автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Напряженно-деформированное состояние оснований фундаментов в вытрамбованных котлованах со слабым подстилающим слоем

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ

Р Г Б

На правах рукописи ШУКЕНЕАЕВ лйрат Бисеигалеевич

ШШРЯХЕННО-ДЕФОРМИРОВАКНОЕ СОСТОЯНИЕ ОСНОВАНИИ ФУНДАМЕНТОВ В ВЫТРАМБОВАННЫХ КОТЛОВАНАХ СО - СЛАБЫЙ ПОДСТИЛАЮИИМ СЛОЕН

05. гз. 02 основаяия и фундамента

АВТОРЕФЕРАТ

дисеерташи на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПЕРНЬ. 1994

- а -

кабота выполнена в Пермскон го с ударе тве нн он техническс университете и Марийском политехническом институте.

Научные руководители - член-корреспондент РАН. заслуженный

деятель науки и техники РФ. доктор •технических нале, профессор А. Л. БАРТОЛОМЕИ, - заслуаеюшй деятель науки и техники республики Марий Эл. доктор технических наук, профессор А. В. ПИЛЯГНН.

Офипиальные оппонента - доктор технических наук, профессор

В. И. СОЛОНИН. - кандидат технических наук, допент А. Б. Пономарев

Ведушая организация - Государственный комитет по вопросам

строительства и архитектуры республики Нария эл.

зашита состоится £3 декабря 1994 г. в 12 часов на засед нии специализированного совета к. 063. 66. 02 в Пермскон госуда] твевдон техническом университете по адресу: 614600. г. Пермь, ГСП-45. комсомольский проспект. 29а.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке универа

тета.

Автореферат разослан 22 ноября 1994 г.

Ученый секретарь специализированного' совета кандидат технических наук.

допент Б. П. Свешников

ОВВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. дальнейшее развитие строительства, осо-енно грахданского, встречает на своей пути ограничения в воз-ожности свободного выбора удобных во всех отношениях террито-ий под застройку, в связи с использованием под строительство лошадок с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями, ри наличии в пределах сжимаемой толши водонасшениых глинис-ых грунтов, ила, торфа находят успешное применение свайные ундзненты.

одним из прогрессивных видов свайных фундаментов здании и оорумнии являются Фундаменты в вытрамбованных котлованах, втрамбовывание котлованов под фундаменты позволяет значитель-ю снизить объем земляных и опалубочных работ, сунественно со-сратить расход бетона и арматуры, в настоящее время Фундаменты I втрамбованных котлованах наали применение в ряде районов >оссш! и стран СНГ.

Анализ литературных данных и результаты экспериментальных icследований показывают, что взаимодействие свайных фундаментов в вытрамбованных котлованах с неоднородный основанием изу-ieno недостаточно. Нормативные документы при расчете осадок :вайннх фундаментов используют расчетную схему основания в вине однородного линейно-деформируемого полупространства с ос-редненными деформационными характеристиками, не учитывают слоистости основания, влияния прочностных характеристик грунта, зоны уплотнения. Поэтому исследование распределения напряжений и деформаций в активной зеве с целью приближения теоретических ренекий к реальному поведению грунта, разработка методов прогноза осадок свайных фундаментов в вытрамбованных котлованах и методики их проектирования по предельно допустимым деформациям является актуальным.

- ч -

йег.ьо диссертационной работы является комплексное экспериментально-теоретическое исследование вапряженно-деФоркированно-v го состояния (НДС) оснований Фундаментов из одиночных пирамидальных свал в вытрамбованных скважинах (котлованах) со слабим подстилающим слоен ори воздействии вертикальной нагрузки и разработка инженерного метода их расчета по деформациям.

Для достижения поставленной дели необходимо бшо решить следующие задачи:

1. Экспериментальное исследование напряхенно-яеФормированного состояния основания фундаментов из одиночных пирами-дальних свай в вытрамбованных скважинах (котлованах) со слабым подстилающим слоек:

а) определение осадок и несушей способности;

б) исследование распределения послойных вертикальных перемещений и сжимающих напряжений в активной зоне;

г. Анализ напряженно-деформированного состояния фундаментов из одиночных пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах (котлованах) со слабым подстилающим слоем методом конечных эле ментов (НКЭ) в упругопластической постановке:

а! исследование влияние длины и угла наклона боковых граней сваи на осадку и несущую способность;

б) исследование влияния угла внутреннего трения и сдеп-ления грунта;.

в) исследование влияния соотношения деформационных характеристик слоев грунта, глубины залегания и мощности слабоп слоя.

3. Разработка инженерного метода расчета упругопдастичес ких оснований фундаментов из одиночных пирамидальных свай вытрамбованных скважинах (котлованах) со слабым подстилавши слоен по деформациям. v

Для решения поставленных задач проведены комплексные ис следования, предусматривающие:

- анализ существующих исследований совместной работ

свайных Фундаментов в вытрамбованных котлованах с основанием;

- экспериментальное изучение взаимодействия свайных фундаментов в вытрамбованных котлованах с основанием в различных грунтовых условиях;

- численное исследование напряженно-деформированного состояния оснований фундаментов из одиночных пирамидальных свай со слабым подстилаю;'.: <м слоем на основе решения упругопластической задачи;

- использование регрессионного анализа и теории размерностей и подобия для обобщения полученных результатов.

Научная новизна.

Установлены закономерности распределения напряжении и перемещений э активной зоне фундаментов из одиночных пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах (котлованах) в зависимости от глубины залегания слабого слоя, его мощности, соотношения деформадионных характеристик слоев.

Выполнен численный анализ влияния прочностных и деформационных характеристик грунта. длины и угла наклона бокрвых граней сваи, глубины залегания и мощности слабого слоя, соотноше^ ния деформационных характеристик слоев на НДС оснований фундаментов из одиночных пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах. (котлованах) и развитие зон пластических деФормапий.

По результатам численного анализа НДС оснований с помощью регрессионного анализа и теории размерностей и подобия разработан инженерный метод и составлены номограммы для расчета оснований по деформациям.

Практическое значение работы.

Комплексные экспериментально-теоретические исследования влияния прочностных и деформационных характеристик грунта, длины и угла наклона боковых граней свай, глубины залегания и мощности слабого слоя, соотношения деформационных характеристик слоев показали целесообразность их учета с целью получения наиболее экономичных проектных решении, экономический эффект от

- б -

внедрения результатов работы составил 40 тысяч рублей (по йенам 1991 года).

Апробация работ

основные результаты диссертационной работы докладывалис на ежегодных научно-технических конференциях Марийского полк технического института (Иавкар-сша. 1989-1994), на научно-Tei нической конференции * Совершенствование и внедрение фундамег тов в вытрамбованных котлованах" (г. Пенза, 1969), на Неждуш родной конференции "По проблемам свайного фундаментостроения* (Саратов, 1994).

На защиту выносятся следующие вопроса:

1. Результаты экспериментально-теоретических исследован! напряженно-деформированного состояния оснований фундаментов i одиночных пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах (ко: лованах) со слабым подстилавшим слоем.

г. инженерный метод расчета упругопластических основа»] фундаментов из одиночных пирамидальных свай в вытрамбована скважинах (котлованах) со слабым подстилающим слоем по деФор|

пиям.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных а водов, библиографии, приложения. Содержит 128 страниц машин< писного текста, 55 рисунков, 8 таблиц, список литературы я 127 наименования, в том числе 4 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведены современные данные о взаимодей ствии свайных Фундаментов в вытрамбованных котлованах с осн ваниек.

Вопросам исследования взаимодействия различных вид свайных- фундаментов с основанием и совершенствования метод их расчета по двум группам предельных состояний посвяшены г боты Р. Р. Авазова, В.' F. Антонюка. IX А. Багдасарова, А. А. Бартох

нея. И. И. Бекбасарова. кх В. Власова, В. И. Голубкова, А. Л. Гетмана. А. и. Догодайло. Н. И Дорошкевич. H. и. Дмитриева. В. И. Крутова. А. Р. Когана. А. А. Лихачева, А. В. Пилягина. А. Б. Пономарева. И. г. Рабиновича. в. л. Рафальзука. М. Л. Ситникова, в. И. хазина. с. к. Лилибекова. Б. С. Сшкова и др.

Опусдикованже в литературе результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том. что свайные фундаменты, устраиваемые в уплотненном грунте, обладают повышенной несушей способностью. Несшая способность таких свааных фундаментов во нногон определяется Формой и размерами уплотненной зоны грунта и зависит от изнене:шя прочностных и деформационных характеристик в этой зоне.

В свою очередь проведенный анализ экспериментальных исследований показывает, что ряд вопросов, связанных с оценкой влияния слабого подстилающего слоя на НДС основания свайных фундаментов в вытрамбованных котлованах, остается малоизученным.

Используемые методы расчета осадок и вестей способности свай и свайных Фундаментов основываются на расчетной схене основания в виде однородного линейно-деформируемого полупространства. При этом не учитываются изменяющиеся прочностные и деформационные характеристики грунта околосвайного массива, а сани расчета проводятся лишь а ограниченном интервале нагрузок.

Развитие средств вычислительной техники дало возможность использовать численше методы для прогноза осадки и оценки НДС оснований свайных Фундаментов.

Численные исследования вопросов нелинейного поведения грунта под нагрузкой рассматривались в работах В. Ф. Александровича . X. 3. Бакенова. И. П. Бойко. А. К. Бугрова. Б. И. Дидух. X. 3. Ер-ханова. ю. к. зарецкого. л. а. Зархи, а. л крыжановского. в. м. лихо в-пева. Ю. И. Нурзенко. В. Н. николаевского, В. В. Орехова, а. в. Пилягина. Л. А- Розина. в. и. Соломина. С. В. Ухова. А. В. Фадеева. В. г. Федоровского и др.

Применение различных численных методов (HHP. нкэ. НГЭ) в

- в -

упругоплзстичесжой востаиоше тютволяет вест расчет с учетом многих факторов, влияющих на НДС основания. Возможность учета образования зон уплотнения, изменения прочностных и .деформационных свойств грунта основания, характера деформирования отдельных слоев грунта обусловила эффективность применения численных методов при решении поставленных задач.

Во-второй главе приведены методика, планирование и резтш таты исследования взаимодействия моделей фундаментов из одивот ных пирамидальных свая в вытрамбованных скважинах (котлованах! с неоднородный основанием.

В задачу исследований входило установление влияния грунтовых напластований на осадку и несущую способность моделей, распределение сжимаюших напряжении и деформаций в активной эо не в зависимости от деформируемости отдельных слоев и их вэаи ного расположения, зон деформадий и изменения плотности грунт при выштамповке. •

для исследования налряжекно-аеФормированного состояни неоднородного основания использовалась модель трамбовки, отно шение линейных размеров которой к соответствующим размерам на турных трамбовок было принято 1:5.

В качестве неоднородного основания были выбраны: песс мелкий, средней плотности fi-1.56 г/см! плотность частиц грунт

л,-г. 65 г/сн? коэффициентом пористости е=0. 73. весовой влаж-

:

ностью V- о. 016 - о, 018 и торф плотностью jP= о. 94 г/см, вес< вой влажностью V=0.61. Соотношение модулей деформации слоев i £,/Ег>25. в ходе, экспериментов рассматривались различные соо' ношения мощностей слоев песка и торфа под острием «одели. Moi ность слоя песка h, под острием модели изменялась в предел от о. 5L до 1. 5L: мощность слоя торфа Ь,- в пределах от о. 5L 1.5L. где L- длина модели сваи.

По результатам испытаний подучены графики s-f(p) (рис. i Анализ результатов осадок и несушей способности модели показ что увеличение мощности слабого слоя h,от о. 5l до 1. 5l при л

Ш 3.60 3.40 7.20 300 Р.хН

\Ч7

МО V

I .1. I \ ^ N I ' ! ; | I 1

Рис. I . ' Завгсимосгъ осадки модели от нагрузки при

и мощности ыгся песка под остряея модели Д: 4 - 0,5/: 5 -А -1.54; 7 - однородное основание.

Рис. 2. Послойные пэввгащения в оснозаняи мояеяи

0 ' - 10 -

стояннои толшине слоя песка Ь, под острием модели приводит к снижению нагрузки, воспринимаемой моделью, в 1. 23 раза.-Увеличение толшины слоя песка ь, от о. 5Ь до 1. 5Ь под острием модели при постоянной мощности слабого слоя ь, приводит к росту наг рузки. воспринимаемой моделью, в 1.75 раза. Исследованиями установлено. что расположение слабого слоя й, на расстоянии от ос трия модели равном её длине и ниже не оказывает существенного влияния на осадку и несущую способность.

Исследование напряженного состояния неоднородного основания показало, что увеличение мощности слабого слоя ь, и умень-\ ' шение глубины его залегания ь, снижает значения вертикальных

напряжений по оси нодели по сравнению с однородным основанием. Изменение мощности слабого .слоя ь, от О. 5Ь до 1. 5Ь при толщине слоя песка под острием модели Ь,-Ь приводит к уменьшению 6г на глубине 0. 25Ь от острия нодели в 2. 4 раза. Изменение толшинь слоя песка Ь, от 0. 5Ь до 1. 5Ь под острием модели при мошносп слабого слоя Ь,приводит к увеличению на глубине О. 25Ь с острия модели 2.71 раза.

Для выявления изменения плотности грунтов при погружена и последующем испытании на вертикальную нагрузку были проведены опыты с моделями свай пирамидальной формы методом'рентгено графин, испытания проводились в плоском лотке (12«120«120 см) в качестве основания использовалась глина нарушенной структу ры полутвёрдой консистенции. Для замера послойных перемешени з основание в процессе его послойной отсыпки укладывалась сви новая дробь. Рентгеновские съемки проводились на различных эт пах нагружения и разгрузки. Модель сваи имела размеры: высота 15 см, размер вверху - 4 см. внизу - 1 си.

В.процессе погружения модели в основании создаётся уплот ненная зона. Анализ послойных перемещений грунта основания не дели показал, что зона деформации уплотнения развивается 1 расстояние до 3. 5<1 (4 - размер, модели вверху), а далее набл» даются деформации разуплотнения грунта (рис. 2). зона перемег

ний грунта ниже острия модели составила более 4<1. При средней начальной плотности грунта 0 = 1.2 -т/н ее увеличение после за-

з

бивки модели составило до_р=1.7 т/м. У боковой поверхности модели выше уровня острия зафиксирована зона разуплотнения грунта, размер которой снижался при последующем загружении модели. Снятие первых ступеней нагрузок на модели привело к развитию доуплотнения грунта в основаниии и увеличению его плотности за счет работа упругих сил отпора грунта.

Третья глава содержит результаты, полепых экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния основания фундаментов из одиночных пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах. Приводятся характер распределения послойных деформаций и напряжений в активной зоне, данные статических испытаний и исследование Формирования зон уплотнения грунта. •

Доя выполнения полевых экспериментов были выбраны две опытные площадки близ г. Йошкар-Олы. На площадке Ш сверху залегает глина тугопластичная до 1.8 н, а далее песок влажный рыхлый, толшу песка подстилают суглинки от текучепластичной до тугопдастичной консистенхши. На плошадке нг залегает суглинок от тугопластичной до текучепластичной консистенции, далее супесь пластичная, подстилаемая влажным песком средней Плотности.

Для образования скважины (котлована) в грунте методом его вытеснения использовался металлический пробойник в виде усеченной шестигранной пирамиды высотой гм. с верхйим диаметром -о. вн. с пихтам диаметром - о. 2м. Заполнение вытрамбованного котлована осуществлялось монолитным бетонон класса В-15.

Статические испытания выполнялись в соответствии с методикой ГОСТ 5686-78 и " Руководства по проектированию и устройству Фундаментов в вытрамбованных котлованах " <м. ■ 1981).

Напряжения измерялись мессдозами конструкции цнииска. Показания тензорезисторов регистрировались автоматическим измерителем деформаций АИД-4. Послойные дефорнашш измерялись марками, которые соединялись стальными струнами с индикаторами

с /ос ¿00 300 № soc .

г

г i

го 30

ho £т

Рис. 3. Графики зависимости S=f(P) на площадках нг и NE. часового типа.

по результатам статических испытаний на вертикальную наг рузку получены графики зависимости "осадка-нагрузка" (рис. 3] Анализ графиков показал, что они носят линейный характер i нагрузки P- 15C- кН. . с дальнейшим ростом нагрузки происхош плавный перегиб графиков, свидетельствующий о переходе грунт вого основания из упругой стадии в упругопластическую. Однак здесь нет и явного "срыв^". приводящего к незатухающим верт ,калышм деформациям при постоянной нагрузке и можно говорит что несущая способность свайных Фундаментов при р равной 550 боо кН еше не исчерпана. Анализ осадок свайных фундаментов в данных опытных плошадок показывает, что залегание слабого es. на расстоянии равном длине свай от уровня острия не приводит кх существенному возрастанию и потери несушей способности.

Исследование характера распределения контактных напря; кий по.боковой поверхности фундаментов из одиночных пирамид; кых свай в вытрамбованных скважинах показало, что с увеличе; ем нагрузок контактные напряжения возрастают по глубине, «больше их значения наблюдаются в области среднего сечения

Анализ послойных перемещений грунта основания показал, что при первой ступени нагрузки почти рсе марки имели перемещения. По мере возрастания нагрузки мощность активной зоны увеличивалась., При последних ступенях загружения перемепения марок достигли максиналышх значений, а ношность активной зоны составила 3-4dcp (dtp - средний диаметр зытрамбсванной скважины). Максимальные значения переметений наблюдались у боковой поверхности ( распространение их в сторону от оси в области среднего сечения достигало о. 6-1.0 н) к в плоскости острия.

В процессе изготовления свайных фундаментов в вытрамбованных котлованах образуется уплотненная зона. Для определения основных характеристик Формирующейся уплотненной зоны ц ее размеров, а также для сравнения характера изменения сопротивления грунта по боковой поверхности зонда и контактных напряжений на плошадке Hi было проведено статическое зондирование установкой СП-59 в трех точках. Первая точка находилась у края свайного фундамента, а вторая и третья на расстоянии и 2cUp от неб. По результатам проведенных исследований установлено, что максимальная ширина уплотненной зоны находится в области среднего сечения и составляет около tic р.

Формирование уплотненной зоны привело-к повышению деформационных и прочностных характеристик грунта: угол внутреннего трения увеличился в среднем по зоне на г° -3°, удельное саеиле-ние - в 1. 17 -1.9 раза, модуль деформации - в 1.23-2.45 раза.

Таким образом, экспериментальные исследования моделей и натурных свайных фундаментов показали, что учет глубины залегания и мощности слабого слоя, наличия уплотненной зоны, изменения прочностных и деформационных свойств основания позволят более обоснованно подойти к определению характера распределения напряжений и деформаций в активной зоне, а также к расчету осадок и несущей способности.

В четвертой главе приведены результаты исследования напряженно- деформированного состояния основания фундаментов из оди-

- 14 -

ночных пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах МКЭ.

Численные исследования проводились с использованием программы "Геонеханика". реализующей осесимметричную задачу ККЭ для неоднородного основания с использованием процедуры начальных напряжений. Грунт рассматривается как идеально-упругопластичес-кая среда с предельной поверхностью Кулона, подчиняющаяся ассоциированному закону пластического течения, получение упруго-пластического решения основано на многократном повторении упругих решений с изменяющимися на каждом шаге величинами узловых сил.

Расчетная область основания в силу симметрии была принята размером 2.г5ь»4.5ь. граничные условия принимались следующие: между боковой поверхностью сваи и грунтом существует полное прилипание: на вертикальных границах области и=0. у/О; по контуру нижней границы - и--0, у=0; по контуру верхней границы перемещения не ограничивались.

Планирование численных исследований проводилось методом полного Факторного эксперимента, согласно методу априорного ранжирования значимыми Факторами, влияющими на НДС основания сваи, определены: длина сваи (Ь) и угод наклона боковых граней <4.); угол внутреннего трения <<Р) и.сцепления грунта (С); соотношение деформационных характеристик сдоев п=е< /е* (е,>ец ). глубина залегания Ь^ и мощность слабого слоя ь,.

Для удобства анализа результатов численного расчета разработана программа графической обработки числовой информации в виде изолиний. Указанные построения проводятся споношью метода сплайн-интерполядии и комплекса графических подпрограмм ГРАФОР. -

Проведенные численные исследования показали, что величина удельного сопротивления сваи с увеличением угла наклона боковых граней к вертикали уменьшается и чем больше длина сваи, тем это уменыпение существеннее.

Выполненные расчеты выявили влияние прочностных характе-

ристик грунта и длины на НДС основания сваи. Угол наклона боковых граней сваи был принят ¿--в", при длине сваи из н уменьшение <р от 30* до ю' для несвязного грунта и с от 0. 05 до о. ооз НПа для связного грунта ^-го') приводит к уменьшению зон пластических деформаций в 14. 5 и 18 раз соответственно. С увеличением ь от 2 до 4 м площадь зон пластических деФормаций для несвязного грунта (<р= 30е) уменьшается в 3. 4 раза, а для связного грунта у>-го°, с-о. 025 НПа) - в 6 раз.

Анализ результатов численных исследований показал существенное влияние глубины залегания Ь, и мощности слабого слоя

»

Ь,, соотношения деФориапионных характеристик слоев п неоднородного основания на НДС основания сваи.

Результаты исследований свидетельствуют, что зарождение зон пластических деформаций в двухслойном основании при ь=2-4н происходит у боковой поверхности и у острия сваи. С ростон нагрузки на сваю при залегании слабого слоя 1а, -I происходит смыкание пластических зон в основании на расстоянии о. 5Ь-Ь от острия.

С увеличением глубины залегания слабого слоя Ь,. уменьшением его мощности Ь, и соотношения деформационных характеристик слоев глубина развития зон и соотношение площадей зон пластических деформаций снижается, стремясь к некоторой постоянной величине (рис. 4).

В пятой главе приводится инженерный метод расчета осадок упругопластических оснований фундаментов из одиночных4 пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах (котлованах) со слабым подстилающим слоем и дается сравнение экспериментальных и рас-, четных данных.

экспериментальными и численными исследованиями установлено. что осадка упругопластических оснований свайных фундаментов зависит от следующих Факторов

{(Р. ъ, п. ь,. ь,. с.у>. ^ ,

(1)

Рис. Изменение отношения плошадеи зон пластических деформаций слоев в зависимости от п (а); ъ,. <«1 с ростом нагрузки

- 17 -

где Р - вертикальная нагрузка;

п=Е, /Е, - соотношение деформационных характеРйетюс слоев; ь - длина сваи;

. ь, - глубина залегания и мощность слабого слоя; У>. С - угол внутреннего трения и спепления грунта; I - удельный вес и коэффициент Пуассона.

Учет влияния каждого Фактора на изменение осадки «¡&яесо-образно вести согласно теории размерностей и поаобйЯ Теорема),. позволяющей всякие Физические соотношения шзмер-ныни величинами представить как соотношения между №з$э£йяерны-ми параметрами. Применение безразмерных параметров Уменьшает число.перененных и дает возможность сопоставления -й «5обшения результатов.

Численный анализ НДС оснований проводился -ййя верхнего плотного слоя грунта при Е^ ~го нпа. 3. у- 13 кЯ/м?

для слабого слоя - при % -о. з, ^пв кН/м! Если принять эта; характеристики постоянными, то получим следующую зависимость 5 безразмерных комплексах

где

Исследование НДС оснований свайных фундаментов в зависимости от различных Факторов позволяет получить многофакторное уравнение. На основе регрессионного анализа с использованием многофакторных (линейной и степенной) моделей составлена программа; позволяющая получить Формулу, учитывающую влияние основных Факторов на развитие осадки. Программа нмеет обращение к научному пакету прикладных программ ЭЗР и реализована на машине -ЕС-1045.

По результатам численного анализа с использованием полученных 47- комплексов я разработанной программы была получена многофакторная степенная зависимость для определения осадки

упругопластических основании фундаментов из одиночных пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах со слабым подстилают« слоем:

(?) ■ -.к

S-- 0.252 » ^агт (3)

'Г/ '\тг/

Проведенный анализ влияния прочностных характеристик грунта на развитие осадки фундаментов из одиночных пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах позволил получить формулу

Р^-К

s= 1-вт"10 • —шгяш» - (4>

L ■ tp ■ с

го-fi-^j

где К" —*---(5)

E-D.91

Формулы (3.4) получены на основании проведенного численного исследования влияния следующих характеристик: для верхнего плотного слоя Ei=20 МПа; 20*. 30*; Q=o. 001.0.025.0. 05 ИПа;

-О. 3; -18 кн/н'; для слабого слоя Щ-г, 4 МПа; ft гбГ 10*; Ct = 0.7 ИПа; i, =0. 3; у, =18 кн/к*; h, /L-h, /L-О. 5. l. 0.2. О; Ь-г. 3.4 м.

Для удобства расчета оснований по деформациям с использованием зависимостей (3.4) составлены номограммы, одна из которых приведена на рис. 5.

Достоверность принятой упругопластической модели опенена в результате сравнения экс:->риментальных значений осадок, вертикальных перемещений и контактных напряжений в активной зоне фундаментов из одиночных пирамидальный свай в вытрамбованных скважинах с аналогичными, полученными ЛКЭ. Подтверждена допус-тиность принятой упругопластической модели для неоднородных оснований. которая позволяет с точностью ю-15/. определять осадки и НДС оснований.

По результатам экспериментально-теоретических исследований можно сделать следующие основные выводы.

к. Л> МО -

........ ■ • | • '

V вл агы в

,сЛ=. 0.252-■

¿¡.аш^чт^ит

(77 ■ V_

Рис. 5.

Номограмма определен»« осадок упругоплвстичветгх оснований гаайннх фунлаюёнтов в витранбожнннх готлсгванах со слабым подстихающим сяоеи.

- го -

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Результаты лабораторных и: полевых экспериментальных исследований в неоднородны.; грунтах: показали, что осадка и несущая способность Фундаментов из одиночных пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах (котлованах), характер распределения вертикальных напряжений и деформаций-в активной зоне зависят от мощности слоев и их взаимного расположения. Установлено. что расположение слабого сдоя мощностью ь*=ь на расстоянии от острия свайного Фундамента равном длине сваи (1ч.) и ниже не приводит к существенному изменению величины его осадки и несушей способности.

2. Анализ изменения плотности грунта, выполненный рентгенографическим методом, подтверждает одновременное существование зон уплотнения и разуплотнения грунта в основании пирамидальной сваи при погружении и последующем испытании на вертикальную нагрузку. Установлен Факт доуплатнения основания под действием упругих сия отпора грунта, направленных снизу вверх, возникающих при снятии первых ступеней нагрузок на сваи. Указанная особенность деформирования основания обуславливает линейную зависимость обратной ветви кривой "осадка-давление" в большой-диапазоне снимаемы? нагрузок.

3. При изготовлении фундаментов из одиночных пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах (котлованах) образуется уплотненная зона грунта, наксимальная- аирива- зоны уплотнения наблюдается в области среднего сечения, и: сйстаааяет примерно 4<1ер. а глубина в области острия - гйср.

Проведенными исследованиями установлено, что угол внутреннего трения грунта уплотненной зоны увеличивается в среднем по зоне на 2* -з! удельное спепление - в 1.17 -1. 9 раза, модуль деформации - в 1.23 -г. 45 раза по сравнению с характеристиками грунта природного сложения.

4. проведенный численный анализ на основе использования

упругопластической модели позволил исследовать влияние различных Факторов на изменение напряженно-деФорнированного состояния оснований фундаментов из одиночных пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах:

- установлена существенная зависимость величины сопротивления п осадки от длины и угла наклона боковых граней сваи;

I

- выявлено существенное влияние на НДС прочностных и Формапионных характеристик грунтов;

- проанализировано существенное влияние глубины залегания слабого слоя Ь,. его толщины . соотношения деформационных характеристик слоев п=Е, /Е, и длины Ь свай на НДС.

5. На основе регрессионного анализа с использованием многофакторной степенной и линейной ноделей разработана программа для обработки результатов экспериментальных и численных исследований опенки влияния различных факторов на НДС оснований.

Полученные результаты влияния различных Факторов на НДС основанк.. фундаментов из одиночных пирамидальных свай в вытрамбованных скважинах (котлованах) обобщены по теории размерностей и подобия, с поношыэ разработанной программы получены Формулы ' для определения осадок фунданентов из одиночных пиранидальных свай в вытрамбованных скважинах.

Разработан инженерный метод расчета упругопластических оснований Фундаментов из одиночных пиранидальных свай в вытрамбованных скважинах (котлованах) со слабым подстилающим слоем по деформациям. Для практического использования полученных результатов построена номограмма.

6. Сопоставление результатов экспериментальных и теоретических исследований в неоднородных грунтовых напластованиях показало допустимость использования принятой упругопластической модели для расчета НДС оснований фундаментов из одиночных свай в вытрамбованных скважинах.(котлованах).

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих статьях:

- 22 -

1. Пилягин А. К I Гвтшсов В. Е,. Вукенбаев А. Б. Рентгенографический метод исследования дефорнапий оснований при вивтам-повке //Совершенствование к внедрение фундаментов на глубинно-уплотненном основании: Тез. докл. зон. коф. - ДНТП. - Пенза. -1989. - с. 12-14.

г. Пилягин А. В., вукенбаев А. Б. К вопросу разработки инженерных методов расчета осадок упругопластичееких основания фундаментов // Карийский политехнический институт.- иошкар-ола. - 1990. - Лео. в ВНИШПШ. Ы10000705 от 28 мая 1990.- т с.

3. Бартоломей А. А.. вукенбаев А. Б фундаменты в вытрамбованных котлованах в грунтах со слабым подстилающим сдоем // тез. докл. 4 нежа. кокф. : По проблемам свайного фундаменто-строения. - Саратов. 1994.- с. 14-17.

ЛР Н020302 от 28. 11. 91 Г. плд Н2018 от 5. 10. 94 Г. Подпис ано к печати 2. 11. 94 г. Формат 60x84/1 б. Усл. печ. л. 1.0. Печать офсетная (ротапринт). Тирах 100 экз. заказ Н1318.

отдел оперативной полиграфии Нарийского политех, института им. .V Н. Горького 424006. г. Йошкар-Ола. пер. Панфилова. 17.