автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Оценка несущей способности нагруженных откосов и склонов методами предельного анализа пластических систем

На правах рукописи

Павлющик Сергей Александрович

ОЦЕНКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НАГРУЖЕННЫХ ОТКОСОВ И СКЛОНОВ МЕТОДАМИ ПРЕДЕЛЬНОГО АНАЛИЗА ПЛАСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Специальность 05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 МАЙ 2011

Волгоград - 2011

4847890

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Дыба Владимир Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Савинов Алексей Валентинович Саратовский государственный технический университет (г. Саратов)

кандидат технических наук, профессор Логутин Валерий Васильевич Ростовский государственный строительный университет (г. Ростов-на-Дону)

Ведущая организация: ФГОУ ВПО Новочеркасская государ-

ственная мелиоративная академия (НГМА)

Защита состоится 16 июня 2011 г. в 13— часов на заседании диссертационного совета Д 212.026.04 при ГОУ ВПО Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, в аудитории Б-203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан 11 мая 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Акчурин Т.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. В последнее время под строительство стали осваиваться территории, которые раньше считались непригодными, все чаще здания и сооружения приходится возводить на косогорах и склонах. Кроме задач обеспечения надежности возводимых зданий и сооружений, требуется решать вопросы экономного использования территории, в связи с чем рациональное проектирование и строительство на склонах в настоящее время приобрели наиболее актуальное значение, и достоверная оценка несущей способности нагруженного склона стала особенно важной.

Однако в нормативной литературе недостаточно четких рекомендаций о том, какими методами следует оценивать несущую способность склона, на котором необходимо вести строительство. Разбросанные по большому количеству литературных источников методы расчета нередко весьма противоречивы и трудно применимы для практических вычислений.

В настоящее время вычисление предельной нагрузки (Ultimate Limit State) нагруженных откосов (склонов) проводят с использованием программных комплексов на основе метода конечных элементов: ANSYS, PLAXIS и других. При этом предельную нагрузку пытаются определить по последним точкам рассчитанного графика «нагрузка - стабилизированная осадка». Но на результаты численных экспериментов существенно влияют вычислительные и модельные погрешности.

Выполнить контроль численных экспериментов позволяют верхние оценки несущей способности, показывающие величину интервала нагрузок, по которому определяют степень использования несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)».

Применение верхних оценок несущей способности нагруженных грунтовых откосов (склонов) на основе стандартных прочностных характеристик грунта позволит более рационально использовать несущую способность откосов (склонов), экономить строительные материалы и рабочее время.

Цель диссертационной работы:

Оценка несущей способности нагруженных грунтовых откосов (склонов) на основе методов предельного анализа пластических систем.

Для достижения поставленной в диссертационной работе цели решены следующие задачи:

- проанализированы существующие методы расчета грунтовых откосов (склонов) по несущей способности;

- разработан в замкнутой аналитической форме метод расчета верхних оценок несущей способности для однородных откосов (склонов);

- разработан метод расчета верхних оценок несущей способности нагруженных откосов (склонов) по кинематически допустимому полю скоростей в виде треугольных блоков с постоянной скоростью деформаций;

- разработан и практически внедрен модуль для ПК «ПРЕСС» по расчету верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)»;

- проведены экспериментальные исследования модели ленточного фундамента на песчаном откосе для получения предельной нагрузки на систему «фундамент - грунтовый откос», определены осадки модели фундамента в процессе нагружения и изучен характер потери устойчивости откоса;

- результаты теоретических исследований сопоставлены с экспериментальными данными, натурными наблюдениями и расчетами по существующим методикам.

Научная новизна диссертационной работы:

- впервые в замкнутой аналитической форме разработан новый метод определения верхних оценок несущей способности системы «фундамент -грунтовый откос (склон)»;

- впервые разработан новый метод определения верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)» по кинематически допустимому полю скоростей в виде треугольных блоков с постоянной скоростью деформаций;

- разработан новый модуль для ПК «ПРЕСС» по расчету верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)».

Достоверность результатов исследований, выводов и рекомендаций диссертационной работы обусловлены:

- теоретическими предпосылками, опирающимися на фундаментальные положения теории предельного анализа пластических систем, механики грунтов и инженерной геологии;

- удовлетворительной сходимостью результатов экспериментальных исследований моделей фундаментов на песчаных откосах с результатами теоретических исследований при различных значениях угла откоса;

4

- удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с расчетами по существующим методикам и данными натурных наблюдений.

Практическая ценность работы. Диссертационная работа является частью научных исследований, проведенных на кафедре «Промышленное, гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение», соответствует научному направлению ЮРГТУ (1ШИ) «Компьютерная оптимизация, ресурсосберегающие расчеты и управление состоянием строительных конструкций и оснований зданий и сооружений».

Полученные решения и созданный на их основе модуль для ПК «ПРЕСС» предлагается использовать для:

- оценки предельной несущей способности нагруженных фунтовых откосов (склонов) со сложной формой;

- оценки влияния расстояния от бровки откоса до фундамента на несущую способность системы «фундамент - грунтовый откос (склон)»;

- прогноза поведения фундаментов сооружений, возведенных на откосах (склонах), вследствие изменения прочностных характеристик грунта, обусловленных природными и техногенными явлениями;

- контроля численных решений на основе метода конечных элементов и существующих решений по расчету несущей способности нагруженных откосов (склонов).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научном семинаре Ростовского регионального отделения Российского общества по механике грунтов, геотехнике и фундаментострое-нию; Международной научно-практической конференции «Малоэтажное строительство» в рамках Национального проекта «Доступное и комфортное жилье гражданам России»: технологии и материалы, проблемы и перспективы развития в Волгоградской области (22 апреля 2009 г., г. Волгоград); на Российской научно-практической конференции «Актуальные проблемы фун-даментостроения на Юге России», посвященный памяти профессоров Мур-зенкоЮ.Н. и ПшеничкинаА.П. (14-15 июля 2010 г., г.Новочеркасск); на V Международной конференции по геотехнике «Городские агломерации на оползневых территориях» (22-24 сентября 2010 г., г. Волгоград); на ежегодных научно-технических конференциях строительного факультета ЮРГТУ (НПИ).

Личный вклад автора заключается в:

- разработке в замкнутой аналитической форме метода расчета верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)»;

- развитии метода расчета верхних оценок несущей способности по кинематически допустимому полю скоростей в виде треугольных блоков с постоянной скоростью деформаций системы «фундамент - грунтовый откос (склон)»;

- разработке модуля для ПК «ПРЕСС» по расчету верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)»;

- проведении экспериментальных исследований с моделями ленточного фундамента на песчаном откосе при разных углах откоса;

- сравнении теоретических исследований с экспериментальными данными, результатами натурных наблюдений и расчетами по существующим методикам.

На защиту выносятся:

- метод расчета верхних оценок несущей способности в замкнутой аналитической форме для однородных откосов (склонов);

- метод расчета верхних оценок несущей способности нагруженных откосов (склонов) по кинематически допустимому полю скоростей в виде треугольных блоков с постоянной скоростью деформаций;

- модуль по расчету верхних оценок несущей способности для ПК «ПРЕСС» системы «фундамент - грунтовый откос (склон)»;

- результаты экспериментальных исследований моделей ленточного фундамента на песчаных откосах.

- сопоставление теоретических исследований с экспериментальными данными, натурными наблюдениями и расчетами по существующим методикам.

Результаты научных исследований внедрены в проектных организациях: ОАО «Ростовский Промстройниипроект», ООО «Энерго-Юг», ООО «Архитектурное наследие», а также в учебном процессе при подготовке студентов на кафедре «Промышленное, гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение».

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в семи публикациях (пять из них в соавторстве), среди которых свиде-

6

тельство об отраслевой регистрации программы для ЭВМ, три публикации в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающего 119 наименований.

Полный объем диссертации - 134 страницы, включая 54 рисунка, 23 таблицы и 4 приложения.

Автор выражает искреннюю благодарность профессору кафедры «ПГСГиФ» ЮРГТУ (НПИ), к.т.н. Ю.В. Галашеву за помощь при проведении экспериментальных исследований, старшему преподавателю, к.т.н. А.П. Савину за помощь, оказанную при написании модуля для ПК «ПРЕСС».

Особую благодарность автор выражает научному руководителю профессору, д.т.н. В.П. Дыбе за ценные советы и замечания, а также постоянную помощь при написании диссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и определены основные этапы ее достижения, указаны научная новизна, степень апробации, практическая значимость и выносимые на защиту положения, представлены данные о ее практическом внедрении.

Первая глава диссертации содержит обзор и критический анализ существующих методов расчета несущей способности нагруженных грунтовых откосов (склонов). Приводятся авторские классификации методов расчета несущей способности.

Вопросами расчета откосов и склонов занимались многие отечественные ученые: Д.М. Ахпателов, В.Ф. Бабков, A.A. Бартоломей, А.Н. Богомолов, Л.К. Гинзбург, М.Н. Гольдштейн, А.Г. Дорфман, Е.П. Емельянова, Г.С. Золотарев, А.И. Иванов, Г.К. Клейн, Г.М. Ломизе, У.Х. Магдеев, H.H. Маслов, АЛ. Можевитинов, С.Н. Никитин, И.И. Попов, В.В. Соколовский, Ю.В Соловьев, З.Г. Тер-Мартиросян, И.В. Федоров, ГЛ. Фисенко, В.К. Цветков, H.A. Цытович, P.P. Чугаев, Г.М. Шадунц, Г.М. Шахунянц и другие.

Из числа зарубежных ученых назовем: К. Akai, A.W. Bishop, W. Fellenius, O.K. Frölich, Y.H. Huang, H. Krey, N.R. Morgenstern, D. Taylor, K. Terzaghi, G.P. Tschebotarioff, N. Janbu и другие.

Следует отметить, что существует огромное количество программных комплексов по расчету откосов и склонов, основанных на методе конечных элементов: ANSYS, PLAXIS, «SCAD», «Мираж», «Лира», «ProFEt & Stark ES», «FEM-models» и многие другие. Данные программные комплексы позволяют оценить состояние откоса только по заданным предельным деформациям, т.е. по второму предельному состоянию.

Основными недостатками многих существующих в настоящее время методов расчета несущей способности откосов и склонов являются:

1. призма обрушения расчленяется на отдельные абсолютно твердые блоки, силы взаимодействия и трение между которыми в ряде случаев не учитываются;

2. форма и положение поверхностей разрушения задаются заранее известными, не устанавливается их непосредственная связь с физико-механическими свойствами фунтов;

3. в большинстве случаев, и то приблизительно, учитывается лишь одна вертикальная составляющая полного напряжения;

4. в большинстве методов удовлетворяется лишь одно уравнение статики.

Недостатки, приведенные выше, удалось устранить в решениях

A.Н. Богомолова и В.К. Цветкова. Если в откосе отсутствуют области пластических деформаций или их размеры незначительны, то поля напряжений, используемые в работах А.Н. Богомолова и В.К. Цветкова, являются статически допустимыми и, следовательно, порождают нижние оценки несущей способности.

Важным является вопрос, насколько близко каждый из методов расчета приближается к предельной нагрузке. Контроль предельной нагрузки должен осуществляться с помощью методов теории идеальной пластичности и методов теории функций комплексного переменного.

Считаем, что результаты, полученные по методам А.Н. Богомолова и

B.К. Цветкова, должны быть дополнены верхними оценками несущей способности, что позволит строить интервалы, содержащие предельную нагрузку.

Полученные оценки несущей способности могут быть использованы при расчете откосов и склонов как непосредственно, так и для контроля численных экспериментов (рис. 1).

И* И* N

Рис. 1. Полученные в численном эксперименте зависимости осадки от нагрузки Кривая а попадает в «коридор» между нижней и верхней оценкой несущей способности, а кривая (5 - нет, и ее следует отбросить

Во в/порой главе приводится теоретическое обоснование методов расчета верхних оценок несущей способности для нагруженных грунтовых откосов (склонов).

Рассмотрим решение о верхних оценках несущей способности ленточных фундаментов в замкнутой аналитической форме для однородных откосов и склонов.

Пусть произвольное кинематически допустимое поле скоростей

и скоростей деформаций. По заданным скоростям деформаций напряжения сг определяются либо единственным образом, если поверхность текучести строго выпукла, либо с известной степенью произвола. Если на систему «фундамент - фунтовый откос (склон)» действуют внешние силы то, согласно теореме АА. Гвоздева о верхней оценке, можно записать:

N ^ К' = — (¡<гие^ ¿У -¡уу^у],

уо ЧГ V )

где V- область, занимаемая телом фундамента и грунтовым основанием;

у0- скорость точки приложения силы N.

Для определения верхней оценки используем модель жесткопластиче-ской среды, которая подчиняется условию прочности Кулона-Мора.

Выберем конкретное поле скоростей грунта в откосе под фундаментом (рис. 2):

г.=7~Л-; К=0. (1)

1-е1

Мощность внешних объемных сил:

о ,-«■«• г

Рис. 2. Схема для вычисления верхних оценок в замкнутой аналитической форме Мощность от внешней сосредоточенной силы интенсивностью N:

М„=И1-со,

V"

где а) = ~~ - угловая скорость (Ув=1). Мощность внутренних сил области Б:

с о

Из (1) следует:

■ (I—вхп^) 1

(3)

г-1-со$<р-ее1"р г

(4)

(5)

Подставим (5) в (4):

2-1-<х>ъ<р Л *

1

<1в.

ьтв-к^оьб е<"г?

Из равенства внешних (2), (3) и внутренних (4) сил определяется верхняя оценка несущей способности фундамента на откосе: N = 2-{Мв11утр-Мг).

При 1=1 верхняя оценка несущей способности наименьшая.

Рассмотрим решение о верхних оценках несущей способности ленточных фундаментов на откосах и склонах, полученных при помощи «мягких» деформируемых треугольных блоков.

Если для грунтовой среды, обладающей трением, пластическая область грунтового откоса (склона) разрезается на жесткие блоки, которые могут скользить один относительно другого, скольжение обязательно сопровождается изменением объема. В этом случае следует применять «мягкие» деформируемые блоки, впервые примененные ВН. Дыбой для оценки несущей способности системы «фундамент - грунтовое основание».

Пусть функция текучести грунтовой среды выглядит так:/=-а3-С+Аа1.

При интерпретации условия / = О как условия прочности Кулона -Мора величины А, С выражаются через стандартные характеристики прочности по формулам:

С = 2с Ж5(Р , Л = 1 +

1-5т^> 1 — эш <р

Для построения кинематически допустимого поля скоростей в грунтовом основании будем использовать «мягкие» треугольные блоки, в каждом из которых скорости деформаций от точки к точке не меняются. Следовательно, компоненты скоростей являются линейными функциями координат. Поэтому равенство скоростей в двух угловых точках соседних блоков гарантирует непрерывность скоростей по всей границе. Положим, что ленточный фундамент шириной Ъ расположен на грунтовом откосе с углом т. На рис. 3 двигающаяся часть грунтового основания разделена на треугольные блоки типа С, С* и В.

скорости деформации Рассмотрим произвольный блок С* (рис. 4 а) в выбранной системе координат. В блоке С* поле скоростей определяется по формулам:

где р -параметр —>/)> —-а, где а=агЩ{^}$2 -1)ь ^ = .

2 2 Л-1

Тогда мощность пластического деформирования в блоке С* равна:

Рассмотрим произвольный блок Б (рис. 4 в) в выбранной системе ко ординат. Компоненты скорости деформаций запишутся так:

' 'Ху

"Р

' К'

(6)

Скорость деформации £с вычисляется по формуле, вытекающей из закона текучести:

(7)

УС1ЦСУ/) в) _

у , Ш0,^)

Рис. 4. Треугольные блоки вида: а) С*; б) С; в) й По значениям (6) и (7) вычисляется £3, мощность деформации блока

£> запишется так:

М„ = -С-ё3-Р1}, где площадь треугольной грани блока /).

Рассмотрим произвольный блок С (рис. 4 б). В выбранной системе координат поле скоростей выглядит так:

У,=У,

^ хс

у Ьс;

Мощность пластического деформирования блока С:

Задаемся параметром /? в блоке С*, тогда при выбранной длине /, и заданной ширине ленточного фундамента Ь, скорости и размеры блока С* определены. При задании длины I, следовательно, определены скорости и размеры блока В и тд. Процесс прекращается в момент выхода неподвижной грани блока типа С на поверхность.

Верхняя оценка несущей способности системы будет вычисляться по формуле:

ЛГ'=;£-(5Х.+5Х +5Ж,-2Х-Iм,). (8)

Мг = - мощность от собственного веса грунта, где Мг ,= «^,7; иср1 - средняя скорость движения блока (для блоков типа

О - иср, = Ы' ; Л™ блока типа С - иср1 = у); площадь блока,

Мч = IМ , - составляющая мощности от пригрузки, {и,+им)

где =/■ ' ^ Ч\ ип и,,2 " вертикальные составляющие скоростей

соседних подвижных угловых точек и / - расстояние между ними.

Полученная верхняя оценка (8) зависит от трех параметров Д 11г I. Так как лучшей верхней оценкой является наименьшая, то следует провести оптимизацию по трем параметрам. Для нахождения минимальной оценки в диссертационной работе используется метод организованного перебора с помощью ЛП г- последовательности.

Третья глава диссертации посвящена обзору расчетного модуля для ПК «ПРЕСС» по определению верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)», полученных при помощи «мягких» деформируемых треугольных блоков.

Рассмотрим весомое основание, обладающее трением и сцеплением, нагруженное жестким ленточным фундаментом шириной Ь и пригрузкой д. Требуется построить кинематически допустимое поле скоростей, определить и минимизировать верхнюю оценку предельной нагрузки N *.

Непрерывное поле скоростей строится из треугольных блоков типа

13

С, С' и £>, размеры которых задаются параметрами Р,1 и 1Х (/ и не меняются от блока к блоку). Очевидно, что размеры и форма поля скоростей (области ассоциированного течения), а также значение N * зависят от этих параметров, причем оптимальными считаем такие, при которых верхняя оценка несущей способности основания N ' будет минимальна.

Поскольку аналитическое решение поставленной задачи минимизации затруднено, предлагается метод, суть которого заключается в следующем: генерируются варианты параметров; просчитывается N * для каждого варианта; выбирается N ' с минимальным значением.

Блок-схема модуля расчёта верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)» представлена на рис. 5.

Ввод исходных данных производится из падающего меню «задача». В нем представлен инженерно-геологический разрез с указанием мощностей и отметок границ слоев грунта, уровнем грунтовых вод, схемой фундамента с указанием глубины заложения.

В окне исходных данных по грунтовому основанию задаются количество слоев грунтового основания, их мощность, глубина заложения фундамента, а также, какие характеристики мы будем использовать - расчетные или нормативные.

В окно свойств фунта текущего слоя вводятся прочностные характеристики текущего слоя фунта: угол внутреннего трения - (р в долях фадуса, в фадусах, минутах или радианах; удельное сцепление - с в кПа; объемный вес - у в кН/м3. При задании коэффициента - уг возможен автоматический

пересчет нормативных характеристик в расчетные.

В окне исходных данных по фундаменту для жесткого ленточного фундамента задается ширина фундамента - Ь, м; высота фундамента - А, м.

Возможно задание гибкого железобетонного ленточного фундамента через прочностиые и геометрические характеристики бетона и арматуры.

Далее задается форма откоса или склона через панель инструментов. Возможно задать любую форму откоса или склона из отрезков. Выбираем количество точек и вводим их абсолютные или относительные координаты. В правой части окна отображается форма откоса или склона с координатной сеткой. Предусмотрена возможность масштабирования изображения.

Вьшод результатов _; ;_

^Конец ^

Рис. 5. Блок-схема модуля расчета верхних оценок системы «фундамент- грунтовый

откос(склон)»

Далее переходим к расчету верхней оценки (рис. 6). Верхние оценки несущей способности могут быть рассчитаны как для гибкого фундамента, так и для штампа. Для жесткого фундамента (штампа) ПК «ПРЕСС» варьирует 3 параметрами: Р,1,1Л. Интервал для параметров I, ^ задает пользователь в долях от ширины подошвы фундамента - Ь. Параметр задается в интервале от ж 12 до ж 12-а и просчитывается программой автоматически. Ограничения на параметры изменяются несколько раз, после каждого раза следует нажимать кнопку «Расчет» и в зависимости от полученных значений параметров и величины верхней оценки снова корректировать ограничения на параметры / и .

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований работы песчаных откосов, нагруженных моделями ленточного фундамента.

Автором было проведено четыре серии опытов для различных углов песчаного откоса, в результате которых получены экспериментальные данные о предельной нагрузке на откос и осадки модели ленточного фундамента на всех этапах нагружения. В общем было проведено 16 опытов по 4 в каждой серии.

Если в откосе используется натурный грунт, т.е. си = с„, то условие моделирования выглядит так: уи / уя= 1м Ии.

При уменьшении размеров модели по сравнению с размером натуры, например, в 10 раз, ум должно увеличиться в 10 раз. Следовательно, необходимо центробежное моделирование.

Применение связного грунта в экспериментальном моделировании приводит к большим трудностям. При использовании в модели песка, не имеющего сцепления, возможно избежать использования центрифуги.

Для исследования работы песчаных откосов в условиях плоской деформации на кафедре ПГСГиФ ЮРГТУ (НПИ) сконструирован испытательный стенд, состоящий из лотка, выполненного из органического стекла толщиной 30 мм, и силовой рамы (рис. 7). Рабочая часть лотка размерами 800x105x600 мм (ЬхВхН).

Рис. 7. Общий вид испытательного стенда плоской деформации: а) без откоса; б) угол откоса 30°

Нагрузка на штамп, выполненный из органического стекла толщиной 35 мм, имеющий площадь 0,1x0,05=0,005 м\ передается через 2 штока и шарнирно закрепленную между ними муфту (рис. 7). Шарнирное соединение штоков и муфты выполнено для приближения экспериментальных исследований к реальным условиям поведения фундамента на откосе.

Для всех опытов с откосом штамп устанавливался на бровку откоса.

Среднее значение предельной нагрузки на штамп для опытов: без откоса - 241 кПа; с откосом: 10° -164 кПа; 20° - 133 кПа; 30° - 93 кПа.

Среднее значение осадки штампа для предпоследней ступени опытов: без откоса - 5 мм; с откосом: 10° - 3,5 мм; 20° - 3,1 мм; 30° -2,1 мм (рис. 8).

Точка перегиба графика «нагрузка - осадка» для всех опытов находилась в пределах яЮ,5-0,6*Р11ред. До точки перегиба зависимость осадки от величины давления на модель ленточного фундамента с достаточной точностью может быть заменена прямой линией.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Р. кПа

-»-без откоса 10 градусов -»-20 градусов 30 градусов

Рис. 8. Сводный график осадки модели ленточного фундамента на песчаном основании для различных углов откоса

Ввиду слабовыраженных свойств ползучести сухого песка период стабилизации деформации основания был незначителен.

Рис. 9. Четвертая серия опытов. Угол откоса 30°. Потеря устойчивости песчаного основания откоса, нагруженного моделью ленточного фундамента: а) без нагрузки; б) нагрузка - 0,9*РпреД; в) разрушение

При достижении критической нагрузки потеря устойчивости происходила мгновенно в течение долей секунды. Выпор грунта основания был односторонним. Основные деформации распространялись на глубину, равную ширине штампа (рис. 9).

В пятой главе диссертации приводится сопоставление результатов теоретических расчетов верхних оценок несущей способности фундаментов на откосах (склонах) с экспериментальными данными, натурными наблюдениями и расчетами других авторов.

В лаборатории механики грунтов кафедры ПГСГиФ ЮРГТУ (НПИ) определены физико-механические характеристики использованного в экспериментах фунта: среднезернистый воздушно-сухой песок; объемный вес -/=17,5 кН/м3; вес частиц - ^=26,1 кН/м3; коэффициент пористости -е = 0,519; природная влажность - IV = 2 %; удельное сцепление - с -0 кПа; угол внутреннего трения - <р = 43". Сравнение экспериментальных данных, полученных в четвертой главе, с верхними оценками несущей способности, рассчитанными в ПК «ПРЕСС», сведены в табл. 1.

Табл. 1

Угол откоса, градусов Экспериментальная несущая способность, N, кПа Верхняя оценка ТУ*, кПа Отклонение, %

0 241 325 35

10 164 236 44

20 133 175 32

30 93 97 4

Угол откоса, градусов -»-Экспериментальные данные -•-Верхние оценки полученные в ПК 'ПРЕСС' Предельная нагрузка СП 50-101 -2004

Рис. 10. График зависимости предельной нагрузки от угла откоса, полученные в ПК «ПРЕСС» и экспериментальным путем

На рис. 10 приведен график зависимости несущей способности штампа от угла откоса, полученный экспериментально и вычисленный в ПК «ПРЕСС».

Пример 1. Сравнение с методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Фундамент расположен на расстоянии 7,3 м от бровки откоса, имеющего высоту Я = 12 м, угол откоса ¡3 = 28°. Грунт основания - суглинок с характеристиками: ^ = 17,66 кН/м3; <р-\Т\ с = 14,72 кПа. Размеры фундамента - глубина заложения (1 = \и, ширина фундамента Ъ' = 3,6 м.

Предельная нагрузка по подошве фундамента при коэффициенте запаса к = 1 составляет N = 1200 кН/м. Верхняя оценка несущей способности откоса в ПК «ПРЕСС» ТУ* = 970 кН/м, то есть на 24% ниже, чем по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Пример 2. Пусть однородный откос имеет высоту Н = 10 м, углы наклона Р = 30°,40°, 50°,60° и нагружен вертикальной равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью q = 294 кПа, ширина которой Ь = 3 м. Ширину бермы безопасности примем равной нулю (нагрузка находится на краю откоса), а физико-механические характеристики грунта следующими: объемный вес - / = 19,6 кН/м3; удельное сцепление - с = 40 кПа; угол внутреннего трения - <р = 25°; значение коэффициента бокового давления -= 0,75. Результаты расчетов сведены в табл. 2. График зависимости коэффициента устойчивости от угла откоса см. рис. 11.

Табл. 2

Угол наклона откоса ß, градусов Коэффициент устойчивости Ку по методам

Цветаева В.К. Фисенко Л.Г. Попова И.И. ЧжуЖуй-гена Верхняя оценка N*

60 1,37 3,24 1,06 2,24 1,40

50 1,47 3,67 1,18 2,50 1,73

40 1,51 4,16 1,73 2,80 2,30

30 2,34 4,70 2,02 2,92 3,81

Пример 3. В работе (Маслов H.H. Длительная устойчивость и деформация смещения подпорных сооружений - М. : Энергия, 1968 - 160 с.) описан случай, когда в Германии на «участке Лейпциг- Зейц на карьере Цинзен-дорф» в экскаваторном уступе высотой Н = 17 ми углом ß = 35° образовался оползень, который привел к аварии отвального моста. Грунты, слагающие тело оползня - глины, консистенция мягкопластичная, угол внутреннего тре-

ния - <р = 21°; удельное сцепление - с = 17,15 кПа; объемный вес -у = 17,64 кН/м3; природная влажность - IV = 25,3 %. Ширина базы экскаватора Ь = 7 м, а интенсивность нагрузки на основание д = 441 кПа. Экскаватор находился у края уступа, а поверхность разрушения образовалась непосредственно за ним.

Рис. 11. График зависимости коэффициента устойчивости от угла откоса для табл. 2

Расчет устойчивости геометрически сложного откоса отвального моста экскаватора, проведенный автором работы (Маслов H.H. Длительная устойчивость и деформация смещения подпорных сооружений - М.: Энергия, 1968 - 160 с.) методом К. Терцаги при Н = 20 м, дал величину коэффициента устойчивости, равную К = 1,19, что, естественно, противоречит реальному положению дел.

Проведем расчет несущей способности этого объекта на основе метода теории функции комплексного переменного А.Н. Богомолова и верхних оценок несущей способности.

Величина интенсивности предельно допустимой нагрузки на основание по методу теории функции комплексного переменного А.Н. Богомолова N. =176,4 кПа. Эта величина в 2,5 раза меньше той, что создавалась весом экскаватора.

Необходимо отметить, что в глинистых грунтах развитие областей пластических деформаций происходит не мгновенно после приложения нагрузки, а растягивается на более или менее длительный отрезок времени. Поэто-

21

му глинистое основание может некоторое время находиться в устойчивом состоянии после приложения к нему нагрузки, превышающей критическую. Как только процесс развития пластических областей в основании достигает критической отметки, основание разрушается. Именно такая последовательность событий описана в работе (Маслов H.H. Длительная устойчивость и деформация смещения подпорных сооружений - М.: Энергия, 1968 - 160 е.).

Величина верхней оценки несущей способности основания склона вычислена в ПК «ПРЕСС» iV* =194 кПа. Величина верхней оценки на 10% больше предельно допустимой нагрузки по методу теории функции комплексного переменного АЛ. Богомолова и в 2,3 раза меньше предельной нагрузки создаваемой весом экскаватора.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан новый метод расчета верхних оценок несущей способности при помощи «мягких» деформируемых треугольных блоков системы «фундамент - грунтовый откос (склон)».

2. Разработан в замкнутой аналитической форме новый метод расчета верхних оценок несущей способности нагруженных однородных откосов (склонов).

3. На основе решения о верхних оценках несущей способности при помощи «мягких» деформируемых треугольных блоков системы «фундамент -грунтовый откос (склон)» реализован новый расчетный модуль для ПК «ПРЕСС». На программный комплекс получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. ПК «ПРЕСС» внедрен в проектной практике.

А. Верхние оценки несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)» согласуются с экспериментальными данными, результатами натурных наблюдений и расчетами по существующим методикам.

5. Верхние оценки несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)» позволяют оценить несущую способность откосов (склонов) нагруженных ленточными фундаментами.

6. Методы теории функции комплексного переменного А.Н. Богомолова и BJC. Цветкова, порождающие нижние оценки несущей способности, и верхние оценки несущей способности позволяют строить интервалы, содержащие предельную нагрузку на откос (склон). Совокупность этих методов позволяет контролировать численные методы на основе метода конечных элементов и решения полученные по существующим методам.

Работы, опубликованные в ведущих рецензируемых научных изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией:

1. Павлющик С. А., Дыба В. П. Оценка несущей способности фундаментов на откосах // Веста. ВолгГАСУ Сер. Стр-во и архитектура. Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2008. Вып. 9 (28). С. 37-41 (5/3,5 е.).

2. Нахождение верхних оценок несущей способности фундаментов на откосах / С. А. Павлющик [и др.] // Вестн. ВолгГАСУ. Сер. Стр-во и архитектура. Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2009. Вып. 15 (34). С. 5-10 (6/4 е.).

3.Павлющик С. А. Экспериментальные исследования штампов на откосах // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. Новочеркасск : Изд-во ЮРГТУ (НПИ), 2010. № 6. С. 83-85 (3 е.).

Работы, опубликованные в других изданиях и журналах:

4. Павлющик С. А. Программный комплекс «Предельное состояние систем» (ПРЕСС) // Малоэтажное строительство в рамках национального проекта "Доступное и комфортное жилье гражданам России": технологии и материалы, проблемы и перспективы развития в Волгоградской области : материалы Междунар. науч.-практ. конф., 15-16 дек. 2009 г. Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2009. С. 220-222 (3 е.).

5. Павлющик С. А., Дыба В. П. Сравнение экспериментальных значений несущей способности штампов на откосах с верхними оценками, полученными в ПК «ПРЕСС» // Актуальные проблемы фундаментостроения на Юге России : материалы Рос. науч.-практ. конф., посвящ. памяти проф. Ю.Н. Мурзенко и А. П. Пшеничкина, г. Новочеркасск, 14-15 июля 2010 г. Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2010. С. 79-85 (4/2,5 е.).

6. Оценка несущей способности ленточных фундаментов на грунтовых основаниях, в том числе ограниченных откосами и склонами : свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2010610053 РФ / СЛ. Павлющик [и др.]; Южн.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). № 2009616029 ; за-явл 29.10.2009; зарег. в реестре программ для ЭВМ 11.01.2010.

7. Повышение безопасности гидротехнических сооружений в субъектах Юга России с возросшей сейсмической активностью / С. А. Павлющик [и др.] // Гидротехника. 2010. № 3 (20). С. 26-29 (7/4 е.).

Павлющик Сергей Александрович

ОЦЕНКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НАГРУЖЕННЫХ ОТКОСОВ И СКЛОНОВ МЕТОДАМИ ПРЕДЕЛЬНОГО АНАЛИЗА ПЛАСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Автореферат

Подписано в печать 05.052011. Формат 60x84 Бумага офсетная. Ризография. Уч.-изд. л. 1,39. Тираж 100 экз. Заказ 48-2697.

Отпечатано в ИД «Политехник» 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132 тел., факс (8635) 25-53-03

АННОТАЦИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЁТА УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВЫХ ОТКОСОВ И СКЛОНОВ.

1.2 Классификация методов расчёта. Основные предпосылки.

1.3 Историческое развитие методов предельного равновесия для расчёта откосов и склонов.

1.3 Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

1.4 Вариационный метод Гольдштейна М.Н.

1.5 Метод расчёта по кругу трения.

1.6 Метод горизонтальных сил.

1.7 Метод Чугаева Р.Р.

1.8 Аналитическое решение по методу Шахунянца Г.М.

1.9 Аналитическое решение по методу равнопрочного откоса (метод Fp).

1.10 Метод Соколовского B.B.

1.11 Методы Цветкова В.К. и Богомолова А.Н.

1.12 Предложения по методам расчёта устойчивости откосов и склонов.

Выводы по первой главе.

2 ОЦЕНКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СИСТЕМЫ «ФУНДАМЕНТ - ГРУНТОВЫЙ ОТКОС (СКЛОН)».

2.1 Условия предельного состояния грунтов.

2.2 Теоремы Гвоздева A.A. применительно к фундаментам на откосах и склонах.

2.3 Непрерывность поля скоростей пластического течения грунтовой среды, обладающей внутренним трением.

2.4 Верхние оценки несущей способности ленточных фундаментов на откосах и склонах.

2.4.1 Верхние оценки несущей способности, полученные в замкнутой аналитической форме для однородных откосов и склонов

2.4.2 Верхние оценки несущей способности ленточных фундаментов на откосах и склонах, полученных при помощи «мягких» деформируемых треугольных блоков.

Выводы по второй главе.

3 РАЗВИТИЕ ПК «ПРЕСС» ПО РАСЧЁТУ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ СИСТЕМЫ «ФУНДАМЕНТ - ГРУНТОВЫЙ ОТКОС (СКЛОН)».

3.1 История развития ПК «ПРЕСС».

3.2 Описание ПК «ПРЕСС».

3.3 Модуль расчёта верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)».

3.4 Перспективы развития ПК «ПРЕСС».

Выводы по третьей главе.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕСЧАНЫХ ОТКОСОВ, НАГРУЖЕННЫХ МОДЕЛЯМИ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА.

4.1 Экспериментальное моделирование.:.

4.2 Испытательный стенд для экспериментального моделирования

4.3 Методика проведения экспериментального моделирования

4.4 Определение физико-механических характеристик песчаного грунта.

4.5 Результаты экспериментального моделирования.

Выводы по четвёртой главе.

5 СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАСЧЁТОВ ВЕРХНИХ ОЦЕНОК НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

ФУНДАМЕНТОВ НА ОТКОСАХ (СКЛОНАХ) С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ, НАТУРНЫМИ НАБЛЮДЕНИЯМИ И РАСЧЁТАМИ ДРУГИХ АВТОРОВ.

5.1 Сравнение экспериментальных значений несущей способности штампов на откосах с верхними оценками, полученными в

ПК «ПРЕСС».

5.2 Сравнение верхних оценок несущей способности фундамента на откосе с методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения

5.3 Оценка устойчивости нагруженных откосов методами кругло-цилиндрических поверхностей скольжения и их контроль при помощи верхних и нижних оценок несущей способности.

5.4 Оценка устойчивости грунтовых насыпей автомобильных дорог методом Шахунянца Г.М. и его контроль при помощи верхних и нижних оценок несущей способности.

5.5 Сравнение верхних и нижних оценок несущей способности фундаментов на откосах с результатами натурных наблюдений

5.6 Оценка устойчивости нагруженных откосов методом Терцаги К. и его контроль при помощи верхних оценок несущей способности.

5.7 Сравнение верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)» с методами Маслова H.H. и Соколовского В.В.

Выводы по пятой главе.

В последнее время под строительство стали осваиваться территории, которые раньше считались непригодными, все чаще здания и сооружения приходится возводить на косогорах и склонах. Кроме задач обеспечения надёжности возводимых зданий и сооружений, требуется решать вопросы экономного использования территории, в связи с чем рациональное проектирование и строительство на склонах в настоящее время приобрели наиболее актуальное значение, и достоверная оценка несущей способности нагруженного склона стала особенно важной.

Однако в нормативной литературе недостаточно чётких рекомендаций о том, какими методами следует оценивать несущую способность склона, на котором необходимо вести строительство. Разбросанные по большому количеству литературных источников методы расчёта нередко весьма противоре-, чивы и трудно применимы для практических вычислений.

В настоящее время вычисление предельной нагрузки (Ultimate Limit State) нагруженных откосов (склонов) проводят с использованием программных комплексов на основе метода конечных элементов: ANSYS, PLAXIS и других. При этом предельную нагрузку пытаются определить по последним < точкам рассчитанного графика «нагрузка - стабилизированная осадка». Но на результаты численных экспериментов существенно влияют вычислительные и модельные погрешности.

Выполнить контроль численных экспериментов позволяют верхние оценки несущей способности, показывающие величину интервала нагрузок, по которому определяют степень использования несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)».

Следовательно, нахождение верхних оценок несущей способности нагруженных грунтовых откосов (склонов) на основе стандартных прочностных характеристик грунта является весьма актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является оценка несущей способности нагруженных грунтовых откосов (склонов) на основе методов предельного анализа пластических систем.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- проанализированы существующие методы расчёта грунтовых откосов (склонов) по несущей способности;

- разработан в замкнутой аналитической форме метод расчёта верхних оценок несущей способности для однородных откосов (склонов);

- разработан метод расчёта верхних оценок несущей способности нагруженных откосов (склонов) по кинематически допустимому полю скоростей в виде треугольных блоков с постоянной скоростью деформаций;

- разработан и практически внедрён модуль для ПК «ПРЕСС» по расчёту верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)»;

- проведены экспериментальные исследования моделей ленточных фундаментов на песчаных откосах для получения предельной нагрузки на систему «фундамент - грунтовый откос», определены осадки моделей фундаментов в процессе нагружения и изучен характер потери устойчивости откосов;

- результаты теоретических исследований сопоставлены с эксперимен- , тальными данными, натурными наблюдениями и расчётами по существующим методикам.

Научная новизна диссертационной работы:

- впервые в замкнутой аналитической форме разработан новый метод определения верхних оценок несущей способности системы «фундамент -грунтовый откос (склон)»;

- впервые разработан новый метод определения верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)» по кинематически допустимому полю скоростей в виде треугольных блоков с постоянной скоростью деформаций;

- разработан новый модуль для ПК «ПРЕСС» по расчёту верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)».

Достоверность результатов исследований, выводов и рекомендаций диссертационной работы обусловлены:

- теоретическими предпосылками, опирающимися на фундаментальные положения теории предельного анализа пластических систем, механики грунтов и инженерной геологии;

- удовлетворительной сходимостью результатов экспериментальных исследований моделей ленточного фундамента на песчаных откосах с результатами теоретических исследований при различных значениях угла откоса;

- удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с расчетами по существующим методикам и данными натурных наблюдений.

Практическая значимость работы.

Полученные решения и созданный на их основе модуль к ПК «ПРЕСС» предлагается использовать для:

- оценки предельной несущей способности нагруженных грунтовых откосов (склонов) со сложной формой;

- оценки влияния расстояния от бровки откоса до фундамента на несу- < щую способность системы «фундамент - грунтовый откос (склон)»;

- прогноза поведения фундаментов сооружений, возведенных на откосах (склонах), вследствие изменения прочностных характеристик грунта, обусловленных природными и техногенными явлениями;

- контроля численных решений на основе метода конечных элементов и существующих решений по расчету несущей способности нагруженных откосов (склонов).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научном семинаре Ростовского регионального отделения Российского общества по механике грунтов, геотехнике и фундаментострое-нию; Международной научно-практической конференции «Малоэтажное строительство» в рамках Национального проекта «Доступное и комфортное жилье гражданам России»: технологии и материалы, проблемы и перспективы развития в Волгоградской области (22 апреля 2009 г., г. Волгоград); на Российской научно-практической конференции «Актуальные проблемы фун-даментостроения на Юге России», посвященный памяти профессоров Мур-зенко Ю.Н. и Пшеничкина А.П. (14-15 июля 2010 г., г. Новочеркасск); на V Международной конференции по геотехнике «Городские агломерации на оползневых территориях» (22-24 сентября 2010 г., г. Волгоград); на ежегодных научно-технических конференциях строительного факультета ЮРГТУ (НПИ).

Личный вклад автора заключается в следующем:

- разработке в замкнутой аналитической форме метода расчёта верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)»;

- развитии метода расчёта верхних оценок несущей способности по кинематически допустимому полю скоростей в виде треугольных блоков с постоянной скоростью деформаций системы «фундамент - грунтовый откос (склон)»;

- разработке модуля для ПК «ПРЕСС» по расчёту верхних оценок несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)»;

- проведении экспериментальных исследований с моделями ленточного фундамента на песчаных откосах при различных углах откосов;

- сравнении теоретических исследований с экспериментальными данными, результатами натурных наблюдений и расчетами по существующим методикам.

На защиту выносятся:

- метод расчёта верхних оценок несущей способности в замкнутой аналитической форме для однородных откосов (склонов);

- метод расчёта верхних оценок несущей способности нагруженных откосов (склонов) по кинематически допустимому полю скоростей в виде треугольных блоков с постоянной скоростью деформаций;

- модуль по расчету верхних оценок несущей способности для ПК «ПРЕСС» системы «фундамент - грунтовый откос (склон)»;

- результаты экспериментальных исследований моделей ленточного фундамента на песчаных откосах.

- сопоставление теоретических исследований с экспериментальными данными, натурными наблюдениями и расчетами по существующим методикам.

Результаты научных исследований внедрены в проектных организациях: ОАО «Ростовский Промстройниипроект», ООО «Энерго-Юг», ООО «Архитектурное наследие», а также в учебном процессе при подготовке студентов на кафедре «Промышленное, гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение».

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в семи публикациях (пять из них в соавторстве), среди которых свидетельство об отраслевой регистрации программы для ЭВМ, три публикации в изданиях рекомендованных ВАК.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников, включающего 119 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан новый метод расчёта верхних оценок несущей способности при помощи «мягких» деформируемых треугольных блоков системы «фундамент — грунтовый откос (склон)».

2. Разработан в замкнутой аналитической форме новый метод расчёта верхних оценок несущей способности нагруженных однородных откосов (склонов).

3. На основе решения о верхних оценках несущей способности при помощи «мягких» деформируемых треугольных блоков системы «фундамент -грунтовый откос (склон)» запрограммирован новый расчётный модуль для ПК «ПРЕСС». На программный комплекс получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. ПК ПРЕСС внедрён в проектной практике.

4. Верхние оценки несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)» удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, результатами натурных наблюдений и расчётами по существующим методикам.

5. Верхние оценки несущей способности системы «фундамент - грунтовый откос (склон)» позволяют оценить несущую способность откосов (склонов) нагруженных ленточными фундаментами.

6. Методы теории функций комплексного переменного Богомолова А.Н. и Цветкова В.К., порождающие нижние оценки несущей способности, и верхние оценки несущей способности позволяют строить интервалы, содержащие предельную нагрузку на откос (склон). Совокупность этих методов позволяет контролировать численные методы на основе метода конечных элементов и решения полученные по существующим методам.

1. АрининаЭ. В. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния песчаного основания при осесимметричном на-гружении : дис. . канд. техн. наук. Новочеркасск, 1972. 149 с.

2. Архипов Д. Н. Взаимодействие грунтового основания и сборных ленточных фундаментов с геометрически изменяемой формой подошвы : дис. . канд. техн. наук. Волгоград, 2006. 153 с.

3. Ахпателов Д. М. Напряженное состояние горных массивов с криволинейными границами в поле гравитации // Тр. ВСЕГИНГЕО. 1972. Вып. 48.

4. Ахпателов Д. М., Тер-Мартиросян 3. Г. О напряженном состоянии весомых полубесконечных областей // Изв. АН Армян. ССР. Сер. Механика. 1971. Т. XXIV.

5. Бабков В. Ф., Безрук В. М. Основы грунтоведения и механики грунтов. М. : Высш. шк., 1976. 328 с.

6. Бартоломей А. А., Цветков В. К., Богомолов А. Н. К вопросу расчета устойчивости однородных и слоистых нагруженных откосов // Основания и фундаменты в геологических условиях : межвуз. сб. науч. тр. Урала. Пермь, 1986. С. 3-8.

7. Бартоломей, А. А., Цветков В. К., Богомолов А. Н. Метод расчета устойчивости однородных и слоистых нагруженных откосов // Основания и фундаменты в геологических условиях : межвуз. сб. науч. тр. Урала. Пермь, 1986. С. 23-25.

8. Богомолов А. Н. Общее решение задачи об устойчивости основания сооружения при упруго-пластическом распределении напряжений в грунтовом массиве // Труды V Междун. конф. по проблемам свайного фундаменто-строения. Тюмень, 1996. Т. 1.

9. Богомолов А. Н., Ушаков А. В., Редин А. В. Программа «51ге88-Р1а81» для ПЭВМ : информ. листок о науч.-техн. достижении N 313-96 / Нижн.-Волжск. ЦНТИ. Волгоград, 1996.

10. Богомолов А. Н., Ушаков А. В., Редин А. В. Программа «Несущаяспособность для ПЭВМ» : информ. листок о науч.-техн. достижении № 31196 / Нижн.-Волжск. ЦНТИ. Волгоград, 1996.

11. Богомолов А. Н. Разработка теоретических основ расчета напряженного состояния, несущей способности оснований сооружений и устойчивости грунтовых массивов : дис. . д-ра техн. наук. Пермь, 1997. 225 С.

12. Галашев Ю. В. Упругопластические деформации в песчаном основании круглого штампа : дис. . канд. техн. наук. Новочеркасск, 1986. 195 с.

13. Гинзбург Л. К. Величина коэффициента устойчивости склона при расчете удерживающих конструкций // Промышленное строительство и инженерные сооружения. 1984. № 1.

14. Гинзбург Л. К. Методы определения оползневого давления // Промышленное строительство и инженерные сооружения. 1980. № 3.

15. Гинзбург Л. К. Противооползневые удерживающие конструкции. М.: Стройиздат, 1979.

16. Гольдштейн М. Н. Вариационный метод решения задач об устойчивости грунтов. // Вопросы геотехники : тр. / ДИИТ. Днепропетровск, 1969. № 16.

17. Гольдштейн М. Н. Исследования устойчивости оползневых масс и способы ее повышения // Борьба с оползнями, обвалами и размывами на ж. д. Кавказа. М., 1961.

18. Гольдштейн М. Н. Ускоренные расчеты устойчивости откосов // Бюл. Союзтранспроекта. М, 1938.

19. ГОСТ 12248-96* Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. М. : Стройиздат, 2005.

20. ГОСТ 25100-95*. Грунты. Классификация. М. : Стройиздат, 2002.

21. ГОСТ Р 52748-2007. Дороги общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения / Федер. агентство по техн. регулированию и метрологии. М. : Стандартинформ, 2008.

22. Дорфман А. Г. Вариационный метод исследования устойчивости откосов // Вопросы геотехники : тр. / ДИИТ. Днепропетровск, 1965. № 9.1. С. 32-37.

23. Дорфман А. Г. Оползневое давление и выпор грунта // Вопросы геотехники : тр. / ДИИТ. Днепропетровск, 1972. № 20.

24. Дорфман А. Г. Точное аналитическое решение новых задач теории устойчивости откосов // Вопросы геотехники : тр. / ДИИТ. Днепропетровск, 1977. № 26. С. 53-57.

25. Дыба В. П. Оценка несущей способности фундаментов : моногр. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск : ЮРГТУ, 2008. 200 с.

26. Дыба В. П. Оценки несущей способности системы «фундамент грунтовое основание» и оптимизация проектных решений : дис. . .д-ра техн. наук. Новочеркасск, 2003. 319 с.

27. Дыба В. П. Предельная несущая способность оснований ленточных фундаментов : учеб.-метод. пособие / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск : ЮРГТУ, 2005. 28 с.

28. Дыба В. П., Скибин Г. М. Верхние оценки несущей способности ленточных фундаментов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1997. № 6. С. 2-6.

29. Емельянова Е. П. Основные закономерности оползневых процессов. М.: МГУ, 1972.

30. Зарецкий Ю. К. Лекции по современной механике грунтов. Ростов н/Д : Изд-во РГУ, 1989. 608 с.

31. Золотарев Г. С. Обвалы и оползни на горных склонах и их устойчивость. М. : МГУ, 1968.

32. Золотарев Г. С. Применимость расчетных приемов при оценке устойчивости природных откосов // Советская геология. 1948. № 35.

33. Иванов А. И. О расчете устойчивости откосов и оснований земляных плотин с учетом фильтрационных сил // Гидротехн. стр-во. 1940. № 1.

34. Клейн Г. К. Строительная механика сыпучих тел. М. : Стройиздат,1977.

35. Козлов Ю. С. Определение параметров призмы возможного обрушения в откосах, уступов, бортов карьеров и отвалов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1972. № 4. С. 73-76.

36. Козлов Ю. С., Абдылдаев Э. К., Ермаков И. И. Использование упру-гопластических решений при оценке устойчивости и напряженного состояния бортов угольных разрезов // Сб. тр. ВНИМИ. Л., 1963. С. 49-59.

37. Куликов К. К. Экспериментальные исследования совместной работы плотного песчаного основания и сборных ленточных фундаментов : дис. . канд. техн. наук. Новочеркасск, 1969. 203 с.

38. Ломизе Б. М. Нахождение опасной поверхности скольжения при расчете устойчивости откосов // Гидротехн. стр-во. 1954. № 2.

39. Магдеев У. X. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований устойчивости откосов // Обеспечение общей устойчивости земляного полотна автомобильных дорог : тр. СоюздорНИИ. М., 1949. Вып. 74. С. 53-58.

40. Магдеев У. X., Ниязов Р. А. Применение вариационного метода при расчете устойчивости оползневых склонов в лессовых породах (на примере Саукбулаксая) // Геодинамические процессы и явления Средней Азии. Ташкент, 1973. С. 12-20.

41. Маслов Н. Н. Механика грунтов в практике строительства. (Оползни и борьба с ними). М. : Стройиздат, 1977.

42. Маслов Н. Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов. М.: Высш. шк., 1982.

43. Маслов Н. Н. Условия устойчивости склонов и откосов в гидротехническом строительстве. М.: Госэнергоиздат, 1955.

44. Маслов Н. Н. Длительная устойчивость и деформация смещения подпорных сооружений. М.: Энергия, 1968. 160 с.

45. Можевитинов А. JI. Расчет устойчивости сооружений на сдвиг по слоистому основанию // Изв. ВНИИГ. Л. : Энергия, 1980. Т. 137. С. 38-40.

46. Можевитинов А. Л., Шинтемиров М. Общий метод расчета устойчивости земляных сооружений // Изв. ВНИИГ. Л. : Энергия, 1970. Т. 92. С. 11-22.

47. Мурзенко А.Ю. Особенности деформирования основания гибкого одноступенчатого фундамента // Исследование и расчет оснований и фундаментов при действии статических и динамических нагрузок / А. Ю. Мурзенко и др.. Новочеркасск : НПИ, 1988. С. 85-90.

48. Мурзенко Ю. Н. Экспериментально-теоретические исследования силового взаимодействия фундаментов и песчаного основания : дис. . д-ра техн. наук. Новочеркасск, 1972.

49. Мурзенко Ю. Н. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния основания под жестким фундаментом : канд. дис. . Новочеркасск, 1964.

50. Мурзенко Ю. Н., Борликов Г. М., Дюмин А. А. Игла-плотномер дляизмерения плотности песчаного грунта // XVI науч. конф. НПИ : тез. докл., г. Новочеркасск. 1965. С. 84-85.

51. Мусхелишвили Н. И. Некоторые основные задачи теории упругости : Изд. 3-е. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1949.

52. Мухин И. С., Срагович А. И. Форма контуров равноустойчивых откосов // Инженерный сборник. М., 1956. Т. 23.

53. Некоторые результаты решения смешанных задач теории упругости и пластичности грунтов оснований / А. К. Бугров и др. // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1978. № 3. С. 35-39.

54. Никитин Н. Н. Курс теоретической механики. М. : Высш. шк., 1990.

55. Павлющик С.А. Нахождение верхних оценок несущей способности фундаментов на откосах / С. А. Павлющик и др. // Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. 2009. Вып. 15. С. 5-10.

56. Павлющик С.А. Повышение безопасности гидротехнических сооружений в субъектах Юга России с возросшей сейсмической активностью / С. А. Павлющик и др. // Гидротехника. 2010. № 3 (20). С. 26-29.

57. Павлющик С. А., Дыба В. П. Оценка несущей способности фундаментов на откосах // Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. 2008.1. Вып. 9. С. 37-41.

58. Павлющик С. А. Экспериментальные исследования штампов на откосах // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. Новочеркасск, 2010. С. 50-54.

59. Политов С. И. О моделировании схемы разрушения железобетонного фундамента под колонну на песчаном основании // Напряженно-деформированное состояние оснований и фундаментов : сб. науч. тр. / Новочеркасск : НПИ, 1977. С. 36-40.

60. Попов И. И., Окатов Р. П. Борьба с оползнями на карьерах. М. : Недра, 1980. 250 с.

61. Работнов Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела. М. : Наука, 1979. 744 с.

62. Ревенко В. В. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния песчаного основания под круглым штампом : дис. . канд. техн. наук. Новочеркасск, 1982. 160 с.

63. Рекомендации по выбору методов расчета коэффициента устойчивости склона и оползневого давления / под ред. JL К. Гинзбурга. М. : ЦБНТИ, 1986.

64. Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений. М. : Стройиздат, 1977. 376 с.

65. Сабитова Т. А. Анализ надежности и устойчивости откосов грунтовых насыпей автотранспортных сооружений : дис. . канд. техн. наук. Волгоград, 2007. 114 с.

66. Сенков А. М. Графо-аналитический метод решения задач механики грунтов // Труды ВНИМИ : сб. М., 1949. Вып. 20.

67. Скибин Г. М. Исследование взаимодействия грунтового основания и ленточных фундаментов и оптимизация проектных решений : дис. . канд. техн. наук. Новочеркасск, 1998. 173 с.

68. СобольИ. М., Статников Р. Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М. : Наука, 1981. 110 с.

69. Соболь И. М., Статников Р. Б. ЛП-поиск и задачи оптимального конструирования. // Проблемы случайного поиска. Рига : Зинатне, 1972. № 1. С. 117-135.

70. Соколовский В. В. Статика сыпучей среды. М. : Гос. изд-во физико-математ. лит., 1960.

71. Соколовский В. В. Теория пластичности. М.: Гостехиздат, 1950.

72. Соловьев Ю. И. Устойчивость откосов из гипотетического грунта : тр. / НИИЖТ. Новосибирск, 1962. Вып. XXVIII.

73. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. М. : Стройиздат, 2005. 137 с.

74. Тер-Мартиросян 3. Г. Одномерная задачи консолидации многофазных грунтов с учетом переменной нагрузки и напора на границе : докл. // VIII Междунар. конгресс по механики грунтов и фундаментостроению. М. : Стройиздат, 1973. С. 87-92.

75. Тер-Мартиросян 3. Г., Ахпателов Д. М. Напряженное состояние горных массивов в поле гравитации / АН СССР. М., 1975. Т. 220. С. 48-55.

76. Устинова О. Е. Исследование и расчет несущей способности гибких железобетонных фундаментов методом предельного анализа : дис. канд. техн. наук. Новочеркасск, 2003. 125 с.

77. Федоров И. В. Методы расчета устойчивости склонов и откосов. М. : Госстройиздат, 1962.

78. Федоров И. В. Некоторые задачи упруго-пластического распределения напряжений в грунтах, связанные с расчетом оснований // Инженерный сборник / АН СССР. М., 1958. Т. XXVI.

79. Федоров И. В. О расчете устойчивости откосов и склонов неоднородного сложения // Труды лаборатории земляных сооружений / ВНИИ ВОДГЕО. М. : Стройиздат, 1972.

80. Фисенко Л. Г. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. М. : Недра, 1965. 295 с.

81. Цветков В. К. Белоусов С. Н. Расчет системы насыпь-основание с учетом напряженного состояния грунтов : моногр. Волгоград : Авторское перо, 2005.

82. Цветков В. К. Расчет устойчивости откосов и склонов. Волгоград : Нижн.-Волжск. кн. изд-во, 1979.

83. Цытович Н. А., Тер-Мартиросян 3. Г. Основы прикладной геомеханики в строительстве. М. : Высш. шк., 1981.

84. Цытович Н. А. Механика грунтов. М. : Высш. шк., 1973.

85. Чжу Жуйген. Влияние статических внешних нагрузок на устойчивость откосов карьеров : дис. . канд. техн. наук. Москва, 1963. 140 с.

86. Чугаев Р. Р. Расчет общей устойчивости откосов земляной плотины с учетом фильтрационных сил // Гидротехн. стр-во. 1965. № 5.

87. Чугаев Р. Р. Расчет устойчивости земляных откосов и бетонных плотин на нескальном основании по методу круглоцилиндрических поверхностей обрушения. М. : Госэнергоиздат, 1963.

88. Чугаев Р. Р. Земляные гидротехнические сооружения (теоретические основы расчета). Л. : Энергия, 1967.

89. Шадунц К. Ш. Оползни-потоки. М.: Недра, 1983. 120 с.

90. Шахунянц Г. М. Железнодорожный путь. М. : Транспорт, 1969.

91. Шахунянц Г. М. К вопросу выбора рациональных методов расчета склонов // Оползни и борьба с ними : тр. Сев.-Кавказ. семинара. Ставрополь, 1964.

92. Основания и фундаменты : справ. / Г. И. Швецов и др. ; под ред. Г. И. Швецова. М. : Высш.шк., 1991. 383 с.

93. Ширяева М. П. Моделирование процессов пластического деформирования грунтов оснований : дис. . канд. техн. наук. Волгоград, 2008.121 с.

94. Шматков В. В. Деформации оснований сплошных плитных фундаментов в нелинейной стадии работы : дис. . канд. техн. наук. Новочеркасск, 1985. 225 С.

95. Akai К. On the stress distribution in the earth embankment and the foundation // Procedings of the 4-th Japan National Congress for Appl. Mech.,1954.

96. Bishop A. W. The use of slip circle in the stability analysis of slopes // Geotechnique. 1955. Vol. 5, № 1. P. 7-17.

97. Caquo A. Methode exacte pour le calcul de la rupture d'un massif pour glissement cylindrique // Geotechnique. 1955. Vol. 5, № 1

98. EN 1997-1:2003 (E); CEN/TC 250. Eurocod 7 Geotechnical design. Part 1: General rules. Final draft, 2003. 167 p.

99. Fellenius W. Calculation of the stability of earth dams // Transactions of 2-nd Congress on Large Dams. Washington.: DC, 1936. Vol. 4, P. 445-462.

100. Francais. Recherches sur la poussee des terres, sur la forme et les dimensions des reveterments et sur le talus d'excavation // Mem. De l'office genie, 1920.

101. Frölich О. К. General theory of stability of slopes // Geotechnique.1955. Vol. 5, № 1.

102. Huang Y. H. Stability analysis of earth slopes. = Хуан Я. X. Устойчивость земляных откосов : пер. с англ. М.: Стройиздат, 1988. 240 с.

103. Janbu N. Application of composite slip surface for stability analysis // European Conference on Stability of Earth Slopes. Stockholm. Sweden. 1954.

104. Krey H. Erddruck, erdwiderstand und tragfähigkeit des baugrundes, 5.

105. Aufl. Berlin : W. Ernst und Sohn, 1936.

106. Morgenstern N., Price V. E The analysis of the stability of general slip surfaces // Geotechnique. 1965. Vol 15, № 1. P. 79-93.

107. Petterson. The eably history of circular sliding surface // Geotechnique. 1955. № 5.

108. Rendulic L. Ein Beitrag zur Bestimmung der Gleisicherheit // Der Bauingenieur. 1935. Heft 19/20.

109. Spencer E. A method of analysis of the stability of embankments assuming parallel inter-slice forces // Geotechnique. Vol. 17, № 1. P. 11-26.

110. Taylor D. Stability of earth slopes // Journal of the Boston Society of Civil Eng., 1937. № 3.

111. Terzagi K., Peck R. B. Soil Mechanics in Engineering Practice. New York : John Wiley Sons. 1967.

112. Tschebotarioff G. Foundations, Retaining and Earth Structures. New York: McGraw-Hill. 1973.1. СВИДЕТЕЛЬСТВОо государственной регистрации программы для ЭВМ2010610053

113. Оценки несущей способности ленточных фундаментов на грунтовых основаниях, в том числе ограниченных откосами и склонами» (ПРЕСС)

114. Правообладатель(ли): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) » ГОУВПО ЮРГТУ (НПИ) (Ш)

115. Автор(ы): Дыба Владимир Петрович,

116. Скибин Геннадий Михайлович, Устинова Ольга Евгеньевна, Павлющик Сергей Александрович, Савин Артем Петрович (Ш1)1. Заявка X« 2009616029

117. Дата поступления 29 октября 2009 Г.

118. Зарегистрировано^ Реестре программ для-ЭВМ 11 января 2010 г.х1. XV ■Vж ж1. V V V V ^4-СРуководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам1. Б.П. Симонов

119. УТВЕРЖДАЮ: Проректор по научной работе и инновационной деятельности1. УТВЕРЖДАЮ: (

120. Ген. директор ОАО институт «Ростовский Промстройниипроект».

121. ДОРГТУ (НПИ), профессор, к.т.н.1. Шматков В.В.2011 г.1. Струков Е.А.03 2011 г.

122. ТЕХНИЧЕСКИМ АКТ ВНЕДРЕНИЯ НИР

123. Результаты НИР использованы: в ОАО институте «Ростовский Промстройниипроект».

124. Вид и форма использования: применение в проектной практике при проектировании ленточных фундаментов зданий и сооружений на откосах и склонах.

125. Целевая направленность исследований: автоматический расчет несущей способности ленточных фундаментов зданий на откосах и склонах, а также оценка степени влияния оползневых склонов на несущую способность ленточных фундаментов зданий.

126. Вид и объем внедрения; установка программы на автоматизированные рабочие местараскрыть конкретную рабочую функцию внедряемого объекта.проектировщиков в отделе оснонаний и фундаментов.указать масштаб применения)2. Ожидаемая эффективность

127. База для сравнения: существующие расчетные методы по несущей способности иустойчивости нагруженных откосов и склоновзаменяемый вариант или принятые в качесше образна лучшие мировые, отраслевые или отечественные стандарты)

128. Олсидаемые социально-экономические результаты: рациональное использование времени проектировщиков и повышение качества проектных работ.

129. Ожидаемый годовой эффект от внедрения: определяется для конкретных объектов при проектировании.

130. ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) передает в распоряжение ОАО институт «Ростовский Промстрой-ниипроект» программный комплекс «Предельное состояние систем» (ПК «ПРЕСС») и инструкцию по ее использованию (безвозмездно).3. Особые условия:1. Руководитель работы

131. Зав.кафедрой «ПГСГиФ» профессор, д.т.н. Скибин Г.М,1. Представители заказчика

132. Заведующий отделом оснований и фундаментов ОАО институт «Ростовский Промстройниипроект»подпись)1. УТВЕРЖДАЮ:

133. УТВЕРЖДАЮ: Генеральный директор

134. Проректор по научной работе и инновационной деятельности

135. ГОЙ&ПО ЮРГТУ (НПИ), профессор, к.т.н.1. Шматков В.В.2011 г.

136. Результаты НИР использованы: ООО «Архитектурное наследие».

137. Вид и форма использования: применение в проектной практике при проектировании фундаментов зданий и сооружений на откосах и склонах.

138. Вид и объем внедрения: установка программы на автоматизированные рабочие местараскрыть конкретную рабочую функцию внедряемого объекта,проектировщиков.указать масштаб применения)2. Ожидаемая эффективность

139. База для сравнения: существующие расчетные методы по несущей способности иустойчивости нагруженных откосов и склоновзаменяемый вариант или принятые в качестве образца лучшие мировые, отраслевые или отечественные стандарты)

140. Ожидаемые социально-экономические результаты: рациональное использование времени проектировщиков и повышение качества проектных работ.

141. Ожидаемый годовой эффект от внедрения: определяется для конкретных объектов при проектировании.3. Особые условия:

142. ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) передает в распоряжение ООО «Архитектурное наследие» программный комплекс «Предельное состояние систем» (ПК «ПРЕСС») и инструкцию по ее использованию (безвозмездно).1. Руководитель работы

143. Завкафедрой «ПГСГиФ» профессор, д.т.н. Скибин Г.М.1. Представители1. Генеральный ООО «Архит;Л^фрнявский А.Г.а

144. УТВЕРЖДАЮ: Главный инженер

145. ОУЭйд ЮРГТУ (НПИ). профессор, к.т.н.1. Шматков В.В.