автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Обоснование методов устройства сооружений осушительных систем на торфяных грунтах

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 624.131;626.01;626.823;631.62

СИЛКИН Александр Михайлович

ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ УСТРОЙСТВА СООРУЖЕНИЙ ОСУШИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА ТОРФЯНЫХ ГРУНТАХ

Специальность 05.23.07 - гидротехническое и мелиоративное строительство. 06.01.02 - мелиорация и орошаемое земледелие

ДОКЛАД

о научных работах на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного знамени гидромелиоративном институте (МГМИ)

Официальные оппоненты - Доктор технических наук,профессор

И.С. Румянцев

Академик РАСХН,доктор технических наук,профессор Б.С. Маслов Доктор технических наук,профессор Л.С. Амарян

Ведущая организация - П.О. "Совинтервод"

Защита состоится " M^CH-V 1992 года

/

в/о час. на заседании специализированного Совета Д.120.16.01 в МГМИ по адресу: 127550 Москва, ул. Прянишникова,19, МГМИ, ауц. I/20I

С научным докладом можно ознакомиться в библиотеке МГМИ

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу МГМИ, ученому секретарю.

Телефон для справок: 976-06-92 Научный доклад разослан

-/г- ¡yL < с"> 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета профессор, кацдидат технических наук

Р.И. Берген

| Актуатаность^ Мелиоративный фонд только Нечерноземной зоны Рос-:сии роставляет 10,8 млн.га,из которых 8 млн.га - сельскохозяйственные —:угодья. И» них около 3 млн.га составляют низинные торфяники.Если учесть что осушаемые низинные торфяники даст,как правило,высокие и устойчивые урожаи,то становится ясно,какой большой резерв для сельскохозяйственного производства заключается в освоении болот - низиннных торфяников.

Вопросами устройства гидромелиоративных систем на торфах,изучением свойств торфов для этих целей,а также как оснований различных сооружений другого назначения занимались многие как советский,так и зарубежные исследователи - С.Аверьянов,Л.С.Амарян,Г.И,Афанасик,Е.Г.Базик А.Д.Брудастов,И.И.Вихляев,А.И.Голованов,Б.И.Далматов,Э.М.Добров, П.А. Дрозд,А.Д.Дубах,И.Е.Евгеньев,В. Н. Заяц,В.Ы.Зубец,К.З.Иванов,А. И.Ивиц-кий, В.Д.Казарновский,Н.П.Коваленко,П. В. Ковш,Е. А. Коновалов, А.'С. Королев,

A.Н.Костяков,С.С.Корчунов,Э. К. Кузахметова,Л.И.Кузнецова.Н.П.Кузнецова,

B.А.Кукушкин,А.И.Кутаис,И. И.Леонович,И.И.Лиштван,К.П.Лунцин,Е.С.Ыарков Б.С.Маслов,В.А.Миронов,В.$.Митин,Н.Н.Морареску|,А.И.Мурашко,В.И.НеррноЕ Ю.Н.Никольский,А.Ф.Печкуров,А.Г.Полуновский,В.В.Рождественский,В.П. Сельченок,А.И.Сергеев,В.А.Соболевский,У.Х.Томберг,А.А.Ткаченко,В.Я. Черненок,П.К.Черник,В.В.Шабанов,В.Ф.Шебеко,Ц.Н.Шкинкис,Г.Д.Эркин,В.Н. Яромко.У.7. АсСсипз, £Р А/алгаАал, ХА/.йи^га, 4. МасРа.г&мс^ ММе-&с/гег Ъ.Schroe.deг, МкА'Ааг и многие другие.

За последние годы технический уровень гидромелиоративных систем значительно возрос.Однако техническая политика в осушении земель заслуживает более серьезного внимания.так как достаточно большая часть осушительных систем построена с серьезными просчетами,допущенными как при проектировании,так и при строительстве.Одни просчеты,очевидно, следует объяснить субъективными,а другие - объективными причинами^.

К субъективным причинам относится,отказ от строительства сооружений на каналах осушительных систем в целях снижения сметной стоимости их строительства; к объективным причинам - недостаточная изученность физико-механических свойств торфов,и как следствие - отсутствие конструкций и методов устройства сооружений,предназначенных для работы на торфяных грунтах.Но нельзя построить совершеннуп гидромелиоративную систему без достаточного количества комплекса различных сооружений, таких,как регуляторы,переезды и .т.п.на её каналах.Перенос сооружений за пределы торфяного основания на минеральный грунт,такте,как и отказ от их строительства сникает качество систем в целом.Попытки строить сооружения на естественном торфяном основании не увенчивались успехом: сооружения теряли свою устойчивость.

Недостаточной изученностью физико-механических свойств торфов Си залежей в целом) объясняется и устройство неоправданно разреженной, в одних случаях,« неоправданно сгущенной, в других случаях,дренажной сети.Неоправданно разреженная дренажная сеть приводит к недоосушению земель,а неоправданно сгущенная - к переосушенип земель,интенсивной сработке торфа, завышение стоимости осушительной системы.Недостаточно* изученностью свойств торфов,а также недостаточным объемом изысканий торфяных массивов можно объяснить и случаи появления обратных уклонов закрытых дрен и коллекторов.

'Предлагаемая внимании работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Московского ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративного института (МПШ) и является частью общегосударственной научно-технической программы 0.52.01. "Создать и внедрить высокопроизводительные мелиоративные системы и технологические процессы их строительства .повысить эффективность использования мелиорируемых земель и водных ресурсов",утвержденной постановлением Государственного Комитета СССР по науке и технике на 1966...1990гг.

Целью работы является обоснование методов устройства сооружений осушительных систем на торфяных грунтах.

Для достижения цели было выполнено следующее:

1.-обобщен опыт проектирования и строительства сооружений осушительных систем на торфяных грунтах;

2.-обобщены имеющиеся в научно-технической литературе результаты проведенных исследовании физико-механических свойств торфов;

3.-разработаны конструкции приборов для лабораторных исследований физико-механических свойств торфов;

4.-разработаны оборудование и методика исследований физико-механических свойств торфов (и залежей в целом) в натурных полевых условиях;

5.-изучены основные физико-механические свойства торфов;

6.-разработаны принципы,конструкции и методы устройства ГТС осушительных систем на торфяных грунтах;

7.-разработаны методы расчета осадоХ сооружений,устраиваемых на грунтовых подушках и на естественном торфяном основании;

8.-построены и исследованы экспериментальные и производственные сооружения предложенных конструкций и по предложенным методам;

9.-разработана методика проектирования дренажной сети,включащая:мето-дику выделения в торфяном массиве квазиоднородных участков по водопроницаемости; методику определения расчетных значений вертикальных и горизонтальных коэффициентов фильтрации для определения междренного рас-стояния;рекомендации по горизонтальному и вертикальному расположению дренажа и по расчету междренного расстояния с учетом анизотропности тор фов.

Объекты исследований - низинные залежи тотфа,расположенные в Московской (поймы рек Яхромы,Дубны и Пры).Мурманской и Рязанской областях.часть исследований фильтрационных свойств торфов выполнена на опытно-производственном участке кафедры Мелиорации МГМИ (Минская область Белоруси).

Все исследования проводились в период с 1960 по 1991 гг. под руководством и непосредственном участии автора настоящей работы.

Методика_мсдадований включает в себя как экспериментальные, так и теоретические исследования.Результаты лабораторных и полевых экспериментальных исследований физико-механических свойств торфов обрабативались методом математической статистики и многофакторного анализа,теоретические исследования торфяных оснований сооружений базировались,в основном,на методах теории упругости.Теоретические исследования фильтрационных свойств торфяных залежей базировались на методах гидромеханики с использованием приемов математического деформирования пространства.Сложение торфов исследовалось путем визуальных наблюдений.

Основным критерием оценки точности результатов теоретических исследований являлось сравнение с результатами натурных экспериментальных исследований.

Научная новизна работы заключается в следующем: I.-выявлена картина деформируемости торфов в основаниях сооружений, предложена модель торфяного основания и составлена классификация болот и торфов как оснований сооружений для целей гидромелиоративного строительства;

¿.-научно обоснована новая методика определения показателей деформируемости и прочности торфов;

3.-теоретически обоснованы новые принципы разработки'конструкций и методы расчета осадок сооружений (регуляторов,переездов и т.д.),устраиваемых на естественном торфяном основании и на грунтовых подушках обжатого сечения;

4.-обнаружено и теоретически обосновано новое свойство торфов и торфяных залежей-плановая анизотропность;

5.-научно обоснована целесообразность учета пространственной анизотропности торфов при проектировании дренажной сети;

6.-выявлен механизм образования ,так называемых,вымочек на осушаемых торфяных массивах;

7.-научно обоснованы и исследованы новые конструкции лабораторных приборов для изучения физико-механических свойств торфов,новые оборудования и методики исследования физико-механических свойств торфов в натурных,полевых условиях.

Пр^ктическ£я_ценность^ работы заключается в разработке и применении :

1.-новых конструкций,методов расчета осадок и методов устройства сооружений осушительных систем на торфяных грунтах,опробованных в натурных .производственных условиях,показавших достаточно высокую •надежность,при стоимости строительства их на 20...3056 ниже,чем стоимость строительства аналогичных сооружений на минеральных прочных грунтах;

2.-некоторых принципиальных положений устройства дренажной сети, повышающих надежность и эффективность осушительных систем,в частности,методики выделения в торфяном массиве квазиоднородных участков; приборов,оборудования и методики для определения расчетных значений вертикального и горизонта тьного коэффициентов фильтрации для расчета междренного расстояния; ^.гкомендаций по горизонтальному и вертикальному расположению дренажной сети и по расчету междренного расстояния с учетом анизотропности тррфов;методов ликвидации вымочек,возникающих на осушаемых торфяных массивах;

3.-новых конструкций приборов,позволяющих выявить особенности физико-механических свойств торфов и определить более достоверные 'значения показателей физико-механических свойств торфов.

Ре£лиз£ция_ра_боты. Результаты работы использованы: -при разработке проектов типовых сооружений осушительных систем в торфяных грунтах;

-при составлении проекта реконструкции Яхромской системы (1980-81гг. -при написании учебного пособия для слушателей факультетов повышения квалификации сельскохозяйственных вузов "Инженерные сооружения на осушительных системах в торфяниках" (изд."Колос",1574г.); -при написании учебного пособия "Сооружения мелиоративных систем в торфяных грунтах" для слушателей учебных заведений по повышению квалификации системы Госагропрома СССР (Агропромиздат,1986г.); -при'написании учебника для студентов гидромелиоративных ВУЗов и факультетов по специальности "гидромелиорация" - "Основания и фундаменты" (Агропромиздат,1987г.,2-е изд.);

-при написании главы 20 третьего тома - "Осушение" -Справочника по мелиорации '(Агропромиздат,1985);

-при написании пособия к СНиП 2*06.01-86 и СНиП 2.06.03-85 (Минвод-хоз СССР.В.О."Союзводпроект",1989).

. По результатам работы составлены: -Указания по расчету и устройству грунтовых подушек при строительстве гидротехнических сооружений мелиоративных систем в торфяных грунтах (1978г.);

-Рекомендации по определению фильтрационных параметров торфяных массивов Нечерноземной зоны РОрР,с учетом их осесимметричной анизот-

ропности (1978г.);

-Рекомендации по расчету осадок и устройству ГТС на естественных торфяных основаниях (1979г.);

-Рекомендации по ликвидации вымочек на осушаемых торфяниках Яхромской поймы (1979г.);

-Рекомендации по устройству оросительной сети из лотков-каналов на торфяных грунтах (1561г.);

-Рекомендации по определению осадок сооружений на торфяном и сапропелевом основаниях (1965г.);

-Рекомендации по определению параметров водопроницаемости торфяных массивов (1986г.).

Апробация £абогь1^ Основные положения и материалы настоящей работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях МГМИ в 1961-90гг.; на ХУ Республиканской межвузовской научно-техни ческой конференции,посвященной вопросам теории и практики строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений оросительных и осушительных систем,Ровно,1965г.; на 11-й конференции по вопросам мелиорации и гидротехники,Киев,1966г.; на 1У Научно-производственной конфере: ции по вопросам сельскохозяйственного строительства в Сибири,Омск, 1966г.; на Межведомственном совещении по мелиоративной гидрогеологии и инженерной геологии,Минск,1969г.; на 1-й Всесоюзной конференции по строительству на торфяных грунтах,Калинин,1972г.; Совещании специалистов в Главнечерноземводстрое,Москва,1981г.; на совещании специалистов института Мосгипроводхоз,1967г.; на совещании научных(производственных работников водохозяйственных организаций г.Потсдам (ГДР), 1976г; на научной конференции Университета- им.Вильгельма Пика,г.Рооток 'ГДР), 1981. Раз работки автора демонстриров'ались на ВДНХ СССР (нагреж-дены двумя серебряными медалями).

Результаты работы опубликованы в 52 печатных работах,в описаниях 12 изобретений к авторским свидетельствам и 14 отчетах по научно-исследовательским темам.

В основу работы положены исследования автора и исследования, проводившиеся под научным руководством и при непосредственном участии автора.

Автор приносит благодарность всем сотрудникам кафедры "Основания и фундаменты",принимавшим участие в проведении весьма трудоемких исследований и помогавшим автору в выполнении настоящей работы.

I.Существующие конструкции и методы устройства сооружений на

торфах.

При невозможности отказа от строительства или переноса сетевых сооружений за пределы торфяного массива в различных странах СНГ строят сооружения преимущественно по своим региональным проектам,стоимость сооружений,согласно которым,значительно выЬе.чем стоимость анало-

гичных сооружений,строющихся на нормальных минеральных грунтах.

_В Латвии и Эстонии при большой мощности торфа ниже дна канала его частично заменяли - до его мощности.При этом,удаляя торф, котлован в пределах водопроводящей части сооружения делали шириной по дну в 2...3 раза больше,чем ширина фундаментной плиты сооружения. На дне котлована устраивали сплошной настил из хвороста или же укладывали перпендикулярно продольной оси сооружения на расстоянии до 50 см друг от друга круглый лес диаметром до 20 см.Затем идет слой минерального грунта (своего рода грунтовая подушка) толщиной не менее 30...60 см.Выше,на гравийной подготовке толщиной 10 см,устанавливали монолитную железобетонную фундаментную плиту толщиной 10... 15 см,а уже на ней-сямо сооружение.Конструкция его такая же,как и сооружения,предназначенного для строительства на минеральных грунтах (рис.I).Соорута! ия,построенные таким образом,устойчивы,но они не индустриальны.

В _Литве_при модаости торфа ниже дна канала более 3 м сооружения вообще не строят.

В Бело£уси_ торф из основания сооружений удаляли полностью при любой мощности,т.е. устраивали сооружения на грунтовых подушках. При этом,если мощность его ниже дна канала составляла более 1м,то на подущку из минерального грунта укладывали жесткую монолитную фундаментную плиту,а уже на ней размещали само сооружение,конструкцию которого принимали такой же,как и при строительстве на минеральных грунтах.Сооружения,построенные таким образом,вполне устойчивы, осадка их незначительная и равномерная.Но,как показала,практика, сооружения,построенные на грунтовых подушках без монолитной железобетонной плиты,также устойчивы.Плита при качественном устройстве подушки не нужна.Она лишь увеличивает и без того высокую стоимость сооружения.

В Ук_£ага!е при мощности торфа ниже дна канала более 1,5 м широко применяли обычные трубчатые регуляторы,звенья водопроводязцих труб которых укладывали на разгрузочные.железобетонные плиты.Поперечное сечение водопроводящей части регулятора показано на рис.2.Здесь следует отметить,что разгрузочные плиты от статистических нагрузок торфяное основание не разгружают.Они могут сыграть положительную роль в перераспределении временных нагрузок от транспортных средств, но только при небольшой (35...60 см)толщинё дорожной насыпи над трубой.Нами для таких случаев предложено устраивать трубчатую водо-проводящуто часть сооружения на решетчатых разгрузочных плитах (а.с. № 1214821).Достаточно хорошая устойчивость таких сооружений,как показал анализ результатов их обследования,объясняется тем,что раз-

грузочные плиты были уложены на песчаную подушку толщиной не менее 1м. Мощность торфа,оставшегося под псдушкой,составляла,как правило, не более 1м.Сооружения,разгрузочные плиты которых были уложены на песчаную подушку толщиной не более 0,5 м,с мощностью торфа под ней более 1,5 м,эксплуатационную пригодность потеряли.

В России основным вариантом являлось устройство сооружений на песчаных подушках,опирающихся на минеральный грунт дна болота.Размеры подушек устанавливали исходя из трех основных условий: -максимальное напряжение,передаваемое по подошве подушки не должно превышать расчетное сопротивление грунта,на который они опираются; -зона напряжений,особенно боковых распоров,создаваемых сооружением з грунте подушки,не должна выходить га ее пределы (в противном случае вследствие деформируемости слабого грунта в подушке возникнут площадки скольжения и она потеряет свою несущую способность); -осадка сооружения за счет деформации грунта подушки и подстилающего ее грунта не должна превышать предельно допустимую осадку данного типа сооружения.

В расчетах вертикальное сечение песчаной подушки принимали трапецеидальной формы,показанной на рис.3,с наклоном боковых граней к вертикальной оси 40...45^.Сооружения на таких подушках устойчивы и имеют хорошую эксплуатационную пригодность.

В 60-х годах Росгипроводхвэом был разработан вариант устройства сооружений на предварительно уплотненном песчаной пригрузочной насыпью торфяном основании.Схема пригрузочной насыпи показана на Рис. 4.Конструкция самих сооружений такая же,как и для строительства на нормальных минеральных грунтах.Длительные наблюдения показали,что как открытые (докового типа),так и трубчатые регуляторы,построенные на предварительно уплотненном торфяном основании имеют хорошую эксплуатационную пригодность.Подробный анализ взаимодействия сооружений и предварительно уплотненных торфяных оснований произведен в /8,22,42/. Здесь следует отметить,что во всех странах СНГ при проектировании сетевых сооружений осушительных систем из-за малости напороз расчета на сдвиг и фильтрационные расчеты не производят.

Отсутствие более совершенных конструкций и методов устройства сетевых сооружений на торфах можно объяснить только-лишь недостаточным знанием физико-механических свойств торфов.

Торф в качестве естественного основания во всех регионах СНГ используют при устройстве дамб обвалования,земляных плотин и дорог. На рис.5 показаны типичные поперечные сечения дамб обвалования,построенных в поймах рек Птичь.Волма и Нага в Белоруси и находящихся в

з* Здесь и далее ссылки на опубликованные работы а втора, нумерация которых дана по списку,прилагаемому к данному докладу.

хорошем эксплуатационном состоянии.Однако из-за недостаточного знания физико-механических свойств торфов и отсутствия строительной классификации болот и торфов для целей гидромелиоративного строительства нередки случаи,когда,например,дамбы обвалования,приходили в аварийное состояние (рис.б). В /25,24,42/ приведены и другие примеры устройства насыпей на болотах,дан анализ взаимодействия насыпей и их торфяных оснований.

2.Исследования физико-механических свойств торфов» Физико-механические свойства торфов,как и минеральных грунтов, обусловлены их физическими свойствами и напряженным состоянием.

Для оценки торфов как оснований,среды и строительного материала сооружений используют все те показатели физических свойств.которые используют при 0'денке минеральных грунтов.Но,кроме того,обязательно определяют и используют еще два показателя,присущих только-торфам,-степень разложения ОЬ^ и степень зольности 2 .Вследствие своего происхождения и состава торфы по своим показателям физических свойств существенно отличаются от минеральных грунтов (табл.1).Однако до настоящего времени в подавляющем большинстве грунтовых лабораторий про-ектно-изыскательских и научно-исследовательских институтов при изучении физико-механических свойств торфов для целей мелиоративного строительства используют лабораторные приборы,полевые установки и методики,разработанные для изучения физико-механических свойств минеральных грунтов.

I.Некоторые показатели физических свойств минерального грунта и торфа.

!Суглинок 'Крупный водонасы- ! Торф с <¿1

Показатели 'текучий !щенный песок рых- !--— —.--—

! !лого сложения ! 15% ! 45%

Влажность (хг ,% 29

Плотность у ,г/см^ 1,910

Плотностьп ч

частиц ^ .г/см 2,70

Плотность сухого грунта (скелета)^ ,г/см3 1,481

Коэффициент пористости2 0,82

28 1300 ^750

1,930 1,022 1,042

2,66 1,57 1,50

1,510 0,073 0,122

0,75 20,60 11,30

2.1.Деформируемость торфов.

При изучении деформируемости торфов в лабораториях наиболее широко используют одометры (компрессионные приборы),реже-стабило-метры.По результатам одометрических испытаний установлено,что чем больше^^р ,тем меньше сжимаемость торфов.Следовательно,надо ожидать уменьшение осадки сооружений с увеличением торфов основа-

ний.Однако в натуре сооружения, построенные на торфах с высокой^Jp имеют большую осадку,чем сооружения,построенные на торфах с малой . Это объясняется тем,что в одометре торф имеет под нагрузкой только деформации сжатия, а в основаниях сооружений он может иметь как деформацию сжатия,так и деформацию бокового расширения и деформацию выдавливания. Поэтому, по результатам одоиетрических испытаний выявить фактическую картину деформируемости торфов,как оснований сооружений,нельзя. В стабилометре торф может иметь деформацию бокового расширения.Однако и по результатам стабилометрических испытаний выявить фактическую картину деформируемости торфов,как оснований сооружений,нельзя.

Торф представляет собой сплетенный из неразложившихся растительных остаткоь каркас,заполненный (в неосушаемых залежах и в осушаемых залежах нижз уровня грунтовых вод) водой и каким-то количеством гумуса.Деформир/емость торфов в основном обусловливается деформируемостью их каркаса. В одометре и стабилометре всю нагрузку воспринимает и,следовательно,деформируется каркас только в объеме испытуемого образца .диаметром,равным диаметру нагружающего штампа.Но,если учесть,что в натуре площадь торфяного массива несоизмеримо больше площади подошвы сооружения,а каркас торфов представляет собой непрерывно сплетенную пространственную (объемную) решетку,то,очевидно, в основаниях сооружений деформируется значительный объем,выходящий по размерам в плаве за пределы площади подошвы сооружений.

Учитывая изложенное выше для выявления фактической картины деформируемости торфов,как оснований сооружений,нами сконструирован прибор (а.с. * 153338),а котором можно качественно моделировать условия работы торфа в основаниях сооружений с жестким фундаментом,т.е. проводить лабораторные штамповые испытания.

В этом приборе исследовалась деформируемость торфов неосушае-мых и осушаемых залежей по трем схемам: I - по схеме одометра (обычного компрессионного прибора); II - по схеме обычных штамповых испытаний; III - по схеме штамповых испытаний,но с предварительным срезом (проре-занием тонкостенным цилиндром с остроотточенной кромкой) торфа по периметру круглого штампа.

Результаты исследований показали,что зависимости осадок штампа $ от нагрузок Р (рис.7) для всех исследуемых торфов аналогичны друг другу и до определенных значений нагрузки деформирование торфов происходит только за счет уменьшения пористости при вертикальном перемещении частиц,т.е. без бокового расширения и выдавливания.Эти нагрузки названы нами критическими сжимающими нагрузками Рс/~ .Они достаточно хорошо аппроксимируются выражением

Р-Ро-АД^ВДЪ, ш

где ?0iA и В - постоянные коэффициенты,зависящие от схемы (II или III) испытаний; -степень разлотсения торфов в долях единицы.

Зна я/jdp торфов не осушаемых, болот,по формуле (I) можно определить предельную нагрузку (вертикальное сжимающее напряжение),при которой тот или иной слой торфа в основании сооружения будет испытывать только деформацию сжатия.

Результаты исследований показали,что с увеличением/?^ и ?=COnät при испытании по схеме II так же,как и по схеме I,происходит уменьшение сжимаемости,но лишь до определенного значения MdP .после которого осадка штампа возрастает.Однако полного выдавливания исследованных торфов из-под штампа не происходило,в т.ч. и при испытании по схеме III.Определяющим фактором этого является то,что с увеличением Дс/р до 40...45% количество' каркаса (неразложившихся растительных остатков).обусловливающего прочность и деформируемость торфот.,возрастав т.

Полный анализ результатов лабораторных штамповых испытаний изложен в ( 4,7,19,22,42).

В ряде научно-исследовательских учреждений деформируемость торфов под жесткими штампами различных размеров изучали в полевых условиях. Результаты этих исследований в основном схожи и дополняют друг друга.Мы в полевых условиях изучали деформируемость торфов с помощью крупноразмерного штампа,представляющего собой специально изготовленную жесткую железобетонную плиту с размерами в плане 100 х 460 см. В основании штампа залегали торфы с <Дс!р - 25...4056.

Деформируемость торфов основания оценивали по замерам вертикальных и остаточных горизонтальных перемещений различных его точек.расположенных в плоскости вертикального центрального поперечного сечения. Вертикальные перемещения замеряли нивелированием верха плиты и головок глубинных реперов (авт.свид. # I575I0).Остаточные горизонтальные перемещения определяли (после окончания опыта и раскопок) по остаточным деформациям вертикальных "дрен" - скважин,заполненных песком.

Торфяное основание даже после- явного провала штампа остаточных боковых деформаций не имело.Каких-либо .присущих имнеральным грунтам, поверхностей скольжения в стороне от штампа и бугров выпирания торфа не обнаружено.Схематически деформируемость торфяного основания в одном из опытов показана на рис.8.

Результаты наших лабораторных и полевых штамповых испытаний,а также анализ результатов,полученных другими исследователями,позволяют деформируемость торфов под жестким штампом (фундаментом,подошвой сооружения) при постепенно (ступенями)возрастающей нагрузке разделить на четыре фазы :1 -уплотнение с перемещением твердых частиц в зоне под штампом и в стороны от него только вертикально вниз; 2 - уплотнение и срез каркаса по периметру штампа с перемещением твердых частиц

только вертикально вниз; 3 - катастрофический срез каркаса,выдавливание из него в зоне находящейся под штампом,вместе с водой гумуса и его боковое расширение,но с продолжающимся уплотнением; 4 -разрушение каркаса и частичное или полное выдавливание его из-под штампа.

Картина деформируемости под жестким штампом у всех торфов одинакова.Каждой фазе соответствует определенный интервал нагрузок, зависящий от физического состояния торфов.С ростомДоЬ интервалы нагрузок,соответствующие тем или иным фазам,уменьшаются.Некоторые фазы могут быть совершенно незаметны или отсутствовать.Это зависит и от соотношения размеров штампа и мощности торфов в его основании.Но при любых,практически,соотношениях до степени разложения 45% торфы неосушаемых болот даже при баснословно больших нагрузкахдля них под жесткими штампами четвертой фазы деформирования не имеют.Осадка крупноразмерною штампа на всех имеющихся стадиях деформирования, при постепенно возрастающей равномерно распределенной нагрузке.равномерная. Поэтому,еел>! залежь не пнистая,при устройстве сооружений или их частей с жестким фундаментом на торфяных основаниях можно допускать все три возможные фазы деформирования.Задача заключается лишь в том,чтобы правильно определить расчетные показатели деформируемости торфов,необходимых при прогнозировании осадки сооружений или их частей.

Основными показателями деформируемости торфов в основаниях сооружений,как и всех других грунтов,являются модуль общей деформации В■ и коэффициент Пуассона 6 (коэффициент бокового расширения). В Г42,44,4б^ произведен анализ существующих методов определения £ и л0" и даны рекомендации по определению их значений.Наиболее достоверные значения Е «очевидно,получаются по результатам испытаний в полевых условиях с помощью применяемого нами крупноразмерного штампа, размеры которого сопоставимы с натурными размерами подошвы сетевых сооружений.Наиболее близко эти значения Е совпадают со значениями , получаемыми по результатам лабораторных испытаний в стабилометрах.но при условии одометрических испытаний.С целью ускорения испытаний,не снижая достоверности,нами сконструирован релаксационный стабилометр (а.с. №566165) и рекомендованы формулы для определения значений Е

Ь ~(6г,С. -2-д'бу.ШбгЛ , (3)

где - установившееся после релаксации боковое напряжение при

¿ -й ступени сжатия образца,МПа; - то же,осевое (вертикаль-

ное) напряжение,Ша; ¿г.ь -относительная линейная осевая (продольная) деформация при заданной £ -й ступени сжатия испытуемого образца.

Результаты испытаний з релаксационном стабилометре образцов торфов высотой 17,5 см и дишетром 8,74 см также,как и штамповые испытания показали,что при осевых напряжениях меньше критических сжимающих нагрузок ( б? I < Рсг ),торф практически не имеет бокового расширения.

Анализ результатов лабораторных и полевых испытаний деформируемости торфов позволил предложить модель торфяного основания [42]» 2.¡^Прочность торфов.

Прочность торфов,как и деформируемость,обусловлена прочностью каркаса.До настоящего времени прочность торфов как оснований фундаментов сооружений оценивается предельным сопротивлением сдвигу £Г Показателями прочности торфов при этом,как и минеральных грунтов считают угол внутреннего тренил V и удельное сцепление С . При расчете прочности,устойчивости торфяных залежей в основаклях насыпей, особенна при поперечных уклонах минерального дна болота,вероятно оценка по С допустима.Тем более,что при поперечном уклоне минерального дна болота потеря устойчивости торфяной залежи в основании насыпи при ее сползании в сторону уклона дна происходит с образованием бугра выпирания.Оценка прочности торфов как оснований сетевых железобетонных сооружений осушительных систем по "С не соответствует реальной картине их деформируемости.Теоретически следует считать,что торф в основаниях жестких фундаментов разрушается в четвертой фазе деформирования. Практически уже в третьей фазе деформирования торфяная залежь теряет свою несущую способность.Однако при использовании торфов залежи в качестве естественного основания сооружения вполне допустима и третья фаза деформирования.Это положение подтверждено экспериментальным и производственным строительством.При оценке несущей способности торфяной залежи с точки зрения проходимости строительных и мелиоративных машин третья фаза деформируемости недопустима.Проходимоск машин в зависимости от вида,формы и размеров опорной поверхности движителя может быть утрачена уже во второй фазе деформирования.

Учитывая картину деформируемости и характер разрушения торфов под жесткими штампами их прочность с то*&и зрения проходимости машин и несущей способности основания следует оценивать,используя известную формулу ,Лс+Вс(и/л)> (4)

где Ртрх - несущая способность торфов залежи,Ша; Да -сопротивление торфа сжатию в объеме.расположенном под штампом и ограниченном вертикальной поверхностью,проходящей по периметру штампа,Ша; Вс -сопротивление торфа срезу по периметру штампа,МН/м; Ц -периметр штампа, м ; -Я -площадь штампа, м*".

Зта формула наиболее полно отображает физическую сущность деформирования торфов,а Лс и Ос являются показателями прочности торфов. Нами разработана и обоснована методика определения этих показателей, основанная на результатах испытания образцов - близнецов торфа в упомянутом выше приборе (а.с. * 153338),она достаточно подробно описана в [17,22,42].

2.3.Напряженное состояние торфов _в основаниях _соо£ужений.

В какой фазе будет деформироваться тот или иной торф залежи как естественное основание сооружения зависит от напряженного состояния. Исследуя деформируемость торфов под жестким крупноразмерным штампом мы изучали и напряженное состояние,используя для этого датчики напряжений на тензорезисторах) конструкции Д.С.Баранова и Ю.Н.Мурэенко.

В процессе экспериментов замерялись как общие,так и поровые напряжения. Всего было проведено 8 экспериментов,в каждом эксперименте нагрузка передавалась пятью ступенями. Каждая ступень нагрузки действовала от 6 до 144 ч.Общее число измерений напряжений составило несколько тысяч.

Замеры вертикальных и горизонтальных нормальных напряжений подтвердили,что исследуемые торфы { Дс/р до 40% при прикладываемых нагрузках до 0,1 Ша) бокового расширения не имеют.Они обладают распределительной способностью,даже большей,чем минеральные грунты. Об этом,в частности,свидетельствуют эторы общих вертикальных напряжений,показанные на рис.9.

Обработка и анализ результатов измерений позволили предложить формулу для определения вертикальных эффективных напряжений (э^г в любых точках торфяного основания,лежащих на вертикальной оси,проходящей через центр подошвы прямоугольного фундамента сооружения. Она имеет вид ^г = Ре"в (5)

где Р -среднее контактное напряжение по подошве фундамента сооружения (внешняя нагрузка),МПа; М -фактор глубины расположения рассматриваемой точки, М =0,1 ( 2 - 0,74)2; 2 -глубина расположения рассматриваемой точки (расстояние по вертикали от подошвы фундамента сооружения до точки),см ; И/-фактор времени действия нагрузки, // = (0,0034 + 0,56 t , 1/ч; -время действия нагрузки ч ; е -основание натуральных логарифмов, & =2,72.

Более подробно результаты исследования изложены в (30,31,42}.

2.4^одопрошцаемость торфов и мрфяных залежей.

При малых значениях ^¿р "по водопроницаемости торфы неосушае-

мых болот приближаются к пескам,при высоких - к глинам.Водопроницаемость одного и того жн торфа существенно уйеньшается при его уплотнении. Наиболее интенсивно уменьшается водопроницаемость при небольших уплотняющих напряжениях.Например,при напряжениях,возникающих в процессе осушения торфяных залежей вследствие понижения уровня грунтовых вод,водопроницаемость торфов уменьшается в несколько раз (& 10 и более).Для качественного проектирования осушительных систем важное значение имеет правильная оценка водопроницаемости торфов и залежей в целом.

Давно известно,что торфы,как и ряд других грунтов,имеют различную водопроницаемость в вертикальном и горизонтальном направлениях, т.е. они обладают фильтрационной анизотропностью.характеризуемой показателем анизотропности Л-=1]Ка / Ку ( ^у -коэффициент фильтрации в горизонтальном направлении, Кг -то же,в вертикальном направлении). В процессе осушения при общем снижении фильтрационной способности торфов их анизотропность увеличивается:коэффициент фильтрации в вертикальном направлении становится в 2...6 раз ( и более) выше.чем в горизонтальном направлении.Это явление,имеющее важное значение при проектировании осушительных систем,мы объясняем изменением характера сложения торфов /427«

Основываясь на знании условий образования и сложения торфов было сделано предположение ¡22],что торфы имеют не только"вертикальную",но и "горизонтальную" (плановую) анизотропию.При этом в плане существуют направления с максимальной и минимальной водопроницаемостями.Это предположение основывалось на следующих теоретических соображениях.

Растения торфообразователи,отмирая укладываются горизонтально под действием ветра,преимущественно по его господствующему направлению Представим,что стволы (стебли) растений торфообразователей - это гладкие цилиндры,которые под действием ветра после отмирания все были уложены строго в одну сторону.И так происходило все время.

В этом случае нетрудно увидеть,что торф будет водопроницаемым только вдоль "стволов".Однако в течение года ветер дует в разных направлениях^ стебли растений торфообразователей по своей форме не одинаковы и,далеко,не гладкие цилиндры.Поэтому стебли растений укладываются не строго в одном направлении,но,преимущественно,по господствующему направлению ветров.Поэтому торф водопроницаем во всех направлениях,™ максимальную водопроницаемость он имеет по господствующему направлению ветров.При этом, в господствующем направлении ( по ветру) водопроницаемость выке.чем в противоположном (против ветра) направлении.Объясняется эта особенность строением (формой) растений торфообразователей и их положением относительно направления движения воды.Вполне очевидно,что гидравлические сопротивления при движении воды "от корня к вершине" растения будут меньше,чем при движении "от

вершины к корни".

С целью проверки этого предположения нами был сконструирован прибор (а.с. # 652266).позволяющий исследовать водопроницаемость торфов в трех ортогональных направлениях по результатам испытания одного и того же образца.При этом плотность сложения образца торфа в процессе опыта может быть изменена.Результаты испытаний образцов различных видов торфов подтвердили правильность нашего предположения и теоретического обоснования наличия плановой анизотропии торфов и интенсивности снижения водопроницаемости.Интенсивность снижения водопроницаемости с увеличением плотности сложения торфов идет,как показано на рис.10,экспоненциально.

Полно оценить свойства торфов,кап и других видов грунтов,и прогнозировать их изменение можно лишь при правильном сочетании лабо-ратор\ ых и полевых исследований.

В практике исследований водопроницаемости грунтов в полевых условиях чаще всего используют метод длительной откачки воды из скважины с постоянным дебитом и метод восстановления уровня воды в скважине после кратковременной ,но интенсивной откачки.Последний метод называют полевым экспресс-методом.В полевых исследованиях мы применяли оба эти метода.

Результаты исследования водопроницаемости торфяных залежей методом длительных откачек с устройством кустов скважин подтвердили наличие у торфов (и залежей в целом) плановой анизотропии.Об этом наглядно свидетельствуют гидроизогипсы одного из кустов скважин торфяной залежи Яхромской поймы,показанные на рис. II.При этом следует отметить,что форма гидроизогипс достаточно хорошо совпадает с розой ветров,подтверждая тем самым правильность теоретического обоснования плановой,а следовательно,и пространственной анизотропии торфов.

Как видно на рис.II,торфяная залежь имеет в одном направлении максимальную водопроницаемость, а в перпендикулярном - минимальную.Эти и вертикальное направления именуют главными осями анизотропии.

Многими исследователями доказано,что движение грунтовых вод в торфах подчиняется закону Дарси.Приняв,с некоторыми допущениями, глагные оси анизотропии за геометрические оси координат (угол отклонения составляет не более 5°) .закон Дарси (уравнение движения потока постоянной плотности) для торфов как пространственно анизотропных грунтов,можно записать в виде

'V* = -К(дН/Эх); Я, *-Ку(дН/ду)-, (дн/дг), (б)

где ТГх , 'Ну и "йг -компоненты скоростей фильтрации по направлениям координатных осей X , у и 2 ; Кк, Ку, ¡¿Ъ -коэффициенты фильтра ции по направлениям координатных осей; дН/дх, дН/ду, дн/8 г -соответственно градиенты напора.

При яестком режиме фильтрации,то есть когда сжимаемостью грунтовой воды и,главное,грунта пренебрегают,с учетом уравнений движения (6),уравнение неразрывности грунтового потока

+ _0 ' (7)

ЯГ ду д2

переходит в дифференциальное уравнение установившегося движения грунтового потока (уравнение распределения напоров) в однородном анизотропном грунте.которое представляют в виде

К, (дгн/3хг) +<у (дгН/дуг]+Ъ (дг///дгг)=0 . (8)

Изменив масзтаб координат главных осей анизотропии и приняв Хф =Х -Щк7, Уф , 2,6 =2 -\jKfKz (где К -произвольная постоянная,имеющая размерность коэффигр.знта фильтрации), т.е. математически деформировав область фильтрации в анизотропном грунте,получают фиктивные грунт и грунтовый поток,для которых уравнение (8) переходит в уравнение Лапласа 1дгН/дх%)+(д2и/3^) (9)

Это говорит о том,что пьезометрический напор // фиктивного грунтового потока оказывается гармонической функцией и,следовательно ,для вычисления коэффициента фильтрации фиктивного грунта Кф = • Лу • ' можно использовать любые формулы, по лученные для вычисления коэффициента фильтрации реального изотропного жесткого (несжимаемого)грунта.Имея же Кф и зная показатели пространственной анизотропии =У*г/е/, = с/ ¿фТ/л/Ку7 можно определить коэффициенты фильтрации анизотропного реального грунта во всех трех ортогональных направлениях,т.е. по напрш лениям главных осей анизотропии — Кх', Ку, Къ

Метод длительных кустовых откачек мы рекомендуем только для определения главных направлений фильтрационной анизотропии.

Для определения коэффициентов фильтрации мы рекомендуем полевой экспресс метод,разработанный нами (а.с. .V 734538).Он позволяет определить как вертикальный,так и горизонтальный коэффициенты фильтрации,но лишь только осредненный горизонтальный коэффициент фильтрации Кау .А для создания экономичной осушительной сети необходимо знать значение (и направление) максимального горизонтального коэффициента фильтрации.Однако этот метод все же дает возможность запроектировать более качественную и экономичную сеть, чем с использованием ранее применявшихся методик.

Новый вариант полевого экспресс-метода основан на сравнении результатов динамики восстановления уровня воды в одной и той

же скважине,работающей сначала (после кратковременной интенсивной от-качки)стенками и дном,а затем (после повторной откачки)-только дном. Вывод, формул для расчета вертикального коэффициента фильтрации и осредненного горизонтального коэффициента фильтрации £ху к предложенному экспресс-методу основан на показанном выше математическом деформировании области фильтрации в прискважинной зоне.В качестве основной исходной формулы взята формула А.А.Зиверта." Для фиктивного грунта эта формула имеет вид гг . >

(10)

где К<р -коэффициент фильтрации фиктивного изотрипного грунта,м/с;

'Ср -фиктивный радиус скважины в фиктивном грунте ,м ; Нф -глубина скважины ниже уровня грунтовых вод,м ; ?<р -интенсивность восстановлена уровня воды в фиктивной скважине с притоком^грунтовой воды через ее стенки и дно, У? (£¡>,4 /¿¿¿УЗу/д^^С ; и -

соответственно глубина понижения уровня воды в скважине сразу же после окончания откачки ( ^ =0) и в момент в процессе восстановления,м.

Для изменения масштаба координат главной вертикальной и осред-ненной горизонтальной осей анизотропии в качестве произвольной йосто-янной К принят вертикальный коэффициент фильтрации .Тогда го-

ризонтальная координата в фиктивном грунте Хф /Кху , а

вертикальная 2ф - НуКТ/^г7 -2 .Радикал т/Кг/<хг/' принят в качестве показателя осредненной вертикальной анизотропии и обозначен 'Л .В результате все вертикальные размеры в фиктивном грунте остаются равными вертикальным линейным размерам реального анизотропного грунта.Все горизонтальные линейные размеры связаны соотношением

Хф = , а Щ^У/Л^

Учитывая полученные линейные соотношения,зная,что Л^а-и имея формулу (10),получим выражения для вычисления:

-осредненного горизонтального коэффициента фильтрации реального анизотропного грунта ^ ^ ^ ^ Ш/) у ^ ^

-вертикального коэффициента фильтрации реального анизотропного грунта Кг'Я-

(12)

где г , Я , У -то же,что и в формуле (10),но для реальной скважины в реальном анизотропном грунте.

Однако пользоваться формулами (II) и (12) можно,липь если известен показатель анизотропности Л .

Графики восстановления уровня воды в скважине в полулогарифми-

м Выведены также формулы для определения ^г и <^<у,в основу которых взята вторая формула Эркина Г.А.

ческой системе координат имеют вид пряуой.Из уравнения этой прямой

f('t) следует,что =2,3? У (2,3-постоянна.

перевода натуральллс логарифмов в десятичные).

Допустим,что в фиктивную скважину радиусом И<р в фиктивном грунте с, притоком только через дно за время поступит некоторый

объем воды ¿/^?-ф .Тогда мгновенный расход й* притока в скважину,работающую только дном,при каком-то уровне воды в скважине будет равен

йм = 2(с1 гФ ¿¡..9ф (13)

где У?? -интенсивность восстановления уровня воды в фиктивной скважине с притоком грунтовой воды только через дно.

Скважину с притоком через дно в данном случае можно приравнять по расчетным условиям притока в однородном гругте к скважине,расположенной в водонепроницаемом, грунте,но примыкающей своим дном по "плоскости" непроницаемой кровли к водопроницаемому грунту.Приток к таким скважинам для однородного изотропного фиктивного грунта вычисляют по формуле (} = г? (14)

где Л -постоянная ( $ =6,28 - для скважин с полусферическим дном ■Я =4 - с плоским дном); -глубина понижения уровня воды в скважине .

При положении уровня воды в скважине = расходы

Он и 0 будут равны.Следовательно,будут равны и правые части формул (13) и (14).Тогда получаем уравнение

4 3 Я г?> = Й- К-Р, (15)

из которого следует,что коэффициент фильтрации фиктивного однородного изотропного грунта Кф=ЬгфУ,<р/ •

где В -постоянная ( 6 = 1,15 - для скважин с полусферическим дном и Ё> =1,81 - для скважин с плоским "дном).

Приняв во внимание,что Кср = <1' кг -Я2- К„/ г,

получим ' (17)

Приравняв правые части формул (II) и (17),получим уравнение (18),репив которое.найдем показатель анизотропности торфяной залежи в рассматриваемой точке массива

где С -постоянная ( С ¿0,44 - для схзажин с полусферическим дном и С =0,69 - для скважин с плоским дном).

Многолетние полевые исследования,проведенные сначала на етз неосушаемых участках,а затем (после строительства осушительных систем) в процессе осушения,также,как и лабораторные исследования (см. рис.10).показали,что коэффициенты фильтрации /г и Мху с увеличением плотности сложения торфов залежи уменьшаются экспоненциально. Показатель вертикальной анизотропии линейно возрастает.При этом.что важно,значения показателя анизотропии,получаемые по результатам полевых исследований,мало отличается от получаемых по результатам лабораторных исследований,а Хг и £*упри существенной численной разнице,соответственно,имеют одинаковую интенсивность уменьшения.

Таким образом,зная плотность сухого, торфа ¡р^ .которая сформируется,например в процессе осутения к какому-то времени от начала действия осушительной сети,и зная начальный (до осушения) коэффздиент фильтрации Кц .значение коэффициента фильтрации на время реко-

мендуем определять по фосмуле

где -интенсивность уменьшения коэффициента фильтрации торфа с увеличением плотности его сложения, ^ --й}/*-*)/СРс/л ?

К/ и Кг -коэффициенты фильтрации при соответственно заданных плотностях сухого торфаи уЗг^д, ; 1Рс/,£ -ожидаемая в процессе осушения плотность сухого торфа; - то же,начальная (до осуше-

ния).

Более подробно методика и результаты экспериментальных и теоретических исследований водопроницаемости торфов изложены в [25,27,35, 42].

3.Строительная классификация болот и торфов.

При устройстве сооружений (регуляторов,переездов,дамб обвалования,плотин и т.п.(осушительных систем в торфяных грунтах приходится решать три основные задачи: I - выбор конструкции сооружения; 2 -определение характера к значения ожидаемой деформации торфяного основания; 3 - выбор способа производства работ.

Основой для решения этих задач служит строительная классификация болот и торфов.В научно-технической литературе и некоторых ведомственных нормативных документах к настоящему времени можно найти целый ряд строительных классификаций болот и торфов или же только торфоЕ независимо от характеристики самого болота.

Выбор конструкции сооружения,а одновременно и решение вопроса о способе производства работ так же,как и определение ожидаемой осадки сооружения,полностью зависят от деформируемости торфяного основания.

В основе больиинства ранее существовавших строительных класси-

фикаций болзт лежали недостаточно правильные,по нашему мнению, положения и факторы .например,деление болот на низинные и верховые, по микрорельефу,по растительному покрову,по ботаническому составу торфов и т.п. Они не связаны с характером деформируемости торфяного основания.Некоторые исследователи считают ,что и торфы как основания сооружений должны классифицироваться в основном по их ботаническому составу или по типу (подтипу) и группе в соответствии с их генетической классификацией.Другие исследователи справедливо считают,что ботанический состав торфов не являете* определяющим фактором.

Анализ существующих строительных классификаций болот и торфов, обоснование факторов,которые следует положить в основу строительной классификации,схема классификации достаточно подробно даны в [1,2,3,22,42].Предложенная нами классификация болот и торфов для целей гидромелиоративного строительства показана в табл.2.

4.Устройство сетевых гидротехнических сооружений.

Основываясь на результатах изучения физико-механических свойств торфов,на анализе совместной работы сооружений и их торфяных оснований,с цзлыо уменьшения стоимости строительства и обеспечения эксплуатационной надежности,нами разработаны два варианта устройства сетевых гидротехнических сооружений осушительных систем в торфяных грунтах - сооружения на грунтовых подушках "обжатого" сечения /l3,21...24,33,34,41,42} и трубчатые сооружения на естественном основании [II,22,28,31,41,42J.

^1дСооружения_на грунтовых подушках.

По подошве сетевых сооружений осушительных систем контактные напряжения не превышают 0,06 МПа.При устройстве сооружений с полным выторфовыванием на болотах I группы напряжения по подошве трапецеидальных подушек значительно меныоз расчетных сопротивлений минеральных грунтов дна болот.Эти обстоятельства,а также то,что торфы способны воспринимать некоторые боковые распоры позволили нам предложить [I3J делать подушки прямоугольного сечения с шириной равной ширине подошвы сооружения .Для более тяжелых соо-

ружений подушки можно делать с некоторым уиирением .Такие

подушки мы назвали подушками рационального и обжатого сечения.

Несущую способность таких подушек можно определить методами Б.И.Далматова или H.H.Морарескула,усовершенствованными нами [22 ,42,52}.Расчеты и натурные исследования показали,что несущая способность подушек рационального сечения всегда превышает нагрузку .передаваемую на них сетевыми сооружениями.Поэтому при проектировании сетевых сооружений на подушках рационального сечения их не-

сущую способность можно не определять.Ожидаемую осадку сооружений, устраиваемых на грунтовых подушках обычного,трапецеидального сечения (рис.2).определяют методом послойного суммирования,как осадку сооружений, устраиваемых на естественных основаниях.Для определения осадок сооружений,устраиваемых на грунтовых подушках рационального и обжатого сечения этот метод неприменим.Такие подушки явно и очевидно обладают оольшей деформируемостью .Для определения ожидаемой осадки сооружений на таких подушках необходимо знать их форму после деформирования под нагрузкой от сооружений и вдавливание (осадку) подушек в грунт минерального дна болота.

Вдавливание подушек в грунт минерального дна болота можно определить известными методами как осадку гибких фундаментов на естественном основании.Форму и размеры деформированных подушек целесообразно определять по перемещениям их различных точек,возникающим в результате действия нагрузок,передаваемых сооружениями.

Сложное взаимодействие подушек рационального и обжатого сечения с торфом не позволяет в настоящее время дать метод расчета перемещений,детально учитывающий совместное деформирование подушки,торфа и минерального дна болота.Поэтому нами были приняты следующие упрощения.

Напряженно-деформированное состояние подушки и торфа рассматривали в стадии полной стабилизации,поскольку наибольший интерес представляют максимальные перемещения и деформации.Считали,что минеральное дно болота не деформируется.Рассматривали плоскую задачу и принимали,что грунт подушки и поддерживающий ее торф деформируются линейно.Нагрузку,передаваемую на подушку сооружением,принимали равномерно распределенной.Для удобства пользовались безразмерной системой координат Х02 ,в которой единицей длины является половина ширины подушки (рис.12).

Для нахождения перемещений использовали прямой вариационный метод,в соответствии с которым выражения для безразмерных горизонтальных и. и вертикальных 7Г перемещений записывали в виде рядов с неопределенными коэффициентами Д} и

в'*- д~ ' где и<5/ -координатные функции,которые задаются в явном виде.

Функции 1!} и подбирают так,чтобы выполнялись все граничные условия,задаваемые для перемещений.

1.На границах сред (грунта подушки и торфа) перемещения равны-деформация происходит без образования разрывов и сдвигов одной среды относительно другой,то есть

-гръ

Индексы "п" и "т" обозначают соответственно грунт подушки и

торф.

2.Основание подушки - минеральное дно болота - считают недефор-мируемым,а сцепление грунта подушки и торфа с основанием - идеальным. В результате при 2 =0 всюду. =0, ¿/г =0, 1Л- =0, 2-!7=0.

3.При X »0 вследствие симметрии Ш =0.

4.Сцепление подошвы сооружения (фундамента) с грунтом подушки идеальное.Тогда при ё = Ь всюду и =0.

5.На достаточно большом расстоянии от начала координат при /хоодеформации затухают,то есть ¿¿~> 0, Ут0.

Перечисленные граничные условия по- перемещениям выполняются, если выражения перемещений Ыи принять в следующем виде

= М; ■ г5 ъи), . <зп

X £;

где = -{ _±_ ПР*

прл 1*1 >1 при /X/

Коэффициенты ^ подбирают гак,чтобы перемещения описывались нечетными функциями по X ,то есть коэффициенты -6 задаются рядом 1,3,5... .Коэффициенты "¿^ подбирают так,чтобы перемещения

V задавались четной функцией по X ,то есть задаются рядом 0,2, 4,6... .Такой выбор коэффициентов соответствует физической картине деформирования,симметричной относительно оси £??

Коэффициенты К^ и могут иметь любые значения,например заданными натуральным рядом чисел.Выбор 'перемещений в виде выражения [31] обеспечивает полноту системы координатных функций,так как сходимость вариационных методов доказана лишь для полных систем функций.

Уравнения равновесия и граничные условия по напряжениям удовлетворяются на основе принципа возможных перемещений автоматически и тем точнее,чем больше используется членов в выражениях {ЗО?.

Неопределенные коэффициенты и в выражениях перемещений [30] подбирают из условия минимума потенциальной энергии.

Потенциальная энергия системы равна работе внешних сил на заданных перемещениях.Приравнивая энергию и работу,получим выражение,исходное для записи разрешающей системы линейных уравнений.В результате для определения и В^ в рядах выражения {30} получим систему линейных уравнений.

о у 23-

где К^ и ¿у" -работа внешних сил на соответствующих перемещениях

и и 77 ; V -потенциальная энергия,равная;

\/~С1ПССМ/</х)г+ (аПГ/о1г)К ттСс/и/Лх твтГ/с/г)1//^г)+ (33)

±0,5[с!и/с/г +сПГ/с/х)2]с1кс1ус/г ,

После проведения соответствующих выкладок (интегрирования по области I и II ( .рис.12) и дифференцирования по параметрам^ иЙ^) получим систему уравнений для определения коэффициентов У?,* и б/ : первая группа уравнений

в, =о, (34)

вторая группа уравнений.

о п г->

^ /с! Я> + V В; = <5; , (35)

» «

где =1,2...,/7 .

Выражения коэффициентов приведены ниже

I . _ и"+Ч+3 Г_1___2_ + У 7

'■й^ г ^ ■ ^. / . •

(36:

А п /агТТ^Г - кгт^] X (37>

¿¿]Сг 7 .

Л[_ " 2¿у ^ у ^

I ^¿^ Г_ -гУ 1 7

о " f;

-ЪУ-угм.-

-У I Н-ХЪч)

+ ЯУ-1Гт)с Т__1 . / I

е-2Ь) аи -з^^и^тг-п ¡лрШ^1

_ Г¿¿¿"-2) (2Ц

+•/

с„ - ^

=

Ет

(39)

(40)

(41)

(42)

В формулах (36...42) С г и С г -модули сдвига соответственно для грунта подушки и торфа; £л, ^ £г Уг -модули деформации и коэффициенты бокового расширения соответственно для грунта подушки и торфа.

Для определения перемещений и и \Г вначале задают п -число в формулах (30).Далее по формулам (36...40) при заданных параметрах

Рт. л , Еп » Ет . ^п . ^г К коэффициентах /¿у , , ^ и подсчитывают коэффициенты о^ , ¿¡.^ , 6системы уравнений (34) и (35).

Заметим,что система содержит 2 п. неизвестных коэффициентов Л< , ,... , Лп', 6м бг...., Вл и 2/7 линейных уравнений для их определения.После решения системы уравнений и определения коэффициентов Л-и В^по формулам (30) подсчитывают безразмерные перемещения.

Для перехода к размерным перемещениям безразмерные перемещения умножают на половину фактической ширины подушки.

При достаточно больших числах слагаемых в формулах (30) решение задачи в итоге сводится к точному.Для практических целей расчет перемещений можно считать точным при числе слагаемых в формулах (30) 12 и более.

По изложенной выше методике рассчитаны подушки шести сооружений .которые были построены на низинных торфах (древесных и осоково-тростниковых со степенью разложения 30...50? и влажностью 400... 635%)бассейна р.Пра на землях совхоза Коробовский Шатурского района

Московской области 1Ялменская система).

Все шесть сооружений - типовые трубчатые переезды,водопроводя-щая часть которых выполнена из двух звеньев раструбных труб длиной по 5 м с внутренним диаметром 80 см.Толщина засыпки (дорожной насыпи) над водопроводящей часты) (над трубами) составляет 85 см.Ширина подушек по внешнему диаметру труб равна 96 см.Высота четырех подушек составляла 100 см,одной - 150 см и одной - 180 см.Подушки делали из местного мелкозернистого песка.

Инструментальные наблюдения за осадками сооружений и их визуальные обследования показывают,что все они находятся в хорошем состоянии.Осадка их за семь лет эксплуатации составила 2...4 см и закончилась практически в первый месяц после строительства. Каких-либо недопустимых относительных деформаций отдельных частей сооружений не обнаружено.

4.2.Сооружения на естественном торфяном основании.

Результаты изучения физико-механических свойств торфов как оснований сооружений,а также анализ устойчивости гидротехнических со,-оружений (в том числе дамб обвалования и плотин).построенных на торфяных основаниях,показали,что на неосушаемых болотах,заполненных торфами со степенью разложения до 45%,и на уже осушаемых более одного года болотах,заполненных торфами со степенью разложения до 75%,можно и целесообразно устраивать не только насыпи различного назначения,но и сетевые гидротехнические сооружения на естественном торфяном основании без какого-либо предварительного улучшения свойств торфа.

Регуляторы,трубчатые переееды и т.д.,как известно,состоят из трех основных частей:водоподводящей (понур),водопроводящей и водоот-водящей (водобой и рисберма).Однако,учитывая то,что деформируемость торфов под нагрузкой как по характеру,так и по величине отличается от деформируемости минеральных грунтов очевидно,что конструкции сооружений на естественном торфяном основании и на минеральном основании не могут быть одинаковыми.В основу конструкций таких сооружений с целью обеспечения их устойчивости должен быть положен принцип передачи равномерной нагрузки на торфяное основание каждой из трех основных частей и сведения до минимума влияния на их устойчивость друг друга.

.Водопроводящая часть трубчатого сооружения,например.должна быть выполнена в виде жесткой неразрезной железобетонной трубы.2е на заводе железобетонных изделий можно изготавливать сразу требуемой длины или же делать два эвена с выпусками арматуры или специальными закладными частями,с помощью которых на месте строительства эти два звена жестко соединяются в одно целое.Дорожная насыпь заключена в подпорные стенки,являющиеся оголовками водопроводящей трубы и жестко с ними соединяются.

Водоотводящая'и водоподводящая части могут быть выполнены типовыми, та «ими же,как и у сооружений на минеральных грунтах.

Благодаря тому,что дорожная насыпь заключена в сборные железобетонные подпорные стенки,эпюра нагрузки от нее (в поперечном сечении насыпи,то есть по оси канала) имеет прямоугольную форму.Вследствие чего осадка торфяного основания под водопроводящей частью с дорожной насыпью имеет равное по направлению оси канала значение,но свое в каждрм поперечном сечении насыпи.

В известных конструкциях осадка основания под водопроводящей частью по направлению оси канала имеет разную величину - максимум по оси дорожной насыпи и минимум по подошве откосов насыпи,то есть в начале и конце водопроводящей части.Из-за того что водопроводящая часть выполнена из отдельных звеньев труб и осадка неравномерна при устройстве этих сооружений, на есиственном торфяном основании,нить звеньев труб в вертикальной плоскости получает изломы.В результате нарушается нормальна* гидравлическая работа регулятора»целостность стыков и сооружение выходит "из строя.

В предложенной конструкции излома (рис.13) быть не может,так как эппра нагрузки имеет прямоугольную форму и,кроме того,водопроводящая часть выполнена неразрезной.Устойчивость регулятора гарантируется еще и тем,что части сооружения не связаны друт с другом и имеют каждая свою равномерно распределенную нагрузку на торфяное основание .

Нагрузка на торфяное основание под каждой частью сооружения имеет свое значение (под водоподводящей и водоотводящей - около 0,002 Ша,под водопроводящей с дорожной насыпью - до 0,05...0,06 Ша) поэтому осадка под ними будет различная.Если под водоподводящей и водоотводящей частями она составит несколько сантиметров,то под водопроводящей частью с насыпью она может достигнуть нескольких десятков сантиметров.После стабилизации основания отметки дна водопроводящей, водоподводящей и водоотводящей частей должны быть равны.Следовательно, дно котлована под водопроводящей частью должно быть сделано выше, чем под водоподводящей и водоотводящей частями,на разность ожидаемых осадок этих частей.

Строительство сооружения надо начинать с устройства водопроводящей части с дорожной насыпью*с тем,чтобы ее осадка заканчивалась в основном в строительный.период.

Принцип жесткости водопроводящей части и передачи на естественное основание равномерной нагрузки может быть положен и в основу конструкции других типов сооружений,предназначенных для строительства на торфах.

Жесткость водопроводяще{§гасти трубчатых сооружений можно обеспечить,укладывая отдельные "короткие звенья труб на жесткую неразрез-

ную железобетонную фундаментную плиту корытообразного поперечного сечения,которая монолитно соединяется с оголовкам,! - подпорными стенками.Именно с такой плитой для экспериментальной проверки были запроектированы два сооружения : трубчатый регулятор с переездом и трубчатый переезд.

Оба сооружения построены зимой (регулятор в 1973г..переезд в 1974г.) в пойме р.Дубна на торфах земель совхоза Константиновский (участок 536* га) Загорского района Московской области.

Основная часть осадки сооружений (90...95%) после доведения дорожной насыпи до проектных отметок прошла в первые два месяца. В первый период эксплуатации разность осадок сооружений составила 10... 15 см.к пятому году эксплуатации осадки по евоей величине сравнялись, достигнув 103 см.В последующем осадка сооружений практически не увеличивалась. Осадка водоподводящих и водоотводящих частей сооружений (понура и рисбермы) в среднем составила 6...7 см.

Как инструментальные,так и систематические визуальные наблюдения за сооружениями в течение семи лет показали,что они находились и находятся в хорошем состоянии и пригодны для эксплуатации.

Ожидаемое значение осадки трубчатых сооружений с звеньями труб, лежащими на жесткой железобетонной плите.целесообразно определять методом послойного суммирования по общепринятым формулам,используя результаты компрессионных испытаний образцов торфов,отобранных из шурфов или скважин в процессе изысканий.Эти формулы используют при определении как конечных осадок,так и осадок в любой момент времени после строительства до их стабилизации.При этом для определения ожидае мых конечных осадок сжимающие напряжения вычисляют по общепринятым формулам и методикам,а для определения ожидаемых осадок во времени -^по формуле (5) .Природные напряжения как в первом,так и во втором •случаях определяют по общепринятой методике.

Результаты полевых исследований деформирования торфов в основаниях крупноразмерных штампов и результаты достаточно длительных наб -людений за совместной работой экспериментальных сооружений и их естественных торфяных оснований показывают,что при обеспечении равномерного распределения нагрузки под жесткой водопроводящей (как наиболее нагруженной) частью осадку ее можно не нормировать,то есть за предельно допустимую можно принимать ту,которая определена расчетом.

Экспериментальную проверку,давшую вполне удовлетворительные результаты [43],прошли и трубчатые сооружения,водопроводящие трубы которых были уложены непосредственно на торфяное основание.Водопро-водящие трубы состояли из двух гладких,специально изготовленных,звеньев.Жесткость их обеспечивалась сваркой манжет из листового железа.

Оголовки состояли из трех,также специально изготовленных,частей, жестко соединенных сваркой закладных частей.

Разработана конструкция трубчатых сооружений (а.е.* 1361229), жесткость водопроводящей части которых (труб и оголовков)обеспечена замковыми устройствами.

Здесь следует отметить,что учитывая уменьшение водопроницаемое ти торфов в основаниях под нагрузкой от сооружений,а также относительно высокую их фильтрационную прочность .длину флютбета сетевых сооружений можно назначать только исходя из гидравлических расчетов ( с учетом ширины дорожного полотна над водопропускными трубами), а от устройства понура можно вообще отказаться.

5. Насыпи на болотах.

Одним из факторов,обеспечивающих-эксплуатационную пригодность насыпей,устраиваемых на болотах,является правильное прогнозирование очертания профиля их подземных частей.Анализ имеющихся в научно-технической литературе достатрчно больших данных о построенных на болотах дамбах обвалования и результаты наших обследований позволили дать типизацию поперечных профилей насыпей [22,423.Систематика дана по грушам и подгруппам болот (см.п.З - Классификация болот) с учетом степени разложения торфов,даны формулы для определения осадки насыпей,формулы для определения площади подземной части сечения,необходимые при подсчете объемов работ.

Осадку насыпей на болотах мы рекомендуем определять методом постепенного приближения,учитывая при этом увеличение напряжений в пределах каждого расчетного (элементарного) слоя торфов основания вследствии их большой сжимаемости.Обоснование этому предложению дано в С22,42,49].

ГрунтоЕые плотины на торфах делают распластанного профиля, выдавливания торфа из-под плотины не происходит,поэтому расчет несущей, способности -торфяного основания,как правило,не производят.Дамбы обвалования - узкопрофильные трапеции,из-под них торф может выдавливе ться.следовательно,расчет несущей способности торфяного основания дамб обвалования необходим.Рекомендуемая методика расчетов приведена в £42].

Трассы дамб обвалования и створы плотин,по возможности,следует прокладывать по местам,где минеральное дно болота не имеет поперечных уклонов.При наличии поперечных уклонов насыпь может потерять свою устойчивость из-за ее сползания в сторону уклона.Если участков с'поперечным уклоном дна болота избежать не удается,то расчет совместной устойчивости насыпи и торфяного основания необходим не толькс при устройстве дамб,но и плотин.

Расчет совместной устойчивости насыпи и торфяного основания не имеет смысла при уклоне дна болота более-критического.В этом случае насыпь обязательно сползет.В этом случае необходимо предусмотреть мероприятия по предотвращению сползания насыг.и.Таким мероприятием может быть устройство свайного поддерживающего ряда,выравнивание минерального дна при устройстве насыпи с выторфовыванием.на болотах III и 1У групп устройство каменной наброски.

Критический уклон минерального дна болота I группы ориентировочно можно принять равным 20^,если торф имеет степень разложения /\jp 45%, 15° при гфр=45...75%, 6° при /Up =75%. Для других групп болот рекомендовать значения критических уклонов из-за отсутствия данных не представляется возможным.

Дамбы обвалования и плотины могут быть разрушены из-за потери ими фильтрационной прочности вследствие образования в их теле трещин. Образование трещин может происходить из-за неравномерности осадок торфяных оснований и излишней плотности,а следовательно,и жесткости тела дамб и плотин.Вопрос этот,к сожалению,практически не изучен.

Для более быстрого ввода насыпей в эксплуатацию нередко приходится предусматривать мероприятия по ускорению их осадок.В (22,421 показаны методы ускорения осадок насыпей.Перспективным,как представляется,может быть предложенный нами метод вакуумирования с помощью иглофильтров.Эффективность этого метода обоснована нашими лабораторными исследованиями и подтверждена полевыми исследованиями Н.П.Коваленко.

На рис. 14...17 показаны некоторые типовые сечения насыпей,с мероприятиями,обеспечивающими их устойчивость и ускорение осадки.

6.Устройство дренажной сети.

6.1.Состав и объем грунтовых изысганий.

До сих пор состав и объем грунтовых изысканий,производимых на торфяных массивах для целей гидромелиоративного строительства¡остаются недостаточными.Их целесообразно проводить в три этапа.На первом этапе необходимо торфяной массив разбить на квазиоднородные участки, на втором - определить все требуемые для проектирования гидромелиоративной.системы показатели физических и физико-механических свойств торфов.При этом,естественно,грунтовые изыскания должны.быть совмещены с почвенными.На третьем этапе,который должен быть осуществлен после составления проекта размещения дренажной сети в плане,по трассе дрен и коллекторов необходимо уточнить глубины торфов залежи.

Как свидетельствуют результаты изучения свойств торфов ряда исследователе й, в том числе и наши,показатели физических и физико-механических свойств торфов тесно связаны с их степенью раэложения.Поэто-му разбивку Торфяного массива на квазиоднородные участки следует про-

изводить по степени разложения торфов <Цс!р в следующей последовательности.

На массиве в натуре закрепляют продольные и поперечные створы, расположенные через каждые 100 м и образующие сетку с квадратными ячейками. В "узлах" такой сетки производят зондировочные бурения на всю глубину торфяной залежи с выемкой кернов ненарушенного сложения через каждые 25 см.По кернам визуально определяют До/р торфов и мощность каждого слоя.Имея результаты зондировки в каждом "узле" сетки вычисляют средневзвешенное значение Дс!р по формуле

Лм** ¿4/4 ы (20)

где р -число слоев торфов залежи в -ом "узле" сетки; Дг/р^'-знаге ние степени разложения торфа ¡- -го слоя в / -ом "узле" сетки,%; А/ -мощность £ -го слоя,с ».

Имея Д^р в каждом "узле" на карте массива наносят предварительные границы квазиоднородных участков.На квазиоднородных участках с Дс!Р 2056 в 50 "узлах" £.з 100, а на участках с Дс/р > 20% в 15-ти "узлах" из 100 степень разложения торфов каждого слоя определяют в ла-боратории.По результатам лабораторного определения До/р уточняют граница квазиоднородных участков. При^^й 20% границы участков должны быть с интервалом в 5% Д</р ,а приДо'р? 20%-с интервалом в 10% Д^р Если границы участков достаточно четко не прослеживаются,то для каждого продольного и поперечного створа определяют предельную протяженность "С (м) квазиоднородного участка по формуле

<? = - (21)

где X -протяженность створа,м; 64 -среднеквадратичное отклонение Дар по створу; Дс/р,и и Дс/р,к -средневзвешенное значение степени разложения торфов залежи в начале и конце створа,соответственно,?. Если Д4р,н и Дс!р,к окажутся приблизительно одинаковыми,то <С делят на две части и ^ определяют для каждой части отдельно.

На каждом квазиоднородном участке закладывают один или несколько кустов скважин для длительных откачек,по результатам которых определяют главные направления максимальной водопроницаемости торфов залежи каждого участка и генеральные направления всего массива.

Число кустов скважин определяют по формуле

(22)

где -критерий Сгыодента;

V -коэффициент вариации (его заданные значения); -показатель точности.

Центральную скважину каждого куста следует использовать для осуществления экспресс-метода с целью определения начальных показателей водопроницаемости торфов залежи.В окрестностях центральной скважины из каждого .слоя должны быть отобраны образцы торфов ненарушенно-

го сложения для определения показателей физических и физико-механических свойств,в том числе и для испытания в названном выше фильтрационном приборе.Более подробно о составе и объеме грунтовых изысканий изложено в £22,35,42].

6.2.Расположение дренажной сети в плане.

До настоящего времени при проектировании осушительной сети дрены в плане располагают в соответствии с рельефом поверхности болота или гидроизогипсами естественного потока грунтовых вод.И в первом,и во втором вариантах не учитывают особенности водопроницаемости торфов,в частности - плановую анизотропию.

В каждой точке болота торфяная залежь имеет главные оси анизотропии.С некоторыми отклонениями они имеют свои общие направления, названные нами генеральными.

Одно из генеральных направлений показывает направление максимальной, другое-минимальной водопроницаемости торфов данного болотного массива.Для расположения дренажной сети в плане важно знать генеральное направление максимальной водопроницаемости,которое следует находить по результатам длительных кустовых откачек.С этрй целью в каждой намеченной точке болота устраивают куст скважин. Из его центральной скважины осуществляют длительную откачку воды.По результатам наблюдений за понижением уровня грунтовых вод в наблюдательных скважинах строят,вокруг каждой центральной скважины,замкнутые линии равных понижений (гидроизогипсы),представляющие собой фигуры,близкие к эллипсу.Большая ось "эллипса" показывает направление максимальной водопроницаемости (она является одной из главных осей плановой анизотропии).Шея в каждой точке болота это направление, отмеченное на топографическом, плане участка или массива,нетрудно увидеть генеральное направление максимальной водопроницаемости торфов.

Генеральное направление максимальной водопроницаемости не обязательно совпадает с линиями стекания,которые показывают направление естественного тока грунтовых вод.

Линии стекания обусловливаются классами и фазами развития мезоландшафтов.а генеральное направление с максимальной водопроницаемостью - сложением торфов,которое,в свою очередь,обусловливается, в частности,преобладающим направлением вет'.ров в период отмирания растений торфообразователей.

Если горизонтальную анизотропию торфов не учитывать,возможны неприятные последствия.Рассмотрим кратко три случая.

Метод длительных откачек осуществляют,как правило,устраивая наблюдательные скважины по какому-то одному случайному направлению.

А теперь представим,что по результатам метода длительных откачек определен коэффициент фильтрации торфов боло'тного массива именно по этому случайному направлении,которое совпало с объективно существующим, но еще неизвестным генеральным направлением минимальной водопроницаемости. Коэффициент фильтрации,найденный по этому (случайному)направле-нию,принимают за расчетный и определяют междренное расстояние.Дрены располагают по каким-то соображениям (например,параллельно горизонталям) перпендикулярно,также объективно существующему,но еще также неизвестному генеральному направлению максимальной водопроницаемости. В этом случае массив будет переосушен,так как расстояние между дренами определили по минимальному коэффициенту фильтрации и оно,следовательно является минимально возможным,а грунтовая вода пойдет к дренам с меньшими гидравлическими сопротивлениями (по направлению максимальной водопроницаемости).Но допустим ,что дрены все же расположили'перпендикулярно генеральному направлению минимальной водопроницаемости.В этом случае будет объективно повышзна стоимость осушительной сети. Однако более неприятным будет случай,когда коэффициент фильтрации случайно определвли по генеральному направлению максимальной водопроницаемости,а дрены по каким-то соображениям расположили перпендикулярнс генеральному направлению минимальной водопроницаемости.В этом случае произойдет недоосутение массива,так как расстояние между дренами определили по максимальному коэффициенту фильтрации и оно,следовательно, является максимально возможным,а кратчайший путь грунтовых вод к дре-■ нам проходит по линии наибольшего гидравлического сопротивления ( по направлению минимальной водопроницаемости).

Очевидно,осушительная сеть будет работать более эффективно,если грунтовая вода к каждой дрене будет идти по линии наименьшего гидравлического сопротивления,а такой "линией" является генеральное направление максимальной водопроницаемости торфов болотного массива.Следовательно,дрены в плане целесообразно располагать перпендикулярно этому направлению (а.с.№657114).

6.3.Вертикальное расположение дренажа _и планировка поверхности залежи

После строительства и ввода в эксплуатацию осушительной сети изменяются не только водно-физические свойства торфов,но и геометрические параметры дренажа-глубина заложения и уклон дрен. И если'В"-минеральных грунтах эти изменения невелики и существенного влияния на ра. боту дренажа не оказывают,то в торфах они настолько значительны,что дренаж или не обеспечивает нормального осушения,или совсем выходит из строя.В связи с этим рекомендуем при проектировании осушительной системы в расчеты вводить не начальные геометрические параметры,а те,которые ожидаются (сформйруютсд) в процессе осушения торфов к началу нормальной эксплуатации системы.Для этого необходимо уметь прогнозировать

изменение этих параметров.

Согласно расчетной схеме притока воды к дрене,можно считать,что она лежит на уровне грунтовых вод.Поэтому для назначения глубины ее заложения,исходя из условия требуемого понижения уровня грунтовых вод к началу нормальной эксплуатации системы,необходимо знать,на сколько уплотнятся слои торфа .расположенные выпе уровня грунтовых вод.

При назначении проектной глубины заложения дрены необходимо учитывать также* "сработку торфа".

Если изменение глубины заложения дрены в основном обусловлено уплотнением слоев торфа,расположенных выше дрены,то изменение уклона дрены - уплотнением нижележащих слоев торфа.

Уклон дрен определяют гидравлическим расчетом.При этом расчетный уклон дрен должен быть обеспечен на весь период нормальной работы осушительной системы.Однако практика мелиоративного строительства показывает,что нередки случаи,когда расчетный уклон строителями выдержан тоъ но, а в процессе эксплуатации осушительной системы в результате неравномерного уплотнения торфов под дренами отдельные дрены имеют другой, даже отрицательный уклон 'и,следовательно,теряют своп эксплуатационную пригодность.Поэтому целесообразно при проектировании дренажа назначать два уклона дрен и закрытых коллекторов:начальный (строительный) и эксплуатационный. И тот и другой не должны быть меньше минимально допустимого.

Методика назначения строительных уклонов дрен и коллекторов может быть принята следующая.Вначале гидравлическим расчетом определяют эксплуатационный уклон и линию дрены с этим уклоном наносят на геологичес кий разрез по ее трассе.Затем в характерных точках определяют значение уплотнения слоев торфа под дреной , ,¿/1^,3 и т.д. и наносят их на разрезе вверх по эксплуатационной линии дрены.Соединив полученные таким образом точки,находят строительную линию дрены ,а по ней.и строительные уклоны дрены по участкам . .¿с,г и т.д. Оптимальным является вариант,когда уклон дрены совпадает по направлению с уклоном минерального дна болота.

Так как по физико-механическим свойствам торф по глубине залежи часто бывает неодинаков,то более точно уплотнение его под дреной можнс определить по данным компрессионных испытаний образцов торфа ненарушенной структуры,отобранных послойно по глубине залежи ниже- расположения дрен.

Чтобы изменение геометрических параметров дренажа оказывало минимальное влияние на работу осушительной системы,до прокладки закрытого дренажа целесообразно проводить и,как правило,проводят предварительное осушение.Кроме того,оно способствует более быстрому "формированию" рельефа поверхности осушаемого болота за счет уплотнения торфов залежи при их осушнии.Рельеф поверхности осушаемого болота по своему общему

виду повторяет рельеф минерального дна болота.

Каь показывают расчеты и натурные .наблюдения,осадка поверхности болота интенсивно идет в первый г$>д осушения и даже не в первый год,а в первый месяц.К этому времени и формируется рельеф поверхности осушаемого болота.В последующие годы осадка поверхности болота увеличивается практически с постоянной скоростью.

Планировку поверхности осушаемых торфяных залежей,если не было предварительного осушения,целесообразно проводить не ранее,чем через месяц,но лучше через год,после устройства постоянной осушительной сети.

При прогнозировании изменения рельефа поверхности болота в результате осушения с целью проведения планировки осадку поверхности залежи определяют сложением двух величин:уменьшения глубины осушителей и уплотнен: я торфа под дренами.

Планировку поверхности осушаемого болота целесообразно делать засыпкой пониженна* мест торфом,срезаемым с повышенных мест.Планировку засыпкой пониженных мест (особенно замкнутых) минеральным грунтом следует не допускать.

Толщина таких засыпок может достигать 20...70 см.Под действием веса минерального грунта засыпки,а в процессе эксплуатации к-этому добавляется и действие нагрузки от сельскохозяйственных машин, верхние подстилающие слои торфа сильно деформируются и образуют слабоводопроницаемую "чашу".При выпадании атмосферных осадков и поливах в этих чашах скапливается ( и застаивается) вода,а сельскохозяйственные культуры от избыточного увлажнения частично или полностью погибают.Таким образом,на полях появляются так называемые технологические вымочки,то есть вымочки,образовавшиеся в результате неудачно выбранной технологии производства планировочных работ.

На осушаемых торфяниках,в первую очередь во впадинах,образуются так называемые эксплуатационные вымочки,для которых характерно наличие слабоводопроницаемой прослойки в подпахотном горизонте.Образование этой прослойки происходит в процессе эксплуатации осушаемых торфяных залежей под действием нагрузки,создаваемой,например,режущей частью плугов и движителями сельскохозяйственных машин.

В связи с возможностью,а правильнее сказать,в связи с неизбежностью появления вымочек в проекте осушительной системы в торфяных грунтах необходимо предусматривать периодические,осуществляемые в процеесё эксплуатации каждые пять лет,мероприятия по их ликвидации.

Основными мероприятиями по ликвидации вымочек могут быть глубокое рыхление или глубокая безотвальная (плоскорезами) вспашка; глубокая отвальная вспашка; нарезка щелей.Выбор мероприятия зависит в основном от глубины "залегания и мощности слабоводопроницаемого слоя.На эксплуатационных вь^очхах он залегает непосредственно под

пахотным слоем,а на технологических вымочках - непосредственно под засыпкой из минерального грунта.При залегании подопеы слабоводопроницаемого слоя до 70 см рекомендуется глубокая вспашка,до 90 см -глубокое рыхление,более 50 см - нарезка щелей с заполнением их фильтрующим материалом.

Вспашку.рыхление или нарезку щелей целесообразно проводить перпендикулярно дренам.

6.4. О расчете мездренного расстояния.

Согласно гидродинамической сетке приток грунтовой воды к дрене идет по различным направлениям.Есть линии тока с преобладанием вертикальной составляющей ,есть - с преобладанием горизонтальной составлявшей.В начале же пути,на "водоразделе" между дреками,линии тока имеют, практически,горизонтальное направлечие.Следовательно,в расчет междрен-ного расстояния надо вводить как вертикальный,гак и горизонтально коэффициенты фильтрации торфов.

Учитывая наличие плановой анизотропии,логика подсказывает,лто для определения кеждренного расстояния расчетный горизонтальный коэффициент фильтрации надо определять по направлению,перпендикулярному дренам,так как этот путь движения воды к дрене кратчайший.Следовательно,при расположении дрен перпендикулярно генеральному направлению максимальной водопроницаемости,как наиболее выгодному,по нему и необходимо определять расчетный горизонтальный коэффициент фильтрации торфов болотного массива.

При этом необходимо отметить,что за расчетный как горизонтальный,так и вертикальный коэффициент фильтрации следует брать не значения, определяемые по результатам изысканий,а прогнозируемое,то есть те,которые будут сформированы к началу нормальной эксплуатации осупи-тельной сети.

Для прогнозирования изменений коэффициентов фильтрации торфов в процессе осушения необходимо знать их начальные ( до строительства или до реконструкции дренажной сети) значения,которые определяют по результатам изучения фильтрационных свойств торфов в поле при изысканиях.При этом горизонтальный коэффициент фильтрации торфов в каком-либо заданном направлении следовало бы определить по результатам длительных кустовых откачек.Однако,из-за несохранения жесткого режима фильтрации в торфах при длительных откачках рекомендовать какую-либо формулу для этих пелей не представляется возможным.Поэтому на данном этапе исследований рекомендуется определять осредкенное значение горизонтального коэффициента фильтрации,но дрены необходимо располагать перпендикулярно генеральному направлению максимальной водопроницаемости торфов болотного массива.Тем самым предопределяется возможность некоторого переосугения,но,учитывая то,что в настоящее время преимущественно строят осудительно-увлажнительные системы,такой вариант по срав-

нению с другими более приемлем.

Начальные значения осредненного показателя анизотропности -Уу^^/^^Г7 .вертикального Лг и осредненного горизонтального коэффициентов фильтрации в окрестностях каждой скважины находят йо результатам изложенного выше полевого экспресс-метода,использовав формулы (18),(11),(12).

Начальные значения Я-н &!*у),н и Кг,н каждого участка определяют как среднее арифметическое по "формуле

П,г-{1нП>)/п , (23)

где Пуг -искомый показатель участка ( А-н,уг , , Кг,н,уг );

/^'-начальный показатель залежи в окрестностях -ой скважины ( Яш/, Х^Х/, Кг^^'); п - число скважин на участке.

Из каждого слоя торфяной залежи около всех скважин отбирают необходимое число образцов- (или монолитов) для проведения фильтрационных испытаний в названном выше приборе.Для каждого ввда торфа определяют коэффициент фильтрации во всех трех ортогональных направлениях при различных задаваемых плотностях.По результатам испытаний находят средневзвешенные значения коэффициентов фильтрации при всех задаваемых плотностях ^Д/ торфов залежи в окрестностях каждой ^ -ой скважины по формулам

К(*уи Ч] /(I(24)

«г., -(йЬг)/^(^/^.с)],

(25)

где /< -сре дна в з ве ше нн ое значение осредненного горизонтального коэффициента фильтрации в окрестностях £ -ой скважины; Кг,) -средневзвешенное значение вертикального коэффициента фильтрации в окрестностях той же скважины; -среднее значение осредненного горизонтально-

го Коэффициента фильтрации торфа о -го слоя залежи в окрестностях той.же скважины; Ис -мощность ¿-го слоя залежи; -С- число слоев залежи. _

Средние значения К(ху)ут, Для каждого квазкоднородного

участка находят по формуле,аналогичной формуле (23).

Затем строят графические зависимости -¿у. К/щ уг =

-^ОЬугР по ним находят интенсивность уменьшения горизонталь-

и/ЗЩ). у г = [л ^(^Ч^/^Ы.цл , (26)

и. вертикального г 0 ~ 1 / ~

-/> Ц- <г, Ч^Л/^Ы.цгт. , (27)

коэффициентов фильтрации.

Прогнозируемые.ожидаемые к началу нормальной эксплуатации дренажной сети,значения горизонтального и вертикального коэф-

фициентов фильтрации каждого квазиоднородного участка тор-

фяного массива следует вычислять по формуле (19).

Получив значения я >а следовательно, и значения

показателя анизотропности торфов участка ЯуЧ/**^^^Ьездренное расстояние можно рассчитывать' по. известным формулам,приведя их к условиям анизотропной среды.Для этого можно воспользоваться показанным выше приемом математического деформирования области фильтрации (поперечного сечения между двумя соседними дренами),то есть заменой реального анизотропного грунта на фиктивный изотропный. Тогда,например,формула А.Н. Костикова для определения расстояния Ь (м).чеащу дренами систематического горизонтального дренажа в однородном фиктивном изотропном грунте при безнапорном установившемся р.жиме притока грунтовых вод и глубоком залегании водоупора будет га..еть вид , и

А , Т - , С28).

* рсепИг/и^) где Кг -коэффициент фильтрации фиктивного грунта,м/сут; Я -среднее за расчетный период превышение горизонта грунтовых вод между дренами над уровнем воды в дрене,м; р -интнесивность ин-фильтрационного питания,м/сут; с/ -расчетный диаметр дрены,м. Из-за малости сС по отношению к & дрену можно не "деформировать".

Зная,что согласно математическому деформированию области фильтрации кт,„ -л«^/ , =

формула (28) для определения междренного расстояния в реальном анизотропном грунте примет вид__

Аналогично можно получить формулы для определения меддренного расстояния с учетом анизотропности торфов и для других условий работы дренажа.

7. Основные выводы.

I.Обобщение опыта проектирования,строительства и эксплуатации осушительных систем на торфяных грунтах показал,что их технический уровень за последние годы значительно возрос. Однако техническая политика в осушении земель заслуживает еще более серьезного внимания.Нередки случаи,когда из-за недостаточной изученности физико-механических свойств торфов,как оснований сооружений и отсутствия более совершенных конструкций и методов устройства сооружений на торфах, проектировщики переносят сетевые сооружения на минеральный грунт или же совсем отказываются от их строительства.Нередки случаи,когда от строительства сетевых сооружений отказываются в целях так называемой экономии.Но нельзя построить современную осушительную ситему

без достаточного количества комплекса различных сооружений,таких как регуляторы,переезды и т.п., на ее каналах.

Из-за недостаточной изученности физико-механических свойств торфов (и залежи в целом) нередки случаи устройства неоправданно разреженцой,в одних случаях, и неоправденно сгущенной в других случаях,дренажной сети.Неоправданно разреженная сеть приводит к недоосущенив земель и снижении.урожайности, а нйтравденно сгущенная - к переосушению земель,интенсивной сработке торфа и завышению стоимости строительства.Недостаточной изученностью свойств торфов,а также недостаточным объемом-изысканий торфяных массивов можно объяснить и случаи появления обратных уклонов закрытых дрен и коллекторов.

2.Анализ природы,состава и сложения торфов,анализ,имейцихся в научно-технической литературе (и собственных) результатов исследования физико-механических свойств торфов,анализ методик,приборов и оборудования,применяемых в научных,проектно-изыскательских институтах для изучения физико-механических свойств торфов,показал,что для изучения физико-механических свойств торфов необходима более научно обоснованная разработка методик,приборов и оборудования.

л.Научно обоснованы, разработаны,изготовлены и прменены новые приборы,оборудование и методики для изучения физико-механических свойств торфов и определения их показателей для целей мелиоративного строительства,научная новизна которых зарегистрирована Государственным комитетом по изобретениям и открытиям. Прибор* для лабораторных штамповых испытаний торфа на образцах (а.е.. 153388), глубинный репер (а.с. 157510); прибор для определния коэффициентов фильтрации и электроосмотической фильтрации торфов (а.с. 179516,337697); способ определения параметров грунтов (а.с.518698) стабилометр (а.с. 566165); прибор для определения фильтрационных и.консолидационных свойств грунтов (а.с. 652266); способ определения фильтрационных характеристик анизотропных грунтов (а.с. 734538).

4.Выявлена картина деформируемости торфов под жесткими штампами (фундаментами сооружений).которая существенно отличается от деформируемости минеральных грунтов,особенно на стадии разрушения, предложена механическая модель торфяного основания.Деформируемость под жесткими штампами при постепенно возрастающей нагрузке проходит четыре, стадии: 1-уплотнение с перемещением частиц в зоне, под штампов и в стороны от него только вертикально вниз;

2-уплотнение и срез каркаса,состоящего из сплетенных неразложив-шихся остатков растений торфообразователей.по примеру штампа (фундамента сооружения) с перемещением частиц только вертикально вниз;3-катастрофический срез каркаса,выдавливание из него в зоне, ненаходящейся под штампом,вместе с водой гумуса,боковое расширение с продолжающимся уплотнением;4-разрущение каркаса и частичное или полное (в зависмости от степени разложения),выдавливания торфа из-под штампа.

Образование в торфах поверхностей скольжения,присущих минеральным грунтам под жесткими фундаментами, в стадии разрушения не происходит.

5.Составлена классификация болот и торфов как оснований,сооружений для целей мелиоративного строительства.

6.Торфы по своим физико-механическим свойствам существенно отличаются от минеральных грунтов. Поэтому,методы проектирования и строительства осушительных систем на минеральных грунтах нельзя механически распространять на торфл.

7.Теоретически обоснованы новые принципы разработки конструк{дей сетевых гидротехнических сооружений,включающие жесткость водопрово-дящей части сооружения,равномерность распределения нагрузки по направлению оси канала от каждой (водопроводящей,водоподводящей,водоот-водящей)части сооружения.

Разработаны и внедрены новые конструкции трубчатых сетевых гидротехнических сооружений с переездом на естественном торфяном основании,новизна которых зарегистрирована Государственным комитетом по изобретениям и открытиям (а.с.1214821,1361229).

Еазработана методика расчета осадок сетевых гидротехнических сооружений .устраиваемых на естественном торфяном основании;разработана'. методика проектирования грунтовых подушек обжатого сечения и методика расчета осадок ГТС,устраиваемых на таких подушках.

8.Обнаружено и теоретически обосновано новое свойство торфов и торфяных залежей - плановая анизотропность. Научно обоснована и разработана методика выделения в торфяном массиве квазиоднородных участков по водопроницемости.Показана целесообразность учета пространственной анизотропности торфов при проектировании дренажной сети.Разработаны рекрмендации по горизонтальному (а.с. 657114) и вертикальному расположению дренажной сети; по расчету междренного расстояния с учетом анизотропности торфов.

9.Выявлен механизм образования вымочек на осушаемых' торфяных массивах и разработаны способы их ликвидации.

о. Предложения по дальнейшему совершенствованию осушительных систем на торфяных грунтах.

1.Разрабатывать новые конструкции лабораторных и полевых приборов и установок и методики исследований свойств торфов с учетом

их специфического прохождения, состава и сложения-

2.Интенсивнее изучать физико-механические свойства торфов с тем, чтобы более полнее установить'связь показателей..их. физикотмёхаг нических сврйств со степенью разложения,чтобы установить влияние на показатели ботанического состава.

3.Разработать достоверный полевой способ определения коэффициентов фильтрации торфов залежи в любом заданном направлении.

4.Провести теоретические и экспериментальные (на аналоговых уста-й ;вках и ЭВМ, в натурных полевых условиях) исследования влияния анизотропии торфов на эффективность работы дренажной сети,а по результатам этих исследований разрабоать методику расчета междренного расстояния.

5.Совершенствовать конструкцию сетевых гидротехнических сооружений и методику расчета осадок, в частности-разработать методику расчета осадок трубчатых сооружений,водопроводящие трубы которых укладываются непсредственно на естественное торфяное основание.

6.Изучить влияние на устойчивость насыпей их жесткости (гибкости) и уклонов минерального дна болота.

7.Совершенствовать и расширить исследования физико-механических ' свойств сапропелей,как оснований сооружений (в т.ч. дамб обвалования и дорог) осушительных систем.

Список научных трудов и изобретений.

_Печатные _ работы^

1.Вопросы устройства насыпей на болотах.Доклады ТСХА.Вып.б7, 1961.-0,44пТл.

2.Устройство насыпей на болотах.Известия ТСХА №3.1961,-1,0 п.л. ¿■.Схема строительной классификации болот и торфов.Удостоверение

'.МО Комитета по делам изобретений и открытии при Сов.Мин.СССР, 1961

4.Прибор для испытания торфа на сжатие.Доклады ТСХА.Вып.82,1962 -0,48п.л.

5.К вопросу ускорения осадки насыпей на торфяном основании.Доклады ТСХА.Вып.82.19о2.-0,25п.л.

6.Методика' определения строительного типа торфов и натурных осадок торфяного основания.Доклады ТСХА.Вып.87,1963.-О,оп.л.

7.Определение строительных свойств торфов.Известия ТСХА.!КЗ,1963 -0,7оп.л.

8.Исследования устойчивости закрытого шлюза-регулятора,построенного не глубоких торфах.Научные записки МГШ.Том ХХХ.1Э65.-0,35п.л.

9,Строительство гидротехнических сооружений на предварительно уплотненном торфяном основании.Тезисы докладов ХУ Республиканской межвузовской научно-технической конференции,посвященной вопросам теории и практики строит.и эксплуат^гидротехн.сооружений оросит, и осушит систем г.Ров^о,Украина,196о

10.О проектировании -насыпей на болотах.Материалы II конференции по вопросам мелиорации и гидротехники.-Киев,19п0Г-0,45п.л. II.О проектировании гидротехнических сооружений на торфах.Материалы 1У научно-лроизв.конференции по водохоз.строит, в Сибири .-Омск.196о.-0,5 п.л.

12. Appa.ra.iii pou.r So cLet*J-mcna tion Bu-fSe.'éín officia¿ (Ub COCfficianis aU ¿-¿а*-Ostia п. e_¿ Ja ¿a ProptiiC fciircLiíofx. e¿ec¿sootmo ifae. Indastrieitz ~ / aU

RepuiêÙ^ue. Franceise.

13.К вопросу устройства песчаных подушек при строительстве на торфах.Научные записки МГШ. Том. XXXIII. 196о-0,3 п.л. Vorricktun^ ги-т Seitimmejx. des Fi£é - bmnJtsrepuê C¿!< rations Koeff lian ten u.nc¿ ales *oe.ff¿- 2>eufícJi£anc¿

£i/z ÍC7 c¿ej- e£ektroo:mo tiíoh to Fi Ci - J>w¿scÁej pa-tesi ration . *u¡ £egeicArif¿jP /2029fC

15. Appa.ra li/s fer -Uie deicr minníion of UnCiec¿ Sta^íf

c°eff¿Ue* és Of us-тыбсШу a_noL Pajtervt Off¿ce

e£zc.troosmoi¿c />ej-rr,e.a£¿£,íy, 5 329ooe

16. ¿ppaj-ai k'<¿/~ êes-éaujiCng лге. Suom¿ - fin ¿asip¿

f¿£¿i-a¿¿on! (¡oiffCcJc-tesi ocÁ. ¿«t e&t¿roatmo Uska ■f-iCira.tions koefi-

nuerne-t Torfa. J

17.Определение несущей способности торфов.Строительство трубопроводов. jVII. 1969.-0,5п. л. 18.0 прогнозировании изменения фильтрационных свойств торфов при осушении. Материалы межведомственного совещания по мелиоративнои гидрогеологии и инженерной геологии.Вып.2-Минск,1969. 19.Деформируемость торфяных грунтов под жесткими штампами.Вып.

Строительство на торфяных грунтах (материалы к первой всесоюзной конференции по строит, на торфяных грунтах).Калинин.1Э72.-0,5п,л. 20.0 проблемах строительства на торфах.Труды МГМИ.Том ХХХ1У.Вып. "Гидравлика и гидротехнические сооружения".1973.-0,4п.л.

21.Проектирование песчаных подушек для гидротехнических сооружений на торфах.Гидротехника и мелиорация.№8,1973-0,5п.л.(соавтор Юр-ченко С.Г.).

22.Инженерные сооружения на осудительных системах в торфяниках.Изд. Колос 1974.-0,0 п.л.

23.Полевые исследования работы песчаных подушек в торфах.Труды МГШ Том XXXIX.Вып."Технология производства гидромелиоративных работ". I974.-0,2ón.л. (соавт. С.Г.Юрченко и Ю.С. Приходько).

24.Фундаменты мелиоративных сооружений в торфяных грунтах.Гидротехника и мелиорация.Вып.10Л97э-0,4п.л.(соавт. Э.П.Кондакоа, С.Г. Врченко).

25.Фильтрационная анизотропность торфяных массивов и способы ее определения.Труды МГШ.Вып. "Гидротехнические сооружения".Том.58.1978 -0,3п.л.(соав.А.Б.Бурлнов).

2Ó. вег'т Ваи S'en т.„ Meliora.tion. ,/93о 0.4S

mc/s¿>ra¿i-S'e.n ■иГ^г- tan a^f ccnc¿ íancíuTir- ПА,р (coa¿m.

rfoer!. ¿aldortas, ¿rr ¿er U¿SS# £a*i " U.MieMe

UJ,C¿ in Je*- VF FoFFan. UAfo-vfak

27.Полевой экспресс-метод определения фильтрационных параметров торфяных массивов с учетом осесимметричной анизотропности.Труды МГ»М.Вып."Строит.механ.,инженерные конструкции .Том.64, 1979.-О,2п.л.(соав.А.Б. Буранов).

28. í>yrаЛгилръп. &и oíiч- Proe-itiarurrg т., Мс&а-а&оя. /97S (соавт

vou éaw/e*-¿ы ом/ ¿fetu-s- «"<¿ м./з1 l/.MtrsJi*

cCu- i/JSSfi Г&Р //. MoWcít:

29. 2u Proß&jb&n. oía*- SeégujTg Uorfen. -Ct'cÁ. сЛ. ks'z сАл Zn-f-vr-'na.tt. on^ /п e£'osas¿<'et>S . л/але ^'■^nLintfu.'Sse 4no¿ /-«я^вл во*' &0>-

ifon. ß tíu ke.*- cu¿f //Cet&rmaoi-^ 6/¡ fcoq

U. "'i'escAc.).

30.Исследование напряженно-деформированного состояния торфяного основания.В кн."Экспериментально-теоретические исследования процеесов упругопластичного деформирования""Основания и фунда менты".Межвузовский сборник.-Новочеркасск.1980.с.104-108.-0,25п.л.(соавт.Ю.С. Приходько).

31.Строительство гидромелиоративных сооружений на глубоких торфах Мелиорация и гидротехника.№3.1981-0,Зп.л. (соавт.Ю.С.Приходько).

32.Основания и фундаменты.Учебное пособие для студентов ВУЗов ло спец. 15П-"Гидромелиорация

".-Колос.1981.-20 (0,5) п.л.(соавт.H.H.

.Н.Фролов).

33.0 расчете перемщений осесимметричной песчаной подушки в торфяных грунтах.Труды МГмИ.Вып."Гидротехнические сооружения,основания и фундаменты,инженерные конструкции".Том.69.1981(соавт. Э.П.Кондаков, С.Г.Фрченко).

34.Полевые исследования работы осесимметричных песачных подушек в торфах.Труды ЙГМИ.Сборник научных трудов "Конструкции и основания мелиоративных сооружений'.1982-0,оп.л.(соавт.С.Г.Юрченко и др*

35.Расчет коэффициентов фильтрации торфов.Гидротехника и мелиорация ^№4.1984 (соавт.А.Б. Буринов).

36. &<zrecAsLu/rjjan.si¿tee S-tcí-o¿ 'Jo*.

KBukjl Cr-ctíxxLfi^et-íjuz. cusj . Vt/i'SS-ел. ic¿. í'cA*.

ít¿it<Jtrif¿ ¿er Wct^&n _ PcJr - COwfart.íai £oSÍo{;-32 -

¿¡алд <$S5 "<L-¿u*-»'¿jsen.idha¿í¿< cA¿. , tfe&é 4. С «cfc

tí. f/aWaJ¿, y.A/i'escJre). 37.0 .возможности использования болотных грунтов в качестве естественного основания сооружений мелиоративных систем.Депонирована в ВИНИТИ №4379-83.1983.-0,3п.л.(соавт.В.Я.Жарницкий). 'Зв.Дефошируемость сапропелей в условиях трехосного сжатия.Депонирована' з ВИНИТИ № 4540-33,18ЭЗ-0,Зп.л.(соавт. В.Я.Жарницкий).

Jxßer ctie An dvr?2 А е-ТЬСеА-и-Я-^ел ßet'c&s-

von. €rc¿séoJfpaj'as»e.i&-n. (f-rcincdtu^gen. cectf Moor-

S tan do r ten. 23£>в/ gosíoies- AgJ-aj- is¿rSesijc¿<ífé£ cXt S

_ ßLJc . ßosioL; /WS С со U. Vo^eJ<J

H.J/iesrfie.)

^•^e-'cAnoßogiscAe. ^.nU kovstruit^'e. Maflmeá*,**. SejcÁ-

'bfUfnf ¿г,- W

mV. V&ba-visseASitcytZ-oijL Айв/^^ЭД ^^^

41.Гидротехнические сооружения на осудительной сети. В справочнике "Мелиорацдя и водное хозяйство".Том З-Осупенне.-М.,Агро-промиздат.1985-1,0п.л.

42.Сооружения меллоративных систем в торфяных грунтах.Учебное пособие для ЙК.-Агропромиздат. 1986-10п.л.

43.Совместная деформация трубчатых сетевых сооружений гидромелиоративных систем и их торфяных оснований.Сб.научных трудов МГШ "Совместная работа грунтовых оснований и засыпок с конструкциями гидротехнических сооружений".I9d5.-0,4n.л. (соавт.Т.В.Дуд-кина).

44.Основания' и фундаменты.Учебник для студентов высших учебных заведений по специальности "Гидромелиорация".-Агропомиздат.1987 -из 19 п.л. (соавт.H.H.¿ролов).

45.Расчет несущей способности осесимметричных грунтовых подупек

в торфах.В кн. исследования ГГС и водохозяйственных комплексов.

_ -М.Изд.МВД. 1988 |~оавт. С.И.Сахарова,).

46. Anvven c¿u*to vck> mcrzej-a ¿ft&mt'rcji&n. zw- £cá.¿¿ é ctcicj. ven.

htUchnn. . „ M¿tUor,xtLon und /,a.nd*/ir-tzoha'¿.:BtLa " 9f91 2)Z)R

fcoaß-m. //. /ViescJre. , N. f/OWakX

47.Методика определения показателей деформируемости торфов как оснований сооружений.Депонирована в ВИНИТИ №o32ö-B29.198Э(соавт%Т.В. Некрасова).

48.Взаимосвязь водонипроницаемости торфов с направлением ветров.

Сб.научных трудов МГМИ "Комплексное мелиоративное регулирование". 1989Лсоавт.А.В.Савельев). 49.Особенность проектирования сетевых гидротехнических сооружений, возводимых на болотных грунтах."Проектирование гидротехнических сооружений водохозяйственного назначения"Пособие а СНиП 2.06.01 -86,разд.3,5,6,II и СНиП 2.06.03-85,разд.4.-М.Минводхоз СССР, В/О Союзводпроект.198Э,-0,26п.л. 50.Определение совместных деформаций сооружений и оснований,сложенных болотными грунтами (торфами и сапрОпелями)."Проектирование гидротехнических сооружении водохозяйственного назначения".Пособие к СНиП 2.06.01-8о,разделы 3,5,6,11 и СНиП 2.06.03-85,раздел 4. -М.Минводхоз СССР,В/О Союзводпроекг.1989.-0,2п.л.

51.Расчет осадок фундаментов сооружений на сильносжимаемых грунтах. Депонирована в ВИНИТИ 60Ö5-B90.1990 (соавт. Т.В. Некрасова).

52.Расчет несущей способности грунтовых подушек в торфах.Мелиорация и водное хозяйство.№8.1990 .соаат.С.И.Сахарова).

Изобретения.

53.Прибор для испытания образца,преимущественно торфа на сжатие. АГс. №. 53388,1962.

54.Глубинный penep.A.c.?iIö75I0,1963.

55.Прибор для определения коэффициентов фильтрации и электроосмоти-ческои фильтрации торфов.A.c.M795IÖ,i960.

56.Прибор для определения коэффициентов фильтрации торфов.А,с.337697

57.Способ определения параметров грунтов.А.с.!i51869d,1976 (соавт. А.Б. Буринов).

58.Стабилометр.А.с.Р566165.1977. ^^

59.Прибор для определения фильтрацйРТ! консолицационных свойств грунтов. A.c..¥6522о6. 1979. (соавт.A.b.Буринов).

60.Осушительная система.А.с.г?657114.1979(соавт.А.Б.Буринов).

61.Способ определения фильтрационных характеристик анизотропных грунтов.А.с.№734538.1930 (соавт.А.Б.Буринов).

62.Гидротехническое сооружение. А. с. №1214821.1986.

63.Гидротехническое сооружение. А.с.№1361229.1987.

64.Способ определения направления ветров геологического прошлого. А.с.»1511730.1969. (соавт.А.В.Савельев,А.Б.Буринов,С.В.Долгов).

0тчеты_по на^т1но-исследовательским_темам_<вукописи2.

65.Исслёдование_устойчивостй гидротёхническйх~сооружении,построенных на глубоких торфах Яхромской поймы.1963.

66.Разработка и проверка прибора для определения коэффициента фильтрации и электроосмотическои фильтрации торфов.1965.

о7.Регулирование водного,теплового и пищевого режимов осушения торфяников, 1969(соавт.В.В.Шабанов,В.А.Клюева,В.И.Щипакин и др.).

68.Исследование фильтрационных свойств торфов поймы р.Дубны,1975.

69.Совершенствование методов проектирования гидромелиоративных систем на торфах. 1976. '■

70.'Методика гидрологических исследований торфяных массивов.для целей гидромелиоративного строительства в Нечерноземной зоне РС5СР.1977

71.Временные указания по расчету и устройству грунтовых подушек в торфяных грунтах при строительстве гидротехнических сооружений мелиоративных систем.1978.

72. Рекомендации к расчету осадок и устройству ГТС на естественных торфяных основаниях.1У79.

■ 73.Рекомендации по ликвидации вымочек на осушаемых торфяниках.Ях-ромгкой поймы.1979.

74.Исследование физико-механических свойств торфов для целей гидромелиоративного строительства в Нечерноземной зоне РСФСР.1960

75.Рекомендации по устройству оросительной сети из лотко^каналов в торфяных грунтах.1981.

76.Исследование физико-механических свойств слабых грунтов как оснований сооружений,гидромелиоративных систем.1983.

77.Рекомендации по расчету оснований насыпей (дамб обвалования,плотин и т.п.),1983.

78.Рекомендации по определению фильтрационных параметров торфяных массивов Нечерноземной зоны РСФСР с учетом их осесимметричной анизотропности.1985.

2. строшмт. тсстшш вопоти moßqm m wm птшштивт сттттет

- ! «i i «s Heocva/армые БОПОГЛЯ ооищдемые золота j ! It» И " 1 H з 1 5 M 1 4 1 * *

\ 1 к 1 1 1 1 - § ! $ 1 1 1 1 . ! $ 1 Ъ «о И 1 § Ü 1 iL III ц* S -о S § 5 S $ 8 il Oí S S* h &S! Iii« 1Ш

5onama.no лш затаенные торфам; грунт минера-льноголна ПРОЧНЫЧ бев уклона 0-45 zesoo 7S t gl<2SO ,.¿35<7 уплотнение

а й» 4575 <?00 --■ÍÜOO ¿350 у/тлотнение н боковое расширения

Т >550 - - Зыдаелиеаиив

1 С поле речными уклонами; с ПРО - >4 О-1/5 '<а5СОп, i?5Q F5 Ъ/250.. ¿ 350 уплотнение, но ызмоюен са&иг сооруи/енир

ь йопьными слонами 45 <750.L i 600 ?75 <350 Уплотнение ибокова расширение, S05V0-шем си ¿иг соорчшеаш

7bs0 - - Ьыйлваивание, ВОЪМО/РеН сйвяг соорушения

и а Бол?тя с торфяным ковром мощиостыогп, полстилаемым сяпропелями паи мааеряоь-ными иаями Бе 5 УКЛОНОВ ¡ой насыпями ивгие клвря и вылавливали, сяпролети или иаов с образованием бугров выпирания

ь с no/repQu- ными Уклонами 7>4 То ate, о увеличенный выпиранием в сто -роно пааения лна болота, мзмоцеи слвиг насыли

ш а Болота с тар <РЦНЫМ KO&POM мощностью ¿P* CQ сплавиной; грпцо&о-моиа-минные бснога Бе з уклонов До4->4 Дйнныо 4пя систематизации тцутетвуют Пол насыпями uirus ковра или сплавины о после - дующим ршрывом опускание няоыаи ня минеральное дна

С поперечными уклонами 7ашя, ыимонен сдвиг насыпц

Е Болота, 5ялол неяны! рявн/ишенным то рф он Беъ уклонов, Mo 4->4 Ьылйваибяние ТЛРРЯ из-под насыпи, нясыпь опуокаетоя на минеральное Лно

в С поперечными укпонами Тон/е, возмомея' catar наоыли

______

Рис.1. Поперечные сечения трубчатых сооружений;а-в Латвии и Эстонии; б-в Украине;1-водопроводящая труба;2-фундаментная плита;3-фундамент-ная разгрузочная плина;4-гравииная подготовка;5-грунтовая подушка; 6-н^стил из хвороста (бревен);7-торф;8-дорсжная насыпь (размеры в см)

Рис.2. Поперечное сечение сооружений на песчаных подушках: 1-сооружение;2-теоретические кон туры Г. лдушки; З-практическиэ кон-туры;4-минеральное дно болота; 5-торф;б- отбратная засыпка.

/-V ЛУ

V V

_V У У V

V 77!-77.7-777~

Рис-4- Типичные попепринио Л 3 ° "' //г—777—/лт

Рис.5.Поперечное сечение насыпей: 1-дорожная насыпь ;2-<5угор выпирания; 3-пригрузочная насыпь:4-торф: о-минеральное дно болота;ь-проект ное положение насыпи. •

_г л*

- - -¿=0,3221.

-77/ Н~ 1

Рис.6. Поперечное сечение дамбы обвалования после аварии (по Х.Нише):1-проектное положение; 2-торфяной ковер;3-сапропель:4-минеральное дно болота;5бугор выпирания;6-по-ложение дамбы после аварии

Ст.-.

-Сг

-

I

Рис.7. Зависимость оса^ ;ок штампа £ от нагрузок Р: I-деформация без возмо жности бокового расширения ;2-с возможность«) Оо-ковго расширения а своей собственной среде; Ст— точки,соответствующие критическим сжимающим нагрузкам.

р1 Рис.8. Схема деформируемости торфяного основания под крупноразмерным штампом: а- Р =0 Ша, X =0 см;

........б- Р =0,009 ЙПа.л-г '

шт^5^""??0^27^. * =16 см;г- я ¿0,056 см;д- р =0,075 £ =9£см;

96см;з- Р=0 Ша, ¿=83см;1-итг^,2-тор£яное основание;3-минеральное дно болота.

ща яя ггг (о

Рис.9. Экспериментальные"эпюры'напряжений в основании крупноразмерного штампа:1-при р=0,024 Ша;2-при Р=0,052 МПа,

РисЛО. Зависимость К от; 1а,1б-верти-кального и.горизонтального по лабораторным исследовакиям;2а,26-то-же;поьяолевым исследованиям.

пжтгр,

//V И: и \ У/ "1 в * V

„V /п ■4, • 7-777* Л/

Рис.12 Схема к определению перемещений различных точек в грунтовой подушке обжатого сечения.

Рис.II. Схема'к определению главных осей горизонтальной-фильтрационной анизотропии торфов в залежи методом длительной откачки: I-центральная скважина;2-наблюдателькые

скважины;3-гэдроиз огипсы;4-главные оси;5-роза ветров

а . >» \»r. V) *>-ИТ >)> Л'---У gilt-77Г-

Рис.13. Приншшиальная конструктивная сх?инУ2*иро1&дом: а-продоль-ный разрез;б-вид с верхнего бъефа;I-жесткая водопроводящая труба; 2-подпорные стенки-оголовки;3-водоотводящая часть ;4-зуб;ö-торф;ь-минеральное дно болота;7-понур;8-дорожная наешь.

аэйшгтч вГ^ЦЩЩ

ш

Рис.14. Типовые поперечные сечения насыпей на болотах подгруппы А группы 1;а-<5олота,заполненные до дна торфом со степенью разложения до 4552;б- то же.со степенью разложения 45...75%;в-то же,со степенью разложения более 7555.

JÄiSfe

Рис.15. Типовые поперечные сечения насыпей на болотах подгруппы Б группы; 1:а-болота,заполненные до дна торфов со степенью разложения до 45%;б-то же,со степенью разложения 45...75%;в-то же,со степенью разложения более 75%.

Рис.16. Мероприятия,обеспечивающее устойчивость насыпей подгруппы Б; а-на болотах,заполненных торфом со степенью разложения до 75%; устройство свайного поддерживающего ряда;б-то же,выравнивание минерального дна болота после предварительного выторфовывания;в-на болотах групп III и 1Уустройство призмы наброской камня.

7 ■ Be&jüa Ы/ /

Рис.17.Мероприятия по ускоренно осадок насыпей: а-продольные про-рези;б-вакуумирование с помощью иглофильтров.