автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Исследование несущей способности основания по подошве щелевых фундаментов глубокого заложения

ГОССТРОЙ РОССИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ, ПРОЕКТНО-ИЗЫСКАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ имени Н.М. Герсеванова

На правах рукописи

Колыбин Игорь Вячеславович

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОСНОВАНИЯ ПО ПОДОШВЕ ЩЕЛЕВЫХ ФУНДАМЕНТОВ ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

(05.23.02 Основания и фундаменты)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Научно-исследовательском , проектно-изыскательском и конструкторско-технологическом институте оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова Госстроя Российской Федерации.

Научный руководитель - кандидат физ.-мат. наук,

старший научный сотрудник Воробьев Николай Васильевич

Официальные оппоненты - член-корреспондент МИА ,

засл. деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Ухов Сергей Борисович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Федоровский Виктор Григорьевич

Ведущая организация - ГПИ "Мосинжпроект"

Защита состоится " ¿X» НоДЯея _1997 года в /2 час. на заседании диссертационного совета К 033.06.01 в НИИ оснований и подземных сооружений имени Н.М.Герсеванова .

Адрес : 109428 , Москва , 2-я Институтская ул. , д. 6 ( проезд до ст. метро "Рязанский проспект" , далее трол. 63 или авт. 29, 143, 160 и 169 до ост. "Институт бетона" ) .

С диссертацией можно ознакомиться в Совете института.

Автореферат разослан е? А^/УО^ 1997 г

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук В.П. Петрухин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Значительные объемы строительных работ, выполняемых в настоящее время в нашей стране , связаны со строительством в стесненных условиях существующей городской застройки. Опыт последних лет показывает , что для решения этих задач весьма эффективно могут применяться щелевые фундаменты глубокого заложения , устраиваемые способом "стена в грунте" .

Использование щелевых фундаментов во многих случаях позволяет существенно сократить сроки строительства и снизить его стоимость.

Применение щелевых фундаментов имеет большое преимущество при строительстве подземных и заглубленных сооружений, так как они могут выполнять одновременно роль несущих и ограждающих конструкций.

Определению несущей способности основания по боковой поверхности щелевых фундаментов глубокого заложения посвящено большое количество работ и этот вопрос можно считать достаточно хорошо изученным. Однако следует отметить , что существующие методы расчета по сравнению с экспериментальными данными существенно занижают несущую способность основания по подошве щелевых фундаментов. На практике это приводит к значительным перерасходам материалов при строительстве.

Применяемые при проектировании методы расчета несущей способности основания по подошве щелевых фундаментов глубокого заложения недостаточно учитывают наблюдаемую зависимость этой величины от прочностных и деформационных характеристик грунта , относительного заглубления фундамента , особенностей механизма разрушения основания .

Целью диссертационной работы является исследование зависимости величины несущей способности основания по подошве щелевых фундаментов глубокого заложения от ряда факторов и на его основе разработка аналитического метода расчета, адекватно отражающего особенности разрушения основания вертикально нагруженного щелевого фундамента.

Научная новизна выполненной диссертационной работы заключается в следующем:

- установлены особенности работы основания в процессе нагружения щелевого фундамента и доказано, что несущая способность по подошве является существенной частью общей несущей способности ;

- разработан аналитический метод расчета несущей способности основания по подошве щелевых фундаментов, позволяющий получать хорошее совпадение расчетных и экспериментальных величин;

- получены аппроксимационные зависимости коэффициентов несущей способности от прочностных характеристик , коэффициента бокового давления грунта и относительного заглубления фундамента;

- даны рекомендации по учету влияния деформационных свойств грунта на величину несущей способности.

Практическое значение диссертационной работы состоит в разработке рекомендаций по расчету несущей способности оснований щелевых фундаментов глубокого заложения , устраиваемых способом "стена в грунте" . Использование данных рекомендаций позволяет применять более экономичные конструкции щелевых фундаментов .

Результаты работы были использованы институтом "Гидроспецпроект" при проектировании фундаментов станции

метро Богатырский проезд в г. Санкт-Петербург и здания циркуляционной насосной станции Минской ТЭЦ-5. Экономический эффект , полученный за счет применения результатов разработанных рекомендаций по расчету , составил 2 млн. руб. в ценах 1991 г.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов по механике грунтов и фундаментосгроению ( Звенигород, 1989) , Третьей ( Раубичи, Белоруссия, 1989 ) и Четвертой ( Делфт, Нидерланды, 1990 ) международных конференциях молодых ученых-геотехников.

Публикации. По материалам исследований , приведенным в диссертации , опубликовано 5 работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения , 5 глав , заключения и содержит 208 страниц , включающих помимо машинописного текста 53 рисунка, 36 таблиц, 124 наименования использованных источников и 2 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы , сформулированы цель и задачи исследований , отмечены научная новизна и практическая значимость работы .

В первой главе приводится обзор и анализ состояния вопроса. Отмечается , что в литературе дается различная оценка вклада несущей способности основания по подошве щелевых фундаментов в общую несущую способность. При этом под термином "несущая способность основания" применительно к фундаментам глубокого заложения часто скрываются разные понятия. Обычно, подразумевается одно из трех определений :

1. Величина несущей способности основания равна величине внешней нагрузки , при которой зависимость осадка-нагрузка ( перестает быть линейной ( Н.М.Герсеванов, М.Метс).

2. Величина несущей способности основания равна величине внешней нагрузки, при которой наклон графика зависимости осадка-нагрузка к оси 5 стремится к нулю или какой-либо малой величине (Б.В.Бахолдин, В.Г.Березанцев, А.Весич ).

3. Величина несущей способности основания равна величине внешней нагрузки , при которой осадка фундамента достигает предельно допустимого значения ( В.Г.Березанцев , А.Весич , А.Скемптон).

Таким образом при расчете щелевых фундаментов по предельным состояниям следует различать понятия "расчетного сопротивления" (или "предела пропорциональности") и "несущей способности" ( или "предельного сопротивления основания"). Терминологические разногласия приводят и к разногласиям различных авторов в оценке величины несущей способности по подошве щелевых фундаментов.

Формирование напряженно-деформированного состояния основания щелевых фундаментов имеет ряд специфических особенностей. На начальных этапах нагружения основную долю нагрузки воспринимает на себя боковая поверхность. Увеличение нагрузки влечет за собой полную мобилизацию сил трения и сцепления на боковой поверхности и последующий "срыв" фундамента. При дальнейшем увеличении нагрузки ее приращение воспринимается лишь основанием под подошвой фундамента , происходит развитие пластических областей в грунтовом массиве и формирование уплотненного ядра под подошвой. Увеличение размеров пластических областей приводит грунтовый массив в окрестности подошвы в

состояние предельного равновесия, после чего дальнейшее приращение нагрузки вызывает разрушение основания и резкое увеличение осадки фундамента.

Несущая способность основания по подошве щелевых фундаментов исчерпывается на стадии нелинейных деформаций грунтового массива при значительно больших нагрузках чем несущая способность по боковой поверхности. Таким образом в расчетах основания по первой группе предельных состояний следует принимать второе из указанных определений термина "несущая способность".

Аналитические методы, применяемые в настоящее время для расчета несущей способности оснований заглубленных фундаментов , могут быть классифицированы следующим образом:

- методы , использующие теорию линейно-деформируемого полупространства ( Н.М.Герсеванов,Н.Н.Маслов,Н.П.Пузыревский);

- методы, основанные на применении теории предельного равновесия ( Б.В.Бахолдин, В.Г.Березанцев, Й.Бринч Хансен, А.Како, Ф.Кеттер, Ж.Мейергоф, А.Скемптон, Е.А.Сорочан, А.С.Строганов, К.Терцаги);

- методы, построенные на использовании теорем теории идеальной пластичности (Д.Дракер, К.Мортенсон, У.Прагер, , У.Чен );

- методы, использующие решения о расширении полости в грунтовом массиве (А.Весич , Р.Гибсон, С.Сейед, В.Г.Федоровский ) .

Эмпирико-теоретические и эмпирические методы расчета несущей способности фундаментов глубокого заложения представлены в работах А.А.Григорян, А.Како, Ж.Керизеля, А.Н.Нахмурова , А.Тейхмана и других авторов.

Следует отметить возможность использования для решения поставленной задачи современных численных методов таких как метод конечных элементов и граничных интегральных уравнений.

Сопоставление показало , что существующие методы расчета несущей способности основания фундаментов глубокого заложения дают значительные расхождения результатов как друг с другом, так и с экспериментальными исследованиями. Действующие рекомендации по проектированию щелевых фундаментов не могут быть с достаточной степенью достоверности применены для расчета. Для нужд проектирования является необходимой разработка достаточно простого практического метода расчета несущей способности основания по подошве щелевых фундаментов, использующего только характеристики грунта, определяемые стандартными инженерно-геологическими изысканиями.

Во второй главе проведен обзор опубликованных экспериментальных исследований несущей способности основания щелевых фундаментов в натурных условиях и на основе анализа результатов испытаний даны оценки особенностей деформирования основания и распределения доли сопротивления по боковой поверхности и по подошве фундамента в процессе нагружения.

Рассмотрены результаты двадцати испытаний щелевых фундаментов , проведенных как в странах СНГ , так и за рубежом в различных инженерно-геологических условиях , представленные в работах В.Д.Иванова, И.М.Набокова, Е.М.Перлея, М.И.Смороди-нова, Ю.Л.Соболевского, С.Ф.Туканова и других авторов. Глубина заложения d опытных фундаментов составляла от 4 до 16 м , а относительное заглубление ШЬ ( где Ь - ширина фундамента ) изменялось от 5 до 20. Наиболее детально анализировались испытания, в которых измерения сопротивления основания проводились раздельно по подошве и по боковой поверхности фундамента. Были установлены следующие закономерности работы щелевых фундаментов под нагрузкой:

- Линейная зависимость между нагрузкой и осадкой щелевых фундаментов наблюдается до величины относительной осадки равной 0,01. При меньших относительных осадках наблюдаются линейные зависимости между осадками и сопротивлением как по боковой поверхности, так и по подошве фундамента. Таким образом, в интервале 5У6<0,01 можно считать, что основание работает в упругой стадии.

- Несущая способность щелевых фундаментов по боковой поверхности исчерпывается при значительно меньших осадках чем несущая способность по подошве. В расчетах допустимо принимать, что предельные значения сопротивления по боковой поверхности достигаются при величине 5/6=0,02 и далее остаются постоянными. Сопротивление по боковой поверхности, соответствующее пределу пропорциональности (т.е. 5/6=0,01) , составляет в среднем 80% предельного.

- Величина предельной относительной осадки, при которой происходит исчерпание несущей способности по подошве щелевых фундаментов, может быть принята равной 0,15.

- Сопротивление основания по подошве на пределе пропорциональности (расчетное сопротивление) при 5/6=0,01 составляет в среднем 45% предельного сопротивления по подошве.

- Сравнение экспериментальных данных с теоретическими решениями показало, что используемые на практике методы расчета несущей способности основания по подошве щелевых фундаментов не дают достоверных результатов. Разброс экспериментальных и расчетных значений оказался весьма значительным.

- Доля несущей способности основания по подошве щелевых фундаментов в общей несущей способности зависит от относительного заглубления фундамента ШЬ. При изменении относительного

заглубления от 20 до 5 доля несущей способности по подошве фундамента изменяется от 25 до 70% .

В третьей главе описаны экспериментальные исследования на маломасштабных моделях щелевых фундаментов. Испытания проводились в жестком лотке, имеющем высоту 600 мм, длину 1000 мм и ширину 25 мм. Лицевые стенки лотка были изготовлены прозрачными и позволяли изучить характер развития пластических деформаций и траекторий движения частиц под подошвой модельных фундаментов.

В экспериментах использовался аналоговый грунт Тейлора-Шнеебеля. Такой грунт представляет собой массив стальных шлифованных роликов диаметром 2 и 3 мм и длиной 20 мм, взятых в равных объемах и равномерно перемешанных. Использование этой грунтовой среды обусловлено тем, что в ней абсолютно строго реализуются условия плоской деформации, что характерно для работы достаточно протяженных щелевых фундаментов. Отсутствие сцепления в аналоговом грунте позволило соблюсти при моделировании полное математическое подобие с одним масштабным коэффициентом.

На лотке было установлено нагружающее устройство, позволяющее передавать на модели фундамента центрально приложенные вертикальные вдавливающие и выдергивающие нагрузки. В качестве материалов моделей фундаментов было выбрано твердое дерево. Для уменьшения сил трения боковые поверхности моделей были гладко обработаны.

Методически все эксперименты выполнялись по схеме кинематического пошагового нагружения, при котором на каждом шаге задавалось перемещение 0,35 мм и измерялась величина нагрузки после стабилизации деформаций в массиве. В экспериментах

и

принималось, что исчерпание несущей способности наступает, когда на двух последующих шагах сопротивление основания не возрастает или снижается.

Всего было проведено шесть серий испытаний. Каждый эксперимент повторялся трижды и результаты подвергались статистической обработке. Первая серия опытов была выполнена с поверхностными штампами различной ширины для уточнения прочностных свойств аналоговой грунтовой среды. Вторая серия опытов была проведена на выдергивающую нагрузку для определения сил бокового сопротивления . Остальные серии опытов выполнены для исследования зависимости несущей способности основания по подошве модельных фундаментов от их геометрических характеристик : относительного заглубления и ширины.

Экспериментальные исследования, выполненные на моделях, позволили установить следующие закономерности:

Потеря несущей способности несжимаемого аналогового основания происходило при образовании механизма общего разрушения, сопровождаемого поверхностным выпором. Однако наблюдалась ярко выраженная зона локального сдвигового разрушения (внутреннего выпора), обуславливающая внешний выпор вышележащих частиц . В основаниях фундаментов глубокого заложения , сложенных грунтами , способными испытывать значительные объемные деформации, механизм разрушения должен носить локальный характер, не приводящий к внешнему выпору. При потере несущей способности под подошвой фундаментов глубокого заложения образуется упругое ядро треугольной формы.

- Экспериментально полученные величины предельных относительных осадок фундаментов глубокого заложения {й!Ь>5),

соответствующих разрушению несжимаемого основания, составляли 0,11.

- Зависимость несущей способности основания по подошве заглубленного фундамента от его ширины и физико-механических характеристик грунта основания имеет более сложный характер, чем описываемый классической формулой Терцаги. Коэффициенты несущей способности являются функциями ширины фундамента и растут с ее уменьшением. Величины коэффициента несущей способности Л^ существенно зависят от относительного заглубления фундамента, возрастая с увеличением сПЬ.

В четвертой главе изложен аналитический метод расчета несущей способности основания по подошве щелевых фундаментов, базирующийся на вариационном подходе к задаче. Вариационный метод расчета заключается в нахождении формы поверхности разрушения , отделяющей сдвигаемый объем грунта от неподвижного массива. Решение дает семейство логарифмических спиралей , уравнение которых в полярных координатах г , в имеет вид :

г-г0 -г949 ,

где т0 - константа интегрирования ,

(¡> - угол внутреннего трения грунта.

Для поверхностных фундаментов , с точки зрения теории предельного равновесия , такой метод позволяет получить кинематически допустимое решение для жесгкопластической среды с условием текучести Кулона-Мора и ассоциированным законом пластического течения. Это решение соответствует верхней оценке несущей способности. Проведенные вычисления показали , что найденное решение существенно завышает значения несущей способности при больших величинах угла внутреннего трения грунта.

С целью получения более точного решения , оставаясь в предположении о логарифмической форме поверхности сдвига , была рассмотрена схема двухстороннего выпора с упругим треугольным ядром под подошвой фундамента. Для оценки точности метода была решена задача о величине предельного сопротивления основания центрально нагруженного поверхностного фундамента. При анализе принятого в расчетах механизма разрушения основания были рассмотрены следующие силы , действующие на сдвигаемый массив грунта:

- равнодействующая объемных весовых сил тела выпора Ж;

- на свободной поверхности грунта : равномерно распределенная поверхностная нагрузка д;

- на поверхности сдвига : удельные силы сцепления с и напряжения Рг , направленные вдоль радиуса-вектора логарифмической спирали ;

- на грани треугольного упругого ядра под фундаментом : удельные силы сцепления с1 и пассивное давление Р, отклоненное на угол внутреннего трения <р от нормали к поверхности .

Таким образом, для определения несущей способности основания требуется определить минимальную равнодействующую силу пассивного давления Р , которая зависит от положения полюса спирали и величины угла наклона граней треугольного ядра под подошвой фундамента к горизонтали а. Величина Р может быть определена из условия равновесия моментов всех приложенных к сдвигаемому массиву сил относительно полюса спирали . После вычисления значения Р , минимального относительно всех положений полюса спирали , из условия равновесия треугольного ядра возможно определить несущую способность основания N для заданного угла а .

Численные расчеты показали, что для каждого значения а минимум Р существует и единственен.

Процедура вычисления несущей способности проводилась численно на ЭВМ с помощью специально разработанной программы. Величины углов а , дающие минимум значениям несущей способности, искались раздельно для трех коэффициентов несущей способности Ыг, Ыч и . Для коэффициентов Ыч и Ис получены критические значения а=л/4+<р/2, для коэффициента Иг - а~\.2(р.

Сравнение полученных численных результатов с известными теоретическими решениями показало их хорошее соответствие, что позволило обобщить описанный метод для определения несущей способности основания по подошве фундаментов глубокого заложения. Для заглубленных фундаментов рассматривались два варианта механизма разрушения основания при потере несущей способности. В первом случае логарифмическая спираль продолжается до пересечения с поверхностью земли ( соответствует поверхностному выпору ) , во втором случае поверхность сдвига выходит на боковую грань фундамента ( соответствует внутреннему выпору).

В случае заглубленных фундаментов следует дополнительно рассмотреть силы, действующие по вертикальным граням фундамента :

- удельные силы сцепления грунта с поверхностью фундамента с;,

- реактивные силы бокового давления грунта на вертикальные грани фундамента р, , отклоненные от горизонтали на угол трения грунта по поверхности фундамента 5.

Полученное выражение для определения несущей способности основания заглубленного фундамента можно привести к виду :

Ы = Ь-(с-Ыс + ГЬ-Мгд),

где Л^. и Л^ - коэффициенты несущей способности .

Исследования полученных зависимостей показали, что значения коэффициента несущей способности Nc зависят от угла внутреннего трения грунта, относительного заглубления фундамента cl/b и мобилизованного сцепления между грунтом и боковой поверхностью фундамента cs. Зависимость Nc от последнего фактора выражена слабо и величиной Cj можно пренебречь в практических расчетах. Значения коэффициента Nc почти линейно увеличиваются с ростом d/b до некоторых предельных значений, соответствующих переходу от внешнего выпора к внутреннему, после чего остаются постоянными.

Обобщенный коэффициент Nrq для заглубленных фундаментов является функцией угла внутреннего трения грунта, относительного заглубления фундамента, величины и характера распределения давления грунта на боковые грани фундамента при разрушении основания , а также угла трения грунта по боковой поверхности фундамента 5 . Для определения величин Nrq необходимо сделать дополнительные предположения о характере распределения давления ps(y) на боковые грани фундамента. В разработанном методе принято, что боковое давление грунта описывается линейной зависимостью:

Ps(y) = ks- у у ,

где ks - коэффициент бокового давления грунта , у - удельный вес грунта, у - текущая глубина .

Величины Nrq при к= 0 представляют собой значения традиционного коэффициента Nr трехчленной формулы Терцаги. Nr зависят от угла внутреннего трения грунта и относительного заглубления фундамента. Величины Nr линейно увеличиваются с ростом d/b до критической глубины , соответствующей переходу внешнего выпора во внутренний , после чего остаются постоянными.

Коэффициенты можно определить из соотношения:

Величины зависят от <р , с11Ь , коэффициента бокового давления грунта к3 и угла трения грунта по боковой поверхности фундамента. Анализ показал , что зависимостью от последнего фактора в практических расчетах можно пренебречь, считая фундамент абсолютно гладким. Величина к5 существенно влияет на значения Л'(; и должна определяться обратными расчетами. Коэффициенты растут пропорционально квадрату относительного заглубления до тех же критических глубин, что и Ыг . При больших глубинах рост замедляется и их значения асимптотически стремятся к неким предельным значениям.

На основе численных расчетов на ЭВМ составлены таблицы коэффициентов несущей способности для заглубленных фундаментов. Для удобства использования результатов в практических расчетах получены аппроксимации коэффициентов несущей способности с использованием коэффициентов заглубления , представляющих собой отношение коэффициента несущей способности поверхностного и аналогичного заглубленного фундамента.

В пятой главе приводится сопоставление результатов расчетов предложенным методом с результатами экспериментальных исследований и другими теоретическими решениями, а также сформулированы практические рекомендации по расчету щелевых фундаментов.

Сопоставление результатов расчетов , проведенных разработанным методом, с результатами испытаний фундаментов глубокого заложения показало близость теоретических и опытных значений несущей способности по подошве и дало возможность

сделать вывод о том , что полученное решение в целом верно учитывает зависимость несущей способности от различных факторов.

Сравнение предложенного метода с решениями других авторов показало, что учет в расчете дополнительной характеристики -коэффициента бокового давления грунта к5 , позволяет охватить широкий диапазон значений, включающий в себя большинство известных решений.

На основании обратных расчетов по результатам экспериментальных исследований , описанных во второй и третьей главах , был сделан вывод о том , что коэффициент бокового давления грунта к5 зависит от величины коэффициента бокового давления грунта в покое к0 , относительного заглубления фундамента и относительной плотности грунта . Для определения величины к, , существенно влияющей на значения коэффициента , были предложены следующие аппроксимационные зависимости :

- для плотных грунтов

к, = М 2 - 1/5- ШЬ) при ШЬ< 5 ;

к5 = к0-( 4/3 - 1/15- ШЬ) при 5 < ШЬ < 10 ; к5 — ИЪ- к0 при 10 < ШЬ ;

- для грунтов средней плотности и рыхлых

к, = М 1 - 1/15- ШЬ) при ШЬ < 5 ;

к5 - к0-( 5/6 -1/30- ШЬ) при 5 <¿//¿<10; к5 = 1/2 • к0 при 10 < ШЬ

В целях проектирования рекомендовано определять допустимую расчетную нагрузку на основание щелевого фундамента с использованием раздельных коэффициентов надежности для

сопротивления по подошве и бокового сопротивления: ы _ Гсг'Мг +

Укг Укг

где - несущая способность основания по подошве ; Л^ - несущая способность по боковой поверхности ; усг - коэффициент условий работы грунта под подошвой ;

- коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности; 7кг > 7к} " коэффициенты надежности по сопротивлению основания по подошве и по боковому сопротивлению, принимаемые равными соответственно 1,5 и 1,2 , если несущая способность основания определена расчетом .

Величину несущей способности основания по подошве щелевого фундамента рекомендовано определять по формуле:

N = Ь-1 (Л'г ■^1уЬ-уср, + Мч + Ыс -£С-ЛС- т]с-сг ) ,

где Ъ, I - ширина и длина фундамента; с{- глубина заложения фундамента;

Иг, Ыс- безразмерные коэффициенты несущей способности основания, определяемые в зависимости от средневзвешенного в пределах высоты тела выпора расчетного значения угла внутреннего трения грунта ;

Яд, - безразмерный коэффициент несущей способности основания , определяемый в зависимости от средневзвешенного расчетного значения угла внутреннего трения грунта , относительного заглубления фундамента и коэффициента бокового давления к5; Яу , Лс - коэффициенты относительного заглубления фундамента , зависящие от средневзвешенного расчетного значения угла внутреннего трения грунта и относительного заглубления фундамента; £гч , - коэффициенты формы фундамента , зависящие от соотношения его размеров в плане , средневзвешенного расчетного значения угла внутреннего трения грунта и относительного заглубления фундамента;

т]с - коэффициент сжимаемости основания, учитывающий снижение величины удельного сцепления грунта ;

Уср!. 71 " средневзвешенные расчетные значения удельного веса грунта, в пределах тела выпора и с учетом вышерасположенных слоев грунта; С/ - средневзвешенное расчетное значение удельного сцепления грунта в пределах высоты тела выпора.

На основе обобщения результатов экспериментальных исследований приводятся также практические рекомендации по определению осадок щелевых фундаментов в нелинейной стадии деформирования основания.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Несущая способность основания по подошве щелевых фундаментов исчерпывается при значительно более высоких нагрузках чем несущая способность по боковой поверхности. Средняя величина относительной осадки Б/Ь , соответствующая исчерпанию несущей способности по боковой поверхности фундамента, составляет 0,02 , а по подошве фундамента - 0,15. Несущая способность основания по подошве щелевых фундаментов составляет значительную часть величины общей несущей способности . Доля несущей способности основания по подошве составляет от 25 до 70% в зависимости от относительного заглубления фундамента.

2. Исчерпание несущей способности основания щелевого фундамента происходит по схеме общего или локального сдвигового разрушения.

3. Проведенные исследования позволили разработать аналитический метод расчета несущей способности основания по подошве вертикально нагруженных щелевых фундаментов,

обладающий более высокой достоверностью, чем существующие расчетные методики.

4. Выражение для определения несущей способности основания по подошве щелевых фундаментов глубокого заложения возможно представить в виде трехчленной формулы аналогичной формуле Терцаги для фундаментов мелкого заложения, при этом коэффициенты несущей способности являются функциями большего числа факторов.

5. Исследования показали, что значения коэффициента несущей способности Ыс зависят от угла внутреннего трения грунта , относительного заглубления фундамента и величины мобилизованного сцепления между грунтом и боковой поверхностью фундамента. Зависимость от последней величины выражена слабо и ею можно пренебречь в практических расчетах. Значения коэффициента линейно возрастают с увеличением относительного заглубления фундамента до некоторых предельных величин , после чего остаются постоянными и не зависят от глубины заложения фундамента.

6. Значения коэффициента несущей способности Ыг зависят от угла внутреннего трения грунта и относительного заглубления фундамента. Они линейно увеличиваются с ростом относительного заглубления до предельных значений, после чего остаются постоянными и не зависят от глубины заложения фундамента.

7. При расчетах фундаментов глубокого заложения коэффициент Ыд учитывает влияние на величину несущей способности реактивных сил давления грунта на боковые грани фундамента. Величины зависят от угла внутреннего трения грунта , относительного заглубления фундамента, коэффициента бокового давления грунта и угла трения грунта по боковой поверхности фундамента.

Зависимостью от последнего фактора в практических расчетах допустимо пренебрегать, считая фундамент абсолютно гладким. Величина коэффициента бокового давления грунта существенно влияет на значения коэффициента Л^ . Значения коэффициента несущей способности растут пропорционально квадрату относительного заглубления до некоторых критических глубин. При больших относительных заглублениях рост Nr| замедляется и их значения асимптотически стремятся к неким предельным величинам.

8. Исследования доказали, что деформационные свойства грунта существенно влияют на величину несущей способности основания по подошве фундамента глубокого заложения. Анализ результатов экспериментальных исследований позволил сформулировать предложения по учету влияния сжимаемости грунта на несущую способность основания.

9. Установлены зависимости величины коэффициента бокового давления грунта на фундамент от величины коэффициента бокового давления грунта в покое, относительного заглубления фундамента и деформационных свойств грунта.

10. Выполненные исследования позволили сформулировать практические рекомендации по расчету несущей способности основания вертикально нагруженных щелевых фундаментов глубокого заложения, устраиваемых способом "стена в грунте" .

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Методические рекомендации по вибронагнетательной технологии бетонирования заглубленных сооружений / Госстрой СССР.- М.: ЦНИИОМТП ,1987,- 36 с.

2. Kolybin I. et al. Improvements in methods for analysis of retaining walls // Proc. of III YGEC. - Raubichi, 1989.-p. 101 -105.

3. Kolybin I.V. Analysis of base resistance for deep trench foundations//Proc. of IV YGEC.-Delft, 1990.-p.51-56.

4. Воробьев H.B. , Колыбин И.В. Метод расчета несущей способности основания под подошвой щелевых фундаментов глубокого заложения / НИИОСП. -М., 1993.-9 с.-Деп. во ВНИИНТПИ, №11341.

5. Воробьев Н.В. , Колыбин И.В. Вариационный метод расчета общей устойчивости гибких подпорных стен I НИИОСП.-М.,1993.-9 с.-Деп. во ВНИИНТПИ, №11342.