автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Изменение напряженно-деформированного состояния слабых пылевато-глинистых грунтов оснований сооружений при квазистатическом нагружении

Ли/глстерство высшего и среднего специального оСраяовачня

Р С 50 Р

Ленинградский ордене Ока'яС/'рт^ской Революция к ордена Трудового Крас ¿л .-о Зкамоди иаженерио-строктельннй кно^ту-х

На.правах рукописи ШАШККН Алексей Георгаэтте

УДК 624.131

йэчзиеиие кцпрнж9ниэ«це{ормирСЕа'лйого состояния слас^ы пнлевеа'э-гжксстаг грунтов ссювенчй сооружвЕИ? при кзазкстаггичеетгом нагружешги

05.22.02 - Опновнния и £ундач-_>к1'Я

Автореферат д'.псер-тцхх ли соискание учеаой стопенм уандяцят« 'хеж/ческиу. наук

Оанят-Игторбург ~ 1991

Работа ii4 по nie ни в Ленинградском ордона Октябрьской рило-лвции к ордаал Трудового Красного Знаме:»! иялэяврно-сгрэнталь-ном и-мтитую.

НаучкыР оуксЕодателъ: кандидат тэхиичео.лпх наук, доцзит . А.В.Гслли.

Офйциаяьгшё чншо.чвнтк: дохтор тек^.ичоскчх te. у g, профэссор Л.К. Буеров,

кандидат ттехиичасгих ааук, доцент • Л.Й.Котоа.

Ведущая оргадазаца.« В№ооьан«й институт гиарокеу.анлзации, •санитарнй-гокдачэсхях и •Спвда&львы-х строителъчых раг>ст (ВЧИНГС),

'Seuwvu состоится " 17 "ДМШЗрЯ____1991 г. в

Фпецяамюъроаапиото <сг>вэть Ж •063.31.02 ai Ленин-гра.докда V.н«енй,ряЕ>-стролтйЛъ'аом вдеготутв то здрэсу; 132305, (! а н к т-Пе ".-ер 3 у р г, yiu-2-д Кр&сио&рм&йская, д.#, дуд. 607-с .

С диссертацией »окно тшгакскитьск т, фундаментальноЛ f 'отеке илегат.уга.

йэторйфьрЬ'х- разослан " "'__И_____199ï. г.

огкрбтарь спадам диз'иродекиого С-омта, ¡кавдидаг твхвяческих

- 2 -

"'."•«У. ^Эбщая характеристика * работы

, ^Актуальность теми. Интечмвноо развнтиэ гражданского и про-

;:{T)5ä;äii9HK'oro строительства требует рационального использования внутригородских и окружающих город территорий, в частности, сложенных слабыми пылезато-глинистыми грунтами.

К настоящему времени накоплен значительный расч9Тчо-тэорз-

тичэокиЯ потенциал, позволяющий прогнозировать изменения ьапрч-

-квнно-ддформчрованного состояния оснований зданий и сооружений 1

под нагрузкой. 11р»: этой прогноз строится, как правило, ча ооновэ данных лабораторных экспериментов и в значительно меньшэй степени опирается на материала натурных исследований, которые в силу их высокой стоимости к трудоемкости оставтол довольно редкими. Тем кя M9KQ9, пров-зденве крупномасштабных полевых экспериментов является необходимым уоловием соверягнотвования тэорки и практики фу ндам а н то ст р о р ни я, в особенности, его наиболее сложной области -- строительства на слабых грунтах.

Обычно считается, что к слабым пыловато-глинистам грунта« примочим аппарат теории консолидации, рассматривавший грунт как многофазную среду с изменядцимся под нагрузкой соотношением фаз . в адиницо 'объема. Работа скелета грунта при этом описыевотся аппаратом механики деформируемых сред. В случае, когда соотношении фаз сохраняется, грунт рассматриваат как кьазиоднофазнуи среду и пг.именяпт теории сплопього дефорчируэмого тела.

Как известно, характер процесса деформирования грунта зависит от }'о/:ов:1й погружения и дренирования. В наибольшей стопой:! птп зависимость проявляется у олабых пцловато-глинкотых rpyirroü, стр/ктурныв связи которых особенно чуватвитэ/ьны к вноиним воздействиям. Супествониыо различия в характере деформирования ят;'~

го вида грунтов при "медленном" и "быстром" нигружении тотальными напряжениями и давлением ото лба вода, а т&чжэ при равномерном и неравномерном квазистатлческом нагруяэнии обуолозлчвс-.от чаобходимость выязлекия и обоонозения критерия зыбора с.сответ-стзуацэй расчетной модзлл- грунтовой средч. Критерий должен быть интегральном отражением процессов, прсисходяших з грунте на уровне структурных связей,. Использование его в расчетах позво пл~ ет .г^ффезенцирсванно моделировать отл .так о дно я и той жэ грунтовой сре&а на различные вчешше воздэйотвик. Воледствиэ высокой чувствительности структурчых связ-зй з слабых пыловато-глчкисгкх грунтах х внетшы воздействиям выетлэние такого кситэрия наибо-. лее целесообразно в натурных условиях.

Целью настоящего исследования изменения напряжэнно-деформи-розанчого состояния оеновг.ния, сложенного слабыми водонас.ьи'ень-ы-му пале>зато-гл11Нисими грунтами, при квазистатичеоком нп.гружо-нии з зависимости от величины негрузкм и усаовий дренирования является уточнение феноменологического описания процесса дефор-ккроьания груета посредством ваявл&кия и обоснования критерия выбора квазиоднофазкой или квазидвухфазной расчётных моделей грунтовой среда, определен»;* зависимости характеристик грунтовых свойств от этого критерия и с ого учэгск- объединения моделей клазиоднофазной а квазидвухфазной срэд в рамках одной расчетной схемы. ■ ■ . .

1ля достижения указанной цел;? поставлены следувщдо задачи: ризрайотать методику проееденяя комплексного рахуриогз экслерд-мйета; выполнить мгурьые исследования отклика грунта ка квази-стлт/ч«гкаё. н?.гружение з различных условиях дренирования, разработать -«этод:му определения го данным натурного эксперимента :зе-

личин конечной ссадки и харг.ктэри«ти:с грунтовых свойств; выявить и обоонодать выбор критерия работи грунта как кзазиодко-фазноК или квазидаухфазной своды; разработать и реализовать на ЭВМ алгоритм решения статической задачи дчфоркиронания квазиод-но-квазидвухфакной улругоидеальнопластичасхой ср&ды. В работе приманены численное моделирование и натурные эксперименты.

Научная новизна работы 'заключается з оледувдем:

1) в определения на основании натурных исследований слабых зодонасчщ&чных пылезатз-глинистк'Х грунтов интегрального параметра (градиента начала фильтрациокно!) гокоолидации), отражающего на феноменологическом уровне порог карухекин структурных связей в грунте, на котором производит образование свободной (гидрагли^ски непрерывной) жидкой фазы;

2) в установлении зависимости характеристик деформационных свойств гручта от гидравлического градиенте, вызванного при— лошнием югаяькь'х напряжений;

3) в обосновании применимости гра.диента начала фильтрационной • гоноолидации в хвчэстве критерия выбора рйсчо-тно!'. модзля грунто.иоП среды и в модификации упругоидэальноплпогической модели для случая работы грунта как квазиоднофазнсй-кваэидзу» фазной среды;

4) в разработка .методик проведения комплексного натурно! о эксперимента и обребстки его результатом.

На защиту выносятся:

.1) обоснование применимости градиента нача/а фильтрационной консолидации для слабых всдонас.чщенчых пил'звато-глннистух грунтов-з качестве критерия выбора раа^этнсЛ'Модэлк-грунтовой среда;

2) модификация упругоидеальнопласгич8ской модели для случая работы грунта как квазгодиофазной-квагидъухфазной срэда и ое численная реализация;

3) результаты натурных исследований процесса изменения на-пряженчс-деформированно'го состояния слабых водэнаоащенннх пкла-вато-глинистых грунтов основания при квазистатическом нагрузке-кии в различных условиях дреьироьания;

4) методика проведения комплексного натурного эксперимента; ■

5) методика определения конечной осадки и параметров грунтовых свойств по,данным натурных наблпдений.

Практическая ценность и реализация работы.

Результаты выполненных исследований использованы при строительстве сооружений защиты Ленинграда от наиолнэний. Экономический эффект получен за.счет оптимизации нага вертикальных ленточных дран (геодрен) на основе предложенного в работо подхода к слабому пылеватогглинистому грунту как к квазиоднофаз-нсй-квазидвухфазкой среде и составил 42 тыс.руб.

Апробация. Результаты исследований докладывались на 44 -- 47 научных конференциях ЛИСИ (Ленинград, 1987-1991 гг.), на-учно-техничеохнх конференциях в Ленинградском доме научно-тех-, ::ичеокоГ. пропаганда (Ленинград, 1986-1991 гг~). на научно-производственном с.зминаре в Рикском политехническом институте (Даугавпилс, 1939 :•.), на Ш Международном симпозиуме по натурным измерениям я геокохаиике (Осло, 19Э1 г.), а такке на семи- • парах в Лошшгрпдоком гесударствэнчон техническом университете (1934-1991 гг.). , '

Публикации. Основные положения диосзртацни к материалы ио-

следований изложены в почетных рдиотпх.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глго), выводов иприложений. Список использо'иышпй литератур» состоит из наименований отечественных и зарубежных авторов. Общий объем работы "ссстадиют 2Ш страниц, к тэм число <26 страниц машинописного гечста, 30 рисунков. 6 таблии, страниц приложении

Основное содержание работы

Во введении обос зевана актуальность темы, сформулирована цзл.ь исследования и перечислены выносимые га защиту вопросы.

Л неувой главе освещено состояние вопроса и сформулированы задачи исследования.

Дефорньциэкныэ свойства пылеватс-глиштетого грунта ютоя феноменологическим строже н:>свм особенностей и закономерностей его "икроструктуры. Совремэкное генетическое грунтоведение, (например, труди 3.М.Сергеева, В.А.Приклонского и др.) и, в особенности, современные д'эорет-лческие представления в области коллоидной химии и физичо-хикической механчки (Л.А.Робиядер, И.У.Гс'рькоза н др.) позволяют выявить эти закономерности.

Б соответствии с этими продставленчяки пылэьато,-г.гаьистый грунт (в том числе и "слабый") ка* дисперсная структурированная система характеризуется полной иммобилизацией дисперсионной среда (воды) в порах структурного черкаса. При обычных для глинистых грунтов естественного слсмэния размерах в ну три ыр а гасни*. пор иммобилизованная воде, полностьз структурирована воздействием диогерсной фазы (гланистих частиц), обладъгщой избыточной псверхкосткой энергией. Структурированность вода следует

рассматривать как проявление ее природа типичной ие-ньлгонов-ской жидкости с водородным/ связями, вязкость которой, по ■ П.А.Ребикдвру, язлязтоя функцией шеа.наго воздействия. Харак-тор деформирования: грунта прл внешнем воздействии определяется тем, обеслечиваетоя ли равенство скоростей ьарушенля и восстановления структурны* связей при внешнем воздействии или идет их прогроссирушцее нарушение,■сопровождавшееся в ряде случаев выявлением чистой дисперо.чонной среды.

При квааистатическом равномерном нагрукении грунг на феноменологическом уровне -работает как клаз^однофазная среда и проянляот свойство ползучести; ту. "бьстром" нагружэкии, а также при неравномерной пвазистати^еоком нагружении тотальными или гидростатическими давлениями грунт работает как квазидвухфазная среда и претерпевает преимущественно гтлаотические деформации.

Феноменологическое описание процесса деформирования грунта предусматривает использование для трунтоэых массивов расчетной модели сплошной среды (однофазной или многофазной), наделенной некоторыми интегральными свойствам/, характеризующими отклик этой среда, на определенные воздействия.

Начало рассмотрения грунта как многофазной оистеми положила теория фильтрационной консолидации, созданная К.Терцаги, и ,развитая в труда* отечественных (Н.М.Герсеванов, В.А.Флорин, > Н.А.Цитогич, Д.З.Псяьгаин, М.Е.Гольдатейн, Н.Н.Ве;;игин и \др.) и зарубежны« ученых (Рейду лик, Карилло, Баррон, Гибсон, Тейлор и др.). В иих работах, сформулиролана основная раочетяг.я модель (пс термкислокр В.А.аяориьа). нмадеая иирокоэ пэткеченио » прагукг» расчетов оснований, оосэужоний ч рагвите.'я в труде::-

МЛ).Абелева, АЛ. Го ль дина ;•"<, Л.З.Горелика, П.Л.Иьаксва, А.Г. Соколова, З.Г'.Гер-Мартиросяка и др. Более общей теор/ей кои-оолидадки следует считать модель обммных сил, прэдложечнуп В.А.Флорннын и М.Био. Широкое обобщение этой модели осуществлено в работах П.К.Зарецкого.

В качестве критериев прикзнимости моделей квазиоднофазной илк квазидвухйазной срод для опмсан/я процесса деформирования грунтового массива сбично используются параметры, тек или кнк-че связанные с естеств-энной влажностью грунта. Согласно от им критериям квазидвухфазно'й можно считать среду, в которой коэффициент водонвсыцэния преымает 0,7. ..0к6, ил г в которой естественная влажность больш максимально,*! молекуляраой влпгоем-кости Такие критерии не отражай, однако, особых свойств вода, содержащейся в пылеЕвто-гдинистом грунте, и их влияния на ход консолидации.

В связи с этим, ряд исследователей (О.А.Роза, Е. А.Флорин, Н.Л.Цуторич, З.Г.Тэр-Мзрткросян, М.Ю.Абелзв) предло:кили решения задач теории фильтрационной консолидации с иопэльзованием начального градиента напора, гаяакекного при проаэдефильтрационных исследований в различных средах, в том числе и з слабых пн.гевато-глинистых грунтах (Н.П.Пуяыреяеккй. К. П.Лун- . дш». Б.З. Дерягин, Н.А •прулов, С.А.Роза, Е.З.Рельтов, М.^.Абу— лев), и отражающего сопротивлений фияьтрацьи через сроду при нагруиекии еэ гидростатическим давлением.

Поскольку между передачей давления столбом веда и епо-чощья штампа существует принципиальная, разница, обусловленная • тзличчим мохелизчоч тпксотропного нарушения грунта, ?»З.Даг;ко тоадлоиси гл вмести понятие грг.дионга начала ¿кдьтрациоиноЯ кон-

солидации Х0 . Физический смысл этого парэнетрь состоит л отражении км некоторого порога нарушения структурных связей, на котором начинается вытеокениэ дисгерсионной среде при воздействии тотальных напряжения. На феноменологическом уровне это означает, что. пру: 'I имеет ^еото про'десо фильтра;1ит-

онноР консолидации.

Отрицануе существования начального градиента в грунтах (В.М.Павилонский, З.Н.Яихечков) связано с трудноотьи сохранения естественной струхтуры грунта а образце и неадекватностью работы образца в приборе и в массиве грунта. Следовательно, наибольший интерео могут представлять катурные исследования закономерностей деформирования грунта.

Однако в настоящее время оысокоинформативныз натурные яз-следэвания остается, к сожалении, единичными, ь частности, по причинэ недостаточной разработанности их экспериментальной базы.

' Во ьтог-аЯ главе обйзчованп применимость градиента начала фильтрационной консолидации в качестве критерия выборе, расчетной модели грунтовой среда, представлена кодификация деформационной модели упругоидеальнсиластичеокоИ среде для случая работы грунта как ква.чиодно-кваэидвухфаэной среди, а также приведен алгоритм численного решения инженерных.задач, реализую-иий иредлокенн;-» кодель.

В работа слагай пьлевьто-глииистий грунт рассматривается в рамках феномек.о.го'.гйчзского подхода как композит, состоящий из струнурного кьркаса, ойраьогаьного минеральными частицам! совместно с неотжимаеиой (связанной) водой, и г.ор, яшолнэн-них структурированной водой. Под пооледаок подрезупавается "л

-10 - • .

кая часть входящей в структуру грунта води, которая иокет быть прэвращоиа в гидравлически непрерывней (свободную) воду и отжата из тру .«а при создании необходимых для этого условий. Количество отжимаемой вода в единице объема грунта \Т\ прч изотропности среда в отношении сопротивления оттоку.является йуив-циой гидравлического градиента:

Л«, - НА. (I)

Но основание выполненных натурных исследований (изложенных в главе 3) выдвинута гипотеза о распределении.напряииивй между фазами грунтп, согласно котсроР избыточное порогов давление в гидравлически непрерывней нидкой фазе з момент приложения нагрузки ( к » 0+) равно меньшему главному тотальному дополнительному напряжения:

м- ь - 6+) (2)

Соответственно I С ^ » 0+) ■ у ,. . , где -

уде.'1ьный вес водо; (■ - длина пути фчльтрьции.

Физический смысл гипотезы состоит в.гоя, что при переходе воду из структурированного состояния в свободное, действуойие на феноменологическом уровне в сплошной однородной среде напряжения • , 6',Р , Со»р перераспределяются мокду образующими-сч фазами. При этом возникновение в паровой воде•давлений, превышающих 0»р , означало'бы способность структурного каркас* грунта к Боспоистип растягиваящих надр.таетей в направлении действия С>л> . ЕследстЕие малости сопротивления слабых пнлезато-глинчетых грунтов растяжению норовое давление 2 момент- разделения фаз не может преэышить величину <3"^

Поскольку функция (I) и устаноьлэмийя 1КА«Ро^5икдером зс-ъи— СИРОСТЬ ВЯЗКОСТИ Си ЛИ СТУП09Л "структурированности'*) поды от

внешнего сдвигающего усилия по своему физическому смыслу явля-втся аналогами, он* имехт подробные счертания. График функции

(1), представленный ча рио.1 а, иллпстрирует превращение отрук-. турчрованяоЯ воды в овободнуд (гидравлически непрерывную) и,

следовательно, переход грунта из состояния квазиоднофазной ере; Д" («и- О) в состояние квазидвухфазной (0 < ) по превышении градиентом I величина градиента начала фильтрационной консолидации :

, ' ; ' ■ , ' I > Т«* • '. . (з)

Вэличина обозначает тот усчовньй'рубеж, за лото-

■'■. рым не происходит увеличения Т1«, при росте X ( т^* ), . Следует отметить, что для полноотья водоиасыщзиного грунта, обладапцвго1преимущественно коагуляционными связями, по физическому смыслу понятия структурной прочности и Хш1л совпадают. ПриI <1«, г рун'/.1 карактеризуетоя постоянным модулем деформации Ег и отсутствием фильтрационных процессов (коэффициент фильтрации "0), а при выполнении условия (2) - переменным модулем Зд» игиенявщимся в пределах эт Е^ до Е^'"1'1 (й^* « Е^).-Таким'образок, градиент, начала фильтрационной консолидации выступает в. качестве критерия работа грунта как кзазиоднофазной или квазидвухфазлОй среды.

Данные положения составляит осиозу предложенной модификации упругоидеаль'ноплистичзсксй модели на случай работы грунта как' кааэирдно-квазидвухфазной среда..В формулировку рючэтчой . модели помимо.традиционных 'допущений введено аачальноз условие

(2). Хчпзидпухфазное состояние грунта пр;:блй'.?.ен:»с'.- характеризуется се^уцчм модулэ.ч деформации к -сэп»^ .. йзм-заэиие коэф-

. ..'ф^тциакта' Пугпоонй при "отруягурлсм". переходе нэ учктзштточ. -

/П> V*

/"ВЬОА-АЛННЫХ; £>,К<«0.^,У»С,Ч'.1л.1* /

Упругое решение

Фн а =

т 'а!

>

КЬАЗМОДЛО«р«ЦМ» срелд

Е< ; к* - о

Т

л.* /Т

^--—1 ахЬ-ст ■* А ПАЯ

КвЛЭ*Ш»Ч>АЗДА9 срелд

Упруго« плАстиаескос решение

X

Переход. к слелуювуьму монету ьреивки

X

Переход, к следующей счугсн* мгрукниа

1

Рко.1, Слабый пь'левато-глинхстыЕ грунт как квазиодно-, клазидзухфаэная среда:

а -. яазиотюсть количества отнимаемой вода от гидравлического градиента X . ; б - с:;зма рэшенля задачи

-l'i -

Прочностные характеристики принимоятся неизменными длч обеих сред,поскольку по 'данным натурных исследований процесс упрочнения грунта отстаэт от пропеоза его уплотнения.

Разработанный алгоритм (схематично он представлен на рис. I б) к программа расчета ira ЭВМ методом конечдах элементов промесса деформирования квазиодно-квазидв/хфазной срады (базируется не. разработках А.З.Фадеева, А.В.Мельникове., В.Н.Парамонова) лоззсляят моделировать как инициирование, так и прекращение процесса фильтрации посредством соответственно перехода грунта и$ состояния квазиоднофазной среды в квазидвухфазнул и обратного перехода. Кроне етого, г решении учитывается ззаикноо влияние перераспределения напряжений между фазами грунта ь слемзн-те (г;рк развитии фильтрационных процессов) л между элементами s массиве грунта (при развитии зон пластических дзформ^цид).

В тротьеа глаъз изложена методат проведения комплексных натурных исследований, представлена условия я.результаты провидения натурного эксперимента.

Методика позволяет:

- проводить измерения послойных деформаций, тотальных и перовых давлений в песках рихлых и средней плотности и' пылева-то-глинпстых грунтах,с конс.иотен'диой от текучей до тугопластич-ной; - • _ , •

- измерять послойные деформации на глубинах до 50 м с помощь ¡о глубиниих мароь с .точность« до - I мы; устанавливать к& одной вертикали неограниченное число марок, определимое по- . треб!гостьс ■иозмзшььталя '(ксногрухция марки осксзана нз. бесконтактном способе измерения сведения к обеспечивает з&внкериваиие чаркя в грунте ивньруяэиго? структуры);

- измерять тотальные напряисония и поровые давления о поводы) мембранных мессдог, размечаемых в грудте о миниквлько возможным нарушением структуры; устанавливать на одной вертикали мессдззн вертикального, горизонтального и порового давлений но глубинах до 20 м з нескольких уровнях;

- прозе-дать экспресс-опрвдеиния горизонтального тотального я лорсвого давлений с помощь«) трехступенчатой мембранной пэсодозы со ступенями различной толщины, а также определять нрочностчыэ характеристики грунта посредством испытаний на лопастной сдвиг.

При отом следует отметить технологичность методики: оборудование вертикал с марками составляет 2...3 часа; снятие показаний - не более одной минуты ча хаждув измерительную точку.

3 разработке и реализации методики год руководством А.В. Голди непозредственаоо участие вместе о автором причимали В.Н. Парамонов, Д.В.Болов, А.А.Киолчков, JI.lt.Тихомирова.

Натурные исследования проводились совместно ^гникградски-ми (Петербургскими) игаенэрно-отроктельным институтом и техническим университетом при содействии отделения института "Гидро-прсект" и ЛзнГОСС на трпссэ сооружений запиты Ленинграда ov наводнений. Контрольно-измерительной аппаратурой по предложенной методике б\ ли оборудованы три опытных полигона со сходдами гео-легиччекими условиями, предс.'аэлвнннмп 20...30 мэтровой то.чдей неяснослоистых и ленточных балтийских озерчо-ледниковых суглинков текучей и мягкопластичной-консистенции, ría двух полигонах (S 2 и X' 3) ?ыли плюлнвнк гоодрьчы (соотвзтст.ченно с а^гом 2,1' к и 3,6 к на глубину s.o 20 к);'чй полигона I драпирование !>э проводилось, В;;э полигоны били на г руте як гесчачо^ h¿-

сыпью, отсыпаемой псолойно.

Б результате проявления нагурчых исследований (158б-1991гг) были установлены следующее экспериментальные факты:

- осадки недренированного основания, слокенного слабыми озерно-ледниховкми суглинками (полигон № I) оказались полти на порядок меньле, чем осадки дренированного основания оходлого соожения (полигон № 2 и № 3) в идентичных условиях нагруженин;

- стабилизированное (по осадкам) состояние основания может перейти в неота/билизироэанное без дополнительной пригрузки только за счет вертикального дренирования;

- мощность сжимаемой толщи дронированчого основания оказалась равной 17,5 м.(глубине дренирования), а н?дренкрованного -12,С м; . ' ' . -

- натургае данные подтверждают правомерность применения решзнмя теории упругости о распоэделении напрякений 2 основании к- анализу реального процесса деформирования и сэидотольствулт о справедливости гипотезы, нэизменности поля тотальных напряжений б процессе консолидации; •

- в случае возможности оттока воды из грунта (поры сооСща-оаиэся) избиточьоп порозое давление в элементарном объема грунта ну превыпает. величины меньшего главного тотального деполнч-тэльчого напряжения;•

-. ппоцасо фильтрационной консолидации на. полигоне К I (без до-эм) отсутствует за изклйчонием зонн' мощность» Д...2 и нэио-ор;г -.нтвлнно под подопьоЯ нригру.зочной насипи;

- г!\:очлоотныо характеристики дзвнированцо^о основания в о'.'Ь: и:/* "л.!ого года па окончпчий яагрукения .не презилаэт ле.«и-

. чгч :,;..'"5ч.5отних /ариктзристик |;ед2он;;ровип'ногс ос^огания, что

указывает на запаздывание процесса упрочнения по отношения) к процессу уплотнения.

. В четвертой главе приведены методика обработки результатов натурных исследований, их анализ, пример расчета осадки грунта как квазиодно-квазидвухфазной среда для условий реальных опытных полигонов и сопоставление результатов не.турногэ и численного экспериментов.

Предложенная методика позволяет прогнозировать конечные деформации сжимаемой толщи и определять характеристики грунта по дачним ограниченного периода наоллдений. Методика базируется на процедуре, предложенной-Асзоки для опрэделвнил конечной осадки поверхности грунта, и позволяет распространить эо на ло-буи точку ожимаемой толщи. Суть методики заклпчаетоя в слеоуп-■дем: если кривая развития вертикальных осадок во времени 5 атроксимируетоя функцией вида ^

V О)

то при разбивке эе графика на равньчз промежутки времени ¿Л величина конечной осадки графически определяется точкой

пересечения функции . Б^»« $ (БО с биссектрисой первого квад-ракта-, где и, Бц - осадки'точки соответственно в мо-

менты времени ^ и » ^ + .В выражении (4) ио-

'я£фицигнт .• оС для простейших случаев (одномерная, ооосинмгт-ричнэя :;адачи творил фильтрационной консолидации, одномерная задача теория ползучести для'случаев мгновенного и линеЧиого возрастания нагрузки) мо'хет быть определен по {¡ормулш, приьэ-денным з заботе, ¡¡:п лич'юлзн непосредственно по с'т.г'пгм торкан кривой ргэвлт'ия'осалэк' во вр=>»-'вни. Лсхпзитзл отонгик С .15.Х'' длг из уеизгенх«. С/;) по яам^рачник I зит/р1ых у о IX

значениям . Ло известном;' значениг) б.. определяется

коэффициент относительной сжимаемости. п\, , по известному С для квазидвухфазного- грунт* вычисляется коэффициент фильтрации К| •

Результаты сбрабоаки донннх натурного эксперимента по предложенной методике представлены на рис.2. В дренированном основании {см.рис.2 б,в) аона интэнсив-мго сжатия занимает верхние 10...II,* м сжимаемой то.щи и характеризуется относительными деформациями, коэффициентами относительной сжимаемости и максимальными значения» и качельных скоростей относительной деформации, когсрые почти на порядок превишапт ооответстзу-пщпв им значения недренированного ознования (оис.2 а). В [гос-ледном лишь верхняя двухметровая Бона 1о своим смйотвам пркб-лидаетс.ч к области возле нижней границы дрегировенной толщи. О.уществендак разница характеров деформирован.чя грунта в областях интенсивны.': деформаций дренированного основания, о одной оторонч, и в-областях возле нижней, границы сжямаемсй то.зги м в недренхрозакном основании, о другой стороны, указывает на существование некоторого разделял«эго кх порога, который на фено-нечологичзском уровне соответствует градиенту лач^лв. фкльтраци онной копсо'лидацил. В рассматриваемых сзерно-леднкгов'лх суггин ках эро величина достигает Х^ ■ 3,5..'.4 единиц, При возраста и».и градиента до условного максимального предела, р^влогоТн«,1' » 3,')...6 единица/, наблюдается, возрастание относительной сз-формации, е? чачальнэй скорости и чооффициз'итц стчос»нехьяо1<' .-адмаем'ости до их макокмальних зна^еь/й (см.рис.3).

¿Чзультати чгслвйного реааник продемонстрировали удов-дат-ворлгучьи у и сходимость о сезулптлтамк нетуркьх исследований.

P:ío.2. Зпры конечных осадок , этногителымх до^орма-ции 6 iß коа!ьф1:ционто1! относительной сжижаемости in-, на полигонах: a--.¡ri; с'И 2; ь - & 3. • •

рости относительной деформации ¿- (в) от гидравлического гра--дианта I . •

Этс свидетельствует о правомерности исходных предпосылок, в частности, описания квавиоднофаиноЯ среды модулем деформации гручта с ненарушенными связями, а кгазидвухфазной - компрессионным модулем; принятия нулевого коэффициента фильтрации в порвос случае и определения его по данным фильтрационных испытаний - зо втором; назначения неконсолидированных характеристик прочностных свойств грунта для обоих случаев д^формиро-зг»-чм:. Кроме этого, подтверждается такжо применимость для дачных грумтоз эмпирической формулы Р.З.Данко длл мрэцэлешп градион-

та нгчала фильтрационной консолидации.

Чизлечное реьвнив позволяет установить, что при полном нагруженж зона двухфазного грунта в не;ренированнэм основании ограничивается верхними двумя метрами под подоивой насыпи, в то время как в дренированном основании распространяется на вси область дренирования.

Область пластического деформирования в .аренироьаньом основании г крае вой зснэ под нагрузкой получает большее распространение, чэм в_ нетренированном. Это является отражением взаимного елияния перераспределения напряжений между фазами грунта (при переходе пз квазиоднофазной б квазидвухфазнуэ среду) и между сооеднгми элементами (при развитии пластических деформаций).

Некоторые расхождение наблодаемых в натуре осадок и расчетных (от 4% до 15£) обусловлены принятием в раочетах скачко-збразяого изменения свойств грунта при перехода среди из квазиоднофазного состояния в квазудвухфазное, ь то время как в реальности этот процеоо протекает более плавно, а также заменой в расчетах непрерывной Ьрады на дискретную.'

Основные выводы

1. Слабые водснасышенные пллезато-глинистые грунты естественного сложения проявляя? оазлячный откиик на квазиотатичес-кое нагпукение в зависимость от условий дренирования, что обусловлено особенностями эткх грунтов как дисперсных структурированных систем. Так, по данным натурных исследований оссда дре-кнровееного и квдрэчиооЕанаого'соно^адаг различается почти ¡№ порядок. .

2. • Натурные исследования указуве^т на сулезтгоЕешк? поио-

га, «вязанного с нарушенном структурных связэй в грунте при нэ~ груиенич тотгшнамк напряжениями, ьп.котором происходит образование свободной ¡ьчдкой фазн. На атом пороге наблпдаетоя 73-менйчие деформационных V фильтрационных овойсв грунта, вчра-¡шявдеск в г.адешш модуля деформации л возрастании от нуля коэффициента фильтрации; прсчностныо характеристика при ньруае-нии структурных связей существенно не стлкчалтся от исходных, что обусловлено запаздывание« процесса упрочьэнпя ¿"рукта ло от-ношэииа к процесс/ эго уплотнения.

3. Интегральным отражением порога нарушения структурных связей являотся градкеит начала фидьтрицкокной консолидация, и поэтому в райках феноменологического подходи он моа.ет рас- . счетривт.ться в качестве чргтерия выбора расчетной модели ква-зиодчофазнои или кпаэидвухфазноЕ сред.

Избыточное лоровое давление в ¡»лемеьтарном объеме слабого водсчесыщенчсго пылёвито-глинистого грунта' естественного сложения не превышает, величины меньшего главного тотального дополн;;тзл1ного нвпр.чкения,

5. Рассмотренная модификация модели упругоидеальнопсасти-чеокой среды позволяв? объединить в ранках одного решения расчетные модели квазиоднофозной и.кваэьдаухфаэной сред, используя градиочт начала фильтрационной консолидации в качество к^ит^ия эыбора расчетной модели грунтзвой сред';. В решении учитывается зачиоккость наг.ряженно-дэформирове.иного состояния осноплния от условий квазистетического'нагр/кэн чя, и дренировании и *го йзмононио яо времоли, а так*е взаимное влияний риз-вив'лсшихгн а сродэ ».¡»астяч^оккх дсфосмациИ в фильтрацпо.-инх г.родессоя.

- ¿d -

6. Численная реализация на ЭВМ иоде/и кваэиодно-кваэидвух-фазной упуугочдэальнопластической среда, дэмонотрнруя удовлетворительную сходимость с результатами нтгурных исследований, дает возможность прогнозироэать лзменение напряженно-дчфэрмиро-занного состояния слабых пнлезато-глинисмх грунтов в различных условиях хшгистатического нагружения и дренирования и во вре-мичи л, следовательно, обоснованно принимать взаимоувязанные ксмструкгьвн'.'-технолог.чческие решения по оптимизации величины, уштеноичкэсги и геометрии ньгружекия, шага вертикальных дрен

и т.п.

7. Методика проведения комплексных натурных исследований, вклзчапя.ея каблпдения за послойными деформациями грунта в пределах всей сжимаемой толди, измерение тотальных напряжений я поровы.ч давлений и определение прочноот>лх характеристик грунта. обеспечивает получение необходимой информации о напряженчо-дефсрмирсзаннсм состоянии основания. Ее достоверность основана на сведении к минимуму влияния на показания датчиков искажений состояния грунтовой среды, вызванных их установкой.

8. Методика обработки натурных данных ограниченного герио-д» наблюдений является распространением процедуры определения конечных дэформацйй к характэристик .свойств грунта, предложенной Лсаокг. дли поверхности, на лабуп по глубине точку, вертикальные скещения которой измеряется з. ходе эксперимента.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

I. Голли A.B., ¡Пашкин Л.Г. Начальный градиент *ак критерий выбора расчэткой модели грунтовой среда//' Проектирование <ч уст-

ройстЕо фундаментов в условиях злабых грунтов: Материалы неуч.™ тэхн.кокф./ Лешптр. дон науч.-те<.н.пропаганды. - Л.,1930. - С.

2. Голли А.Б., Пашкин А.Г. Определение критерия деформчро-зани* слабых пылеьата-глинкоты;: грунтов по данным натурных исследований// Использование слеЗых и мерзлых грунтов в качестве ссчовани:! сооружений: Межву з. тематсб. тр./Ленингр.икж.-строит, ьн-т. - Л., 1991, - С.44-50.

3. Комплексной подход ¡с исследование поведения слабых пм» левато-глинкстых грунтов/ Голли A.B., Парамонов В.К., Панкин

к. Г., Белов Д.В., Кисляксв A.A.// Прочность, чадежкость и долговечность строительных конструкций: Межвуз.сб./Магнитогорск.гоо-но-кэталлург.ин-т. - Магнитогорск, I9S0. - C.I42-J.4V.

4. Меюдчка и приборы для исследования капряженчо-дефзрми-1ювак'.101'0 состояния оснозания/ Шеакин А.Г., Яаремонов ЕЛ'., г"е-лов Д.Б., Кислякоз A.A.// Фундамента к заглублонные сооружения при реконструкции и в стесненных условиях строительства: Материалы науч.-техн.копф. /Р.енингр.дон науч.-техн. пролагандь-. - Л. 198». - С.44-48.

5. Натурные исследования повидэния c.iafux nwлегато-глинистых грунтов основания дамбы в целях упоавлэния процебсом их i;oh солидоции/ Иванов ПЛ., Голли A.B., Горелик Л.1С., Кислякон АЛ. Иагиин А.Г.//' Использование ньтургшх наблюдений для соверыен-ствоеиния проектирования фундаментов и изнскений в условиях слабых грунтов: Материала науч,-техн.сеникаро/ Ле.-г/нгр. дом ь&-уч.-техн.пропаганды. - Л.,1989. - С.57-67.

в. йаскин А.Р. Исследование канонических характеристик грунта в натуэииг условчя>// Стро.иэльлыо свойства сказах и

- ¿4 -

мерзлых грунтов, кспользуг. в качества оочованмй сооружений: Меавуэ.текат.сб.тр./ Лзнингр. ^нж.-строит.ии-т. - Л.,1991. -С.'(6-53.

7. ¡Нашкик А.Г. Изменение строительных свойств слабых глинистых грунтов при ьвазкстатическом нагружекик // Нзжвуз.тэмат. сб.тр./ Ленингр. ини..-строит.:1Н-т. - J!., 1992 (в печати).

8 . Fi«Li meiSLsr-'i'TiP-nt in f.oft clays/ GboUy A., D*lma.to\, b., Lisjuk M., Para mono v V., ShviWarA.// 5rd ln.lerru.tlcn*.! Symposium on Fie'.d MeiSuremenis ir. G-eornecbanlcs. --Osic, 1991,-Ft