РТ0КШ - значение текущего предельного давления (силы); п - количество измерений за один опрос; Рд - величина допускаемого давления (силы) для соответствующей ступени.

Алгоритмы формирования и установления текущих значений предельного давления, осадки, сопротивления грунта удельному сцеплению являются многопараматрическими функциями вида: по давлению

Ри = Г( bb.li. р. С, Ну. И6. Мч. где 7 - удельный вес грунта; Ь - ширина фундамента (штампа); И - глубина заложения фундамента; N,,11 ,Н - безразмерные коэф!ициенты несшей способности, зависящие от угла внутреннего трения р; С - удельное сцепление грунта; 5о, 5 , п, - коэффициенты, учитывавшие форму и размеры фундамента; по осадке

5 * 1(Рв;г.Ь;Ь;Е:?;С), где Е - модуль деформации;

по углу внутреннего- трения <1 .который является функцией параметров, входящих в состав расчетной величины;

*=КЬ!7:С:11:п:е<1: 5у*. Мг: Нв; Мч: йв; н^). .где И - расчетное сопротивление грунта; Н^, Мс-

коэфзрициенты, зависящие от угла внутреннего трения с грунта; по расчетному сопротивлению грунта И:

R=f(7îb;hîîi;C;M :М : N ),

4 6 q

по удельному сцеплаш-да грунта С, который является функцией параметров, входящих в состав расчетной величины: с = но; Hq)

по модулю деформации грунта Е:

где у - козф&шиент Пуассона; к - коэффициент, учитывающий переход от штамповых полевых испытаний к лабораторным испытаниям на приборах; и -коэффициент, учитывающий форму штампа. Расчет параметров по представленным алгоритмам и управление нагрузкой осуществляются в соответствии с блок-схемой (рис.3). Программа, составленная на основании данной блок-схемы, предназначена для оксплуаташш на ПЭЕЧ PC/AÏ-286, 386, 486 с ми-швшышм объемом ОЗУ 2 мБ, дисплеем EGA,принтером и модулем аналогового ввода-вывода МАВВ Е42025. Максимальное быстродействие обработки даших и управление в реальном масштабе времени достигнуто с помощью современного языка прогрэьшрова-ния PASCAL и объектно-ориентированной библиотеки TURBO VISION.

В третьей главе представлены результаты теоретических и экспериментальных исслеловштй деформативности и прочности грунтов в лотке и в полевых условиях.

Разработанная методика определения прочностных характеристик грунтов по результатам итамповых испытаний во всем диапазоне нагрукення базируется на использовании известных формул СНиП для расчетного Я и предельного Рц сопротивлений основания при нозаглубленном фундаменте:

R = ИуЬ 1' + НС; (3)

Р - + N -Ç -С (4)

u }*ï ' о

Система (3)-(4) сводится к одному уравнению с одним неизвестным ç :

Нв.ев.(В-М -Ь.т)

- + N -5-Ь-г - Р = 0, (5)

Н 7 7 и

о

которое решается путем последовательной подстановки в него табличных значений Мг,Мо,Н^,Ыодля различных значений * до практического удовлетворения уравнения (5).Значение С определяется из (3) по найденному Для обеспечения пользования методикой составлена номограммы,которые-изображены на рис.4 и 5.

Достоверность значений прочностных характеристик грунтов, определяемых по результатам штамповых испытаний, зависит от точности определения Н и Ри по опытному графику осадки Б = Г(Р) штампа. Значение И определяется по начальному линейному участку графика, соответствующему фазе уплотнения. На этом участке находится давление, при котором пластические зоны под краями штампа распределяются на глубину, равную четверти »диаметра штампа. Для определения этого давления были проанализированы экспериментальные данные по напряженному состоянию и деформациям песчаного основания под круглым штампом, полученные Г.А.Скорминнм и М.В.Малышевым; результаты решений сметанных задач теорий упругости и пластичности грунтов оснований, полученные А.К.Бугровым и А.А.Зархи и др. В ходе анализа было установлено, что для песчаных грунтов мояю принять 11=0.55^. а для глинистых Н=0.85-Р1. где Ра-давление, соответствующее концу линейного участка графика.

Предельное сопротивление Рц может быть в некоторых случаях определено в процессе испытания - например, для песчаных грунтов. Для большинства же глинистых грунтов исчерпание несущей способности основания достигается только при весьма значительных длительных осадках и численные значения Р час-

и

то не удается получить непосредственно в опыте. В этом случав предложено аппроксимировать реальную кривую Б=Г(Р) гн-

$ §

1,

III

1 at

M

ll^l % I

S3s $

'О J s ï

«> л*

^ ? °ï s à

^ И s I

перболнесной зависимостью, на основе которой получена формула

PrP3,(Sa" V р - - , (6)

u ■ *,л-р.-8.

где Р,iS,- давление и осадка штампа, соответствующие концу линейного участка графика S=r(P): Pa,S2 - давление и осадка, соответствующие предпоследней ступени нагрунения штампа.

Для определения реологических характеристик грунтов по результатам штамповнх испытаний принят упрощенный закон линейного деформирования, имеющий вид:

d t da

E.-n-- + Е„-е = n---+ G , (7)

- dt д dt

где EjT- мгновенный модуль деформации; Ед- длительный модуль

Е' е деформации, Е ,.=- ; п - параметр релаксации, п =-;

Е +Ем Vе'

Е*- промежуточный модуль деформации; п - коэффициент вязкости грунта; с - дефэрмация; G - напряжение.

Ко основе решения уравнения (7) при. G = const и е = ео = const применительно к штамповнм испытаниям получены следующие формулы для определения развития осадки St и уменьшения давлений PtBo времени:

st = SK + (So- sk)-e ; (8) -t/n

Pt =P„ + 'W^ . . (9)

Здесь So,S(i - соответственно, начальная (условно мгновенная)

и конечная осадка; Р0,РЛ - начальное и конечное давление на

грунт.

Анализ статического и кинематического реяима (релаксационные испытания), требующего примерно в десять раз меньше времени на получение искомых реологических характеристик, которые находятся из решения уравнения (9).

О

Для уточнения несущей способности оснований и правильной постановки расчетно-теоретических задач было проведено 25 серий испытаний грунта в лотке при различных размерах и заглублении моделей фундаментов. Основанием слушл песок, который испытывался такие штампом в полевых условиях.По результатам испытаний получен обширный экспериментальный материал. отраженный в таблицах, графиках, рисунках и на фотографиях.

Лотковые опыты показали, что получаемые по ним значения расчетного и предельного сопротивления основания превышают прогнозируемые их значения по результатам испытаний образцов грунта в приборах. Опыты позволили проследить за особенностями нарастания и распределения пластических деформаций, изучить процессы, происходящие на поверхности песчаного основания и внутри массива в зависимости от плотности грунта и заглубления штампа. Особый интерес представляют выявленные особенности выпора грунта для фундаментов глубокого заложения ( 11>2Ь, Ь-заглубление.Ь-ширина фундамента) .позволившие обосновать возможность увеличения нагрузки на 20-2555 по сравнению с применяемыми решениями.

Для проверки работоспособности автоматизированной установки и определения прочностных и деформационных характеристик грунтов в условиях их естественного залегания было проведено пять штамповых испытаний песчаных и глинистых грунтов в полевых условиях для реальных объектов.Предварительно определялись физико-механические свойства грунтов на образцах в лабораторных условиях для сравнения с результатами полевых -исследований и установления ожидаемых предельных нагрузок.

Проведенный анализ результатов штампоопытов показал, что величины удельного сцепления 0 по штампоопытач

го

значительно превышают лабораторные данные, полученные на сдвиговых приборах. При атом между величинами углов внутреннего трения р наблюдается ср а внительно н е большая разница. Это подтверждает известные недостатки лабораторных методов. Полевые ае испытания позволяют установить свойства сравнительно больших объемов грунта в условиях естественного залегания и при сохранении естественного напряженного состояния, которое часто бывает неизвестно и не монет быть воспроизведено в лаборатории.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные исследования позволяют сформулировать следующие основные выводы, определяющие научную новизну и практическую значимость диссертационной работы.

1.В результате анализа существующих испытательных установок. измерительных приборов и аппаратуры сконструирована и изготовлена автоматизированная установка с измерительно-управляющим комплексом на базе ПЭВМ для полевых и лотковых исследований грунтов штампами и испытаний моделей фундаментов. Применительно к полевым испытаниям грунтов штампами установка открывает широкие возмояности получать, кроме стандартного линейного модуля деформации грунтов, такие важные характеристики, как нелинейный модуль деформации за пределами фазы уплотнения, угол внутреннего трения, удельное сцепление и реологические параметры грунта в естественном залегании.

2.Разработаны расчетные методики, позволяющие по графику осадки штампа до нагрузок, близких к предельному сопротивлению основания, определять расчетное и предельное сопротивление основания штампа, угол внутреннего трения и удельное сцепления грунта. Для определения реологических парамет-

ров глинистых грунтов используются графи® осадки штампа во времени, получаемые в статическом или кинематическом режимах нагружения; для этих режимов нагружения разработаны соответствующие методики нахождения реологических параметров грунтов.

З.По результатам проведенных опытов в лотке с моделями фундаментов на песчаном основании уточнены формы и размеры образующегося под фундаментом ;/ ги: от истого грунтового ядра и его упругой части с четким разделением на упругие и пластические зоны деформирования; выявлены форма и размеры внешнего и внутреннего выпора грунта; предложена инженерная методика оценки несущей способности основания фундаментов глубокого заложения. Полученные фотографии и схемы областей сдвигов под моделями фундаментов различного заглубления могут служить основой для уточнения существующих методов расчета несущей способности основания (особенно по учету сопротивления грунта сдвигу на участке поверхности скольжения, проходящем сбоку от фундаментов ь пригрузочном слое).

4.11а основе анализа и обработки результатов проведенных полевых штамповых испытаний песчаных и глинистых грунтов установлено, что полевые испытания дают значительно более высокие значения удельного сцепления грунта, чем лабораторные, при сравнительно небольших расхождениях в величинах угла внутреннего трения. Это указывает на целесообразность учета результатов полевых испытаний в расчетах оснований и фундаментов с целью получения более экономичных проектных решений.

I.Воловоденко М.С.*. Иванов А.П. Установка для исследования грунтов На моделях./Авт.св.N883238. СССР.- опублик. 23.11.81,

БШ. N43. - М.. 1981.-С. 131.

2.Воловоденко М.С., Иванов А.П. Усовершенствованная установка для исследования грунтов на моделях./Инф. -л. N82-53, ГЗ.ВЦНТИ.-Ворошиловград, 1982,- 4 с.

3.Воловоденко М.С., Иванов А.П. Оценка качества послойного ун лотнения грунта./Ивф,-л. N83-32. ВЦНТИ Ворошиловград,1983.-4с.

4.Горбунов-Посадов Н.И.,Кананян A.C., Воловоденко М.С., Иванов А.П. Метод определения размеров уплотненного ядра и его упругой части./Инф.-л. N83-51,ВЦНТИ.-Вороииловград,-1983,-4 с. «Примечание: Автор Иванова М.С. до 1989 г. носила фамилию

Воловоденко М.С.

5.Горбунов-Посадов М.И., Нананян A.C., Воловоденко М.С., Иванов А.П, Исследование форм и размеров выпора грунта при различной глубине эалоаения шташа./Инф.-л. N83-55, ВЦНТИ.-Ворошиловград,1983,- 4с.

6.Воловоденко М.С. Формы, размеры уплотненного ядра и его упругой части, установленные экспериментальным путем под заглубленным штампом./ВНИИ.опублик.25.04.84.-N4736.-Библиогр. указат.-деп.рук. Вып.2,-М.,1984.- 14 с.

7. Воловоденко II.е., Иванов А.П., Левин A.M..Ирклиевский В.Д. Састема автоматического управления статическим испытанием свай с применением микро-ЭШ./Инф. N87-056.-ВЦНТИ. -Ворошиловград, 1987.- 4 с.

В.Ровенок А.И., Бабич О.В., Иванов А.П.. Воловоденко М.С. Автоматизированная система для исследования напряженно- деформированного состояния элементов строительных конструкций. /Кнф.-л.N88-015.-ВЦНТИ,-Ворошиловград, 1988.-4 с. 9.Ирклиевский В.Д.\ Иванов А.П., Бабич О.В., Воловоденко М.С. Дистанционный пульт автоматического управления./Инф.-л. W88-046.-ВИНТИ.-Ворошиловград, 1988,- 4 с.

2Ь

Ю.Иванов А.П., Бабич О.В., Иванова М.С. Устройство для контроля линейных перемещений./Инф.-л. N88-056, ВЦНТИ,- Ворошиловград, 1988.- 4 с.

11.Левин A.M., Ирклиевский В.Д., Игзнов А.П., Иванова М.С. Автоматизированное управление статическим испытанием оснований при ступенчатом нагружений./ Г0С0ФАЛ. СССР. Программа. Г.р. 50880000650. М..1988.-24 С.

12.Иванова М.С., Иванов А.Н., Ирклиевский В.Д., Левин A.M., Денисов В.Н., Ровенок А.И., Бабич о.В. Установка для исследования грунтов на моделях./Авт.св. N1534136, СССР.-Опублик. 07.01.90, Бюл. N1 - М., 1990.-с.116.

13.Ирклиевский В.Д., Иванова М.С., Иванов А.П., Дргочин В.Г. Устройство для испытания грунтов./Авт.св. 1758159, СССР.-опублик. 30.08.92.-Бюл.N32.-М.,1992.-С.101.

14.Иванова М.С., Иванов А.П. О процессах, происходящих в грунтах под заглубленным штампом при действии нагрузки предельной и запредельной. Новые методы расчета, материалы и технологии в строительстве.-Материалы международной научно-тохнической конференции/ДГМИ:Сб.научн.тр.Редкол.к.т.н.Голод-нов А.И., к.т.н. Пронько A.M. и др.Алчевск,.1993.-С.165-174.

15.Иванов А.Г1.. Иванова М.С. Устройство для испытания грунтов в шурфах./Инф.-л. N85-91. ВЦНТИ, Ворошиловград. 1991.-4 с

АННОТАЦИЯ

Иванова М.С."Исследование' деформативности естественных грунтов под заглубленными фундаментами и метод исп ы таний с применением автоматизированного управляющего комплекса". Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность 05.23.02 - основания и фундаменты. Исследования направлены на совершенствование методов изучения деформатииюсти.прочности грунтов и их параметров во всем диа

пазоне нагрунания. Выявлены малоизученные закономерности развития упруго-пластических деформаций грунтов оснований. Разработаны методика и алгоритмы управления испытанием грунтов штампами в лотке и в полевых условиях с применением управ лающего автоматизированного комплекса.

Результаты использованы НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (г.Москва), Мелитопольским лесозаготовительным заводом. H.iwsrot„ слова; естественные грунты, заглубленные фундаменты, автоматизированный управляющий комплекс,реологические характеристики "грунтов, деформативность, прочность. ANNOTATION

ГШКЩ M.S. "Investigation of natural soil deformablllty undsr deep foundations, and method of testing by means of automatic control system"

The thesis for a competition of the scientific degree of the Candidate of Technical Sciences. Speciality 05.23.02-baaes and foundations.

The subject of the investigations Is to Improve the methods of studying the soli deformablllty and the strength of soils and their parameters in all areas of loading. The researcher found out little-known mechanisms of developing of elastic and plastic deformations of soil foundations. Methods and algorithms of controling of soil tests by means of automatic control system.

The results are used at (Scientific and Research Institute of Bases and Undeground Constructions) named after N.M.Gerse-vanov (Moscow) and at Lumbering Plant In Kelltopoll. Key words: natural soils, deep foundations, plants, automatic control system, rheologlcal soli features, deforaablllty, strength.