автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Оценка сопротивления забивных свай вертикальным нагрузкам в зависимости от физико-механических характеристик грунтов

Министерство неуки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

. НОВОСИБИРСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ 15НЖЕНЕРН0-СТРСИТИШЫй ИНСТИТУТ ИМ. В.В.КУЙБЫШЕВА

На правах рукописи

Куса Наем

Ш 624.154

. ОЦЕНКА СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАБИВШХ СВАЙ ВЕР ШАШНИ НАГРУЗКАМ В 2АВ1Ш40СТИ ОТ «ОЖО-МЕХАККЧЕСШ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

05.23.02 - ОсмсваниД и фундаиеяты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соиокак.че ученой степени кандидата техинчэоких паук

Новосибирск - 1992

Работа выполнена в Новосибирском инженерно-строительного институте. .

Научный руководитель: кандидат технических наук,доцент

МИРОНОВ Всеволод Сеыйнович Официальные оппоненты» доктор технических наук

Защита диссертации состоится " эо" ноября 1992г. в 15 час, на заседании специализированного совета

в Новосибирской инженерно-строительном институте цо адресу. 630008', г. Новосибирск, у л .Ленинградская, 113

р диссертацией ыокно ознакомиться в библиотеке института.

БАШГОШ Борис Васильевич; кандидат технических наук, старшин научный сотрудник

АБЛОГИН Эдуард Александрович.

Ведущая организация: Сибирский Промстройпроект.

К,064.04.01

Автореферат разослан "25."

992

Ученый секретарь сиециализирэванного кандидат технических

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТУ '

Ак^хальность_теш. Применение свайных фундаментов в общем объеме современного фундаментостроения занимает значительное • место и постоянно увеличивается. Вызвано это тем, что свайние фундаменты во многих случаях являются наиболее эксномичннм решением для зданий и сооружений, передающих на основание больше нагрузки и при строительстве на площадках , сложенных слабыми и разнородными грунтами.

Несмотря на широкое применение свай и большое число научных работ, посвященных расчету и проектированию свайных фундаментов. многие вопросы взаимодействия свай с окружающим их грунтом остаются недостаточно изученными.

Это приводит к тому, что во многих случаях, особенно для ответственных сооружений, сопротивление свай устанавливается на основ'.чии их исшт >ний пробными статическими нагрузками. Эти испытания являются этрлоном для оценки достоверности и надёжности определения несущей способности свей любыми другими методами.

К настоящему времеш; во многих, регионах, там где ведЗтся строительство на сваях, накоплен большой материал.о результатах их испытаний статическими нагрузками. Этот материал не анализируется и практически на используется и продолжаются большие затраты на проведение громоздких и дорс.'остскдих испытаний.

{{•"чначение 'несущей способности свай по теорэтичссжл формулам или расчочамг. по действуадкм норнам, после проводит испытания во многих случаях требует корректировки .

Нэкопленше данные о результатах испытаний свай проО'чш статическими нагрузками могут быть использованы не только да корректировки тех или иных теоретических положений, касающихс. работы свай, но и'для того, чтобы послужить надежной осново для назначения допустимых нагрузок на сваи, не прибегая уИСШТВНИЯМ.

\ _Ц§5Ью_шстдящей^аботи является разработка методики дл установления зависимости между сопротивлением свай двйствук вам нагрузкам' и физико-механическими свойствами окружаки* сваю напластований грантов, глубиной их. расположения и размс рами сваи» используя игвгк- статистической обработки, pi зульгатов многочисленных испытаний свай пробными статичесяш нагрузками.

Для дос-шкенкя поставленной цели решались следующие зед;

ЧИ!

1.Собрать и проанализировать дашше об испытаниях св. статическими нагрузками в различных инженерно-геологкческ условиях с исчерпывающими данными о характеристиках физнко механических свойств грунтов в местах испытаний.

2.РазраСутать программное обеспечение (ПО) для Е3£ позволяющее созл .вать банк данных об испытаниях, %лкак метода математической статистики :

а) установись наиболее ведомые факторы ( из ч,:сла физш механических свойств грунтов, глубиной погружения и размррг свай), влияющие на зависимость .садки свай от действующей hi рузки;

б, установить уравнения'регрессии,, по которым с duco; уоовнем достоверности можно определять сопротивление с

&

в широком диапазоне действия вертикальных нагрузок, учитывая фкзшо-мехшшчэскнэ свойства грунтов и размеры свай.

З.На основашга анализа экспериментальных данных об испытаниях тэизометрических свай и обычных свая на вдавливантю и Ецдергинашш, опред лить -фактическое взаимодействие меэду боковой поверхностью и торцом свои с окружающим грунтом, и сравнить эти данные с результатами корреляционного анализа при статистический обработки результатов стандартных испытаний.

Нэучная_новизна , Разработана методика, позволяющая на основе корреляционно-регрессионного анализа прогнозирс ,ать закономерность роста осадок от действующих вертикальных нагрузок по известным данным о физико-механических свойствах напластований грунтов и глубине погруяюния и размерах забивных свай.

Получены данные о фактическом взаимодействии сваи и окружающего грунта по мера роста действующих нагрузок.

Установлены корреляционные связи между физико-махвничос-кими свойствами грунтов и происходящими при испытаниях осадками свай, подтвержденные анализом экспериментальных данных.

ПВ1!££Щвсков_значеше-Шбдта.Получе№ьв уравнения регрессии позволяют определять сопротивление свай действию нагрузок с высокой точностью для обширного региона Западной Сибири, нэ прибегая к статическим испытаниям свай.

Разработанное программное обеспечение позволяет формировав- банк дашшх с проведенньх испытаниях свай в различных грунтовых условиях и подбирать уравнения "орреляционяо-^грвс-сиолных моде чей для определения сопротивления свай в зависимое™ о"1 вида и напластования грунтов. Разработанная гзтодкка

оценки сопротивления свай вертикальным нагрузкам можвть быть использована для обобщай. i н анализа испытаний свай в любых условиях и разработки на еб основе норм проектирования свайных фундаментов, в частности, для грунтовых условий Сирийской Республики.

Ащ>обац8я_в§б2ты. Материалы исследований докладывались на научно-технических конференциях Новосибиркого инженерно-строительного института и Новосибирского Областного правления ЮО Стройшщустрщ! в 1990 и 1991г.

П^бдиквщи.По материалам исследований опубщиована одна работа.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, приложений и содержит ICI страницу,35 иллюстраций, 15 таблиц, 36 использованных, источников, и два приложения.

ООДЕВКАШЕ РАБОТЫ

Возведении дается обоснование актуальности выбранной теш исследований, eS новизна и практическая значимость.

!LB§BlQ!LSifâS§. приводится обзор литературы по вопросам определения несущей способности свай.

Все метода определения несущей способности могут быть разделены на две группы.

Первая группа -аналитические (расчетные) методы, использующие различные теоретические модели грунтового основания, или зширичзские зависимости, базирующиеся на табличных значениях величин предельных сопротивлений грунта под торцом и по боковой поверхности свай.

Вторая группа -экспериментальные метода, основанные на полевых • испытаниях свай или элементов моделирующих сваи (статическое зондированию, испытание эталонных свай и т.п.).

В большинстве аналитических методов, основанных на теории предельного равновееи'1, несущую способность определяют как сумму предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи и по е8 боковой поверхности. Обе эта составляющие предельней нагрузки принимаются действующими независимо друг от друга.

Одним из первых решения, использовавших классическую теорию предельного равновесия,были предложения В.К.Дмоховского.

Е дальнейшем теория предельного напряжбнного состояния для определения несущей способности свай была использована в работах Н.М.Глотова, Л.А. Луги, ¡С.С.Силина, К.С.ЗавриеЕа» А.Д.Григоряна ,:0.И.Ковалева и лр- В работах Б.В.Вахолдияа наряду с учетом предельного напряженного состояния под торцом сван учитывается и сжимаемость шжерасполозкешшх грунтов.

В -зарубежной практике, в основном в США, пасущая способность свай оценивается- полуэмпирическамя формулами, определяющими предельное сопротивление по боковой' поверхности и под торцом сваи (методы ДР1 и Жанбу)'.

Наибольшее практическое применение в странах бывшего СССР имеет, предложенная Д.А.Лугой и вошедшая в нормы, формула для определения несущей способности по эмпирическим значениям предельных значений сил трения по боковой поверхности и сопротивления сжатию под т ->рцсм сваи.

Вольная группа теоретических методов расчета базируется на определении осадок свай от действия нагрузок, рассматривая грунта,окружающие сваю как котвйю-де1]ррмир:/емую среду.

В этих методах обычно используется решение Миндлина (сила внутри упругого полупрогтра::ства)или реке решение Гибсона(сила внутри полупрост рачгва с модулем деформации, возрастающим с глубиной).

В последнее время для определения напряжений и деформаций ' внутри линейно-деформируемой среды используется расчетная методика "фиктивных нагрузок". При этом получены решения, позволяющие учитывать целый ряд осложняющих, факторов: проскальзывание сваи в грунте, наличие жесткого подстилающего слоя, сжимаемость ствола сваи и т.п.(Работы М.И.Горбунова-Посадова, Е.П.Сивцовой» В.А.Барвашова, В.Г.Федоровского и иностранны:: авторов Х.Поулса, Э.Дэвиса, Н.Маттеса, М.Рэндольфа, К.Рога и др.).

Одним из больших достижений современной теории взаимодействия сваи с грунтовым основанием являете? применение ' нелинейной теории механики грунтов, с использованием для этого метода конечных элементов (МНЭ),реализуемого на ЭВМ. В этой области следует назвать исследования группы ученых во главе с Р.Эллисоном, роботы Х.Чина и Дж. Донольда, Ю.К.Зарецкого, В.В.Орехова, М.И.Карабаеаа, И.П.Бойко и др.

Среди экспериментальных методов определения несущей способности особое место зекимает, считающийся наиболее достоверным, методом пробных статических нагрузок.

Несмотря на высокую достоверность этого метода.результаты проведенных испытаний при оценке несущей споссЗностк свай трактуются весьма разнообразно, в зависимости от критериев, полокешшх в основу самого понятия-"несу:чая способность". Критериев этих много и они весьма разнообразны, особенно в зару-

бэкной практике.

Во многих странах в качестве критерия несущей способности принимается нагрузка, вызывающая определенную величину осадки (СНиП, Мелвин, Хоусел.Технические условия Бостона и Нью Йорка, Нормы Норвегии). Есть критерии, связанные с размерим поперечного сечения свай (Великобритания и Австралия). Определённым распространением пользуется критерии оценки несущей способности свай по характерным точкам перелома на графиках "нагрузка-осадка" (США, Япония, Франция, Норвегия, Бельгия). '

Помимо метода испытания свай ступенчато возрастающими нагрузками в последнее время стали применяться другие способы испытаний: 'циклическое загружение (метода Ван Вила, Опор^тзй-на), загружение с постоянной скоростью (метод СРР) и другие.

Наличие большого количества критериев приводит к тому, что результаты одних и тех •■•э испытаний могут, трактоваться по разному и,соответственно, принимаемые для расчетов значения несущей способности свай для одних и тех же условий могут значительно отличаться друг от друга.

К экспериментальным методам определения несущей способности свай относится . дламяческий метод Н.М.Г'ерсеванова и его многочисленные модификации. Имеются формулы для определения несущей способности свай по их откззу в США, Великобритании, Францы и других странах. Исходит положением ьсб>. динамических ме-годов служат те или инио представления о дол/, затрат энергии удара мо.ота на погружение сваи в грунт.

Применяемые методы зондирования и испытания 'эталонных свай основаны на моделирован/и с помощью элементов меньших размеров (зонд, эталонная свая) процессов, происходящих при

действии вертикальных нагрузок на сваю натуральных раз?,¡еров. Для перехода от результатов зондирования к испыташш;.? сзай используются эмпирические коэффициенты,

С целью уменьшения затрат на проведение статических испытаний свай коллективом НИИСП Госстроя Украиж во главе с С.В.Романовым 'или предложены рекомендации по определению пасущей способности свай на основе статистической обработка результатов их испытаний.

Также, на основе обработки данных, о результатах испытаний рядом авторов были предложены региональные значения удельных сил трения и сопротивления сжатию грунтов под торцсм свай (Б.И.Долматов, Ф.К.Лапшин, Ю.В.Россихин, ¡О.Н.Казаков, Г.Ф.Шишканова).

Интересный вероятностно-статистический подход на основе обработки статических испытаний для определения сил трения но Соковой поверхности и сопротивления под торцом сваи предложен в работах З.Сирсмкидцинова.

Поскольку грунт представляет собой сложную многофазную систему, характеризуемую целый рядом 4изико-механическЕХ свойств.и вся эта система с-чичается большой неоднородностью, что является неотъемлемым качеством грунтов, делается вывод о том, • что закономерности протекания осадок от действующих нагрузок, базирующихся на физики-мехаш: 1вских свойствах грунтов могут быть охарактер1. .ованы только совокупностью результатов многочисленных испытан«/'. И в этом случае представляется вполне обоснованной необходимость применения для оценки взаимодействия забивных свай с окружающим грунтом методами математической статистик*, и теории вероятностей.

Ю

■ В2_11ор°8_главв излагаются методика и результаты корреля-циошго-регрэссионного анализа дашшх об испытаниях свай статическим! нагрузкам!.

Для обработки многочисленных испытаний свай статическими • нагрузками и установле1 ля связи между протеканием осадок от действующих нагрузок с физико-механическими свойства™ грунтов, размерами и глубиной погружения свай было разработано программное обеспечьяие (ПО) для ПЭВМ 1ВМ-Р0/АТ и программно совместных компонентов на языке Фортран.

Структура ПО и порядок. его использования показаны на рис. I.

Программное обеспечите было построено по модульному принципу и предусматривало диалоговый режим функционировать.

■Предварительная статистическая обработка исходных данных включала набор стандартных элементов проверки и оценки исходных данных ПJ статистическим признакам и выполнялась по стандартной методике (программе).

Выбор объясняющих переменных производился путем выявления корреляционной зависимости между переменит.® факторами и над- . Ззкности их статистической взаимосвязи.

ДлЯ построения модели регрессионного типа, наилучшим образом отраиаюцэй взаимосвязь меаду интересующими параметрами, были рассмотрены следующие виды функциональных зависимостей: мпогофакторное квазилинейное уравнение, штофзкг<?рное нели-нейнсз уравнение бе~ свободного члена и многофг -«торное мульти- ' пликативное уравнение. В нашем случае в связи с особым местом значения осадок(Б) в числе другчх объясняющих переменных (фи- ■ зико-мвха"ических свойств грунтов и геометрических размеров

прогкостиче ciort епалкз

CfííT.1 )

свай) тт предусмотрена возможность расширения втзешречнслэ-1П.:х ь'здодзй в пиде:

т-1 Ъ I с

X *(ал+.Я.а X. 3

О ) 121 ) ) *

А Ь. I С.

.....<«)

где . X' - пзрзкекше (обгяснякздо) параметры;

ао,а - коэффициенты уравнения регрессии;

Ь ст,-псказателд степени,назначаемые в хода анализа

Ь К • *

ксррэляцношю-регрзссионной модели;

Б-ссадка сван;

1-количсстсо гсркоик по каадоЯ п<.рзшлюЯ.

Для оценки параметров модели и точности рэгрзссшпюго еналпэа модели были .снебкеча набором стандартных етатистичес-'ких характеристик: дисперсия остатков , дисперсия оценок параметров регрессш:, коэффициент множественной корреляции и соответствующие оценки значимости этих характеристик.

Еабор объясняющих. переменных, ыштьемых а модель регрессионного типа, осуществлялся с соблюдением условия максимального уменьшения мультикодлинсарнос-и.В выборе наилучшего варианта модели бил применен метод пошаговой регрессии.

В качестве исходных данных для их статистической обработки использовались результаты испытаний свай, проведённые п городах Новосибирске, Новокузнецке и Кемерове.

О Со го были собрнш даишв об испытаниях 400 СВВй в различных грунтовых условиях. Глубина забивки свгЯ колебалась от в до 16 и. Волъшшст&о испытаний откосились к аъат

сечением 0.3x0.3 и 0.35x0.35 м. Для статистической обработки и анализа были отобраны результаты . 193 испытаний, - исходя из соображений достоверности самих испытаний и, что самое главное, полноты и достовэр .ости данных о всех характеристиках-физико-механических свойств.грунтов Ь каждой точке испытаний.

Было принят-, что грунтовсе основание в каждом месте испытаний состояло из четырех слоев с различными или одинаковыми характеристиками (три слоя по длин*, сваи и один под тори*..л).

В качестве влияющих переменных в кавдом из слоев были использованы следующие характеристики: число пластичности (I ), показатель текучести(I ^.плотность сухого грунта(рё ),

I X ,1

степень влажности(Бг ^), угол внутреннего трения(ср^), удельное сцепление(с^) и модуль деформации(Е^). Глубина погружения и геометрические параметры сваи оценивались средней глубиной расположения каждого слоя(Ь1) и площадью боковой поверхности СЕак в пределах каждого слоя (1 и ). В итоге матрица влияющих факторов имела вид;

слой характеристики

I V Р„ 5, Ф 1 •в Хы ь

I *а К А X. К

21 К.з X,, х,„

Ш ' 2 О К а

IV Л. К. Хзо

Статистическая модель была представлена ь следующем виде» КХ .г.и)-? ,

гд- -влияющие параметры, 6-осадки сваи, и1 - неуправля-

емые случайные воздействия, Р-нагрузка.

В качестве фиксированных принимались значения осадок и в свази с этим искомая зависимость долина была ответить на вопрос! какая должна быть приложена нагрузка к сваэ опрэдэ.".С:::-ш. ■ размеров в определённых грунтовых условиях, чтобы свая получила члнсированнов значение осадки.

Обработка информагчи производилась отдельно по трем условно выделенным районам и для всей выборки в целом.

Краткая ишенерно-гсологическал характеристика районов следующая :

Рейон"В" Маловлажные мелкие л лылеватьтые пески и близккэ к ним супеси твердой и реже пластичней консистенции.

Район"К" В основном представлен суглнн.-.ймя текучэяластачной и текучей консистенции, груши ьодонасщеяи.

Район "И". В верхней u чети разреза' представлен суглииккэ ' тугопластичной и кгпсонластичной консистенции, а в нижней части тяжелыми суглинками, ино.да глина.'.'л. В некоторых случаях в пределах погружения свай у .тжнего их торца встречались супеси и суглинки с примесью гальки, подстилаемые шютншв! галзчзш-каш».

На nef ом этапе, используя ПО,с учетом физического'смисла явления производилось выявление тесногы корреляционных свяеэй мезду объясняющими персменны.-ш и осадками свай. Путбм исхличо-ния ieкоторых переменных на осноье значений коь44ящентов парной корреляции и оценки их с.атистической взаимосвязи достигалось уменьшите мультиколлинеарности.

анализ данных,полученных в результате такой статистической обработки, позволил сделать выводи о связи раапчмых пера-

МЛ трог, с итоговой ОаВИСИШСТЬЮ Т=Г(Е).

К^Г/алксе влияние на характер зависимости "?" от "Г>" да всех районов оказывав? следу юцае характеристики всех чатнрб: сло.'в грунтов (в порядке численной значимости ^критвра Сгыадснта): модуль деформации, угол внутреннего хранил лсказатель текучести, степе.";, влажности. На рис 2 и 3 показал; •ь'зсиота корреляционных связей между графиком 1=1(£) I СЕойязгваш'грунтов в различных слоях.

При анализа влияния фазико-мэханаческих свойств ¡лзха слоев грунтов для разных районов было устаноь.:-;ао, чте дзнагатель текучасти к степень влазаости налбапео теш: связана с ссс^«т;*£.х,с;нж;д свеьХ. в ' водонаошцаннкх слаСш сугжшках л супосг-гг угол енутренчего трения существонпс сказсзаотся на. работе свай и в водонасыщенннх суглашах к доЕоладо плотных сугляшзх различной консмстекаиа. кгдовлгягак косков и суиосей ата характеристика имеет значение ягзь в- нкжаей частл сьаа и под еб торцом, модуль деформация кмеет наиболылзе значвнлэ для оценил сопротивления свая в суглинках и супзсжс разлгшей консистенции, особенно в ыихкеЯ частит.

Было откачено, что корреляционные связи между сопротивлением свгЯ с фюгжо-кэхакпчз скачи свойствами грунтов в верхней части свай значительно слабее чем в нииюй. В верхней части они неустойчивы или настолько малы, что ¡»и коею пренебречь. Что касается геометрических характеристик, то о^--тимое влияние на сопротивление сваи оказывает глубина расположения слоЭв грунтов, особенно в нишей половине свай и площадь Соковой поверхности свай такле в её нижней части.

Ртах „ //'

.-» -s -ö -Н -1-1,7 О-М и $ & /я /г /ч JS I

Л

н-

\ i v

!!

. f- v!

Zc?-.'

,' &ГЯ/

г,'es-/

^Paüvt/* К"

-а -z -t -я -i-tj а /.it 4 s s я iz к m

| 1 к 1 1 У

h i-' " \ i ¡1 ¡1

ü l ! f ! \ 6 \ \

1/ У j\ \

facxr

uejTjr

ftCJZU

•Jt -jt £ у

Pcäim. 3 "

-O -3 -i -*■ -2-1.Г ff Ü2 V S S a а Й .? 4

1 \rf ' Щ

\ i \ \ \ » > \

<-< \ V. \

i. / , * / T ä \ \ ■ ^ 1 / ■ / *

Jesar gl

I

ßcjss}

3t> Ji S £

Рио. 2. Норредяцисниая сяя?ь между Р •) и

характеристихвм» грунтов для разных райсноз

-ге -/$ -// -/? -Я -{ -Ъ /,?2 * * 1 а " >~ % Л ¡И_ И ЯГ 25 I

Рис. 5- Корреляционная, сеязь мевду р = / ( 5 ) и физшю-иехаиичесяими свойствами грунтов (длй всей заборки)

С помощью разработанного ПО в диалоговом рекиш производился выбор типа регрессионной модели и отбор включаемых в нее збъяснакщих пзремешшх. Процесс этот протекал следующим образом. На основании дшшых о коэффициентах парной корреляции производилось исключение из каждой пары одной из переменных а тех случаях, когда |г >0.8.Затем производилась оценка вновь полученного уравнения по статистическим параметрам и по знакам перед коэффициентами уравнения в соответствии с физическим смыслом представления о работе сваи в грунте и влиянии на>график Р^КБ) того или иного фактора, т.е. мотематическая модель корректировалась с позиций механики грунтов.

Оценка регрессионной модели производилась по следуищил признакам! дисперсия, среднеквадратичное о.клонение, коэффициент множественной корреляции, коэффициент детерминации, оценка Р-статистики, 1-критерий Стыодента,• средний квадрат относительной ошибки в процентах.

Наиболее важным критерием практической ценности получаемого вида уравнения регрессии и значений коэффициентов этого уравнения мы считали значение квадрата относительной ошибки.

В итоге для каждого из районов и для всех испьт ний в целом были получены следующие уравнения регресст и соответствующие значения оценки точности регрессионного анализа.

Район В

Р= (67.336 с-1.9704 I И»22?«5 <р +0.2092 Х.и т

Район К

Р= (0.1758 1.и +0.3082 (р,-6.1757 8г4+0.22Э8 <^+0.6073 Ь4)

Район Н .

1М-1.0966Л^-1.1433Л„-35.2507.5 +0.4016 ф+3.9321 Ст Р* рз г4

0.1318 \+4.1893 1.иа+24.3192.11°'3) .5° *2в'..............(3

Общее для всех районов: Р=(-12,5551 11а+1.2571 сз+1.3601 1.чу-0.3843 <^+0.0903

0.1517 +0.Р431).б°-2й4 ............................(4)

*

\

\

Оценка результатов'расчетов по регрессионному анализу

•ш •йон и уравнения квадрат относ. ошибки« Дисперсия Средне квадрат. отклон. Оценке Р-ста-тисг.

1 район В .'уравнение 16.93 175 13 70,6

2 Р'Яон Шуравненив 22.17 63.4 • 7.9 50.7

3 Район Н{уравнение 14.62 201 14.2 . 162

4 Общее ¡уравнение 19.70 213 14 348

Выполненные расчеты определения несущий способности по формулам СНиП я по уры ;.--ниям регрессии показали, что для обширного изученного рьыона прогноз предельного сопротивления свай но уравнениям рагрессии во всех случаях более дс^товершй, чем по предложения:.; СНиП.

В_трвтьей_главэ описываются результата анализа огшкш исследований взаимодействия свай и грунтового основания.

С целью выявления фактического взаимодействия свай с окрузшэдш грунтом в процессе ей пох^укения были обработали к

проанализированы специальные опытные исследования снабиЗншх датчтпса*,*ч теизомвтрических' свай и обычннх свай, на вдавливание и ввдбргяБэикз, .шполшпешся Сибирским отделением института Про(."т.грг,;йгроект и институтом Фундаментпроект на площадке За-' падпо-Сибирского металлургического конбхчто.

В огштних сваях были установлены тензог'.етрическиэ датчики. Разность между приложгаой вертикальной натру зкой и уштяся, с-кроп-з.югашю! по пгззаюш датчиков в разных сечениях стой, дакала суммарную величину сопротивления грунта на боковой по-верхкости сваи на заданных глубинах.

Испытывались 4 тензоаетряческие св^н сечением 0.35x0.35м Т1 и Т2 дано» Им и ТЗ и Т4 дямой 16м. сим И и Т2 прорезали слой аллювиалыю -д-злиюг-г.альшх суглинков мягкопластичной консистенции и заглублялись в слой аллювиальных суглинков с консистенция от тугопласгичной до мягкоплайтичней. Сваи ТЗ и Т4, прорезаг слой аллввиально-делпзвиалышх 51 аллювиальных суглинков с консистенцией от мягкопластичной до тугопласгичной, опирались нижними концами в супеси, не доходя до кровли галечников на О.5-0.7м.

По результатам испытаний тензометрических свай были построены графики распределения усилий по длине свай в зависимости от действующих нагр., зон. Один и„ таких графиков показан на рис.4.

Анализ данных о распределении усилий по длине свай позволил установит*-., что на начальных стадиях загрузкения основная часть нагрузки воецмнимается верхней половиной 'око-вой поверхности сваи, затем по мере увеличили нагрузки вг^ большая ©С часть воспринимается нижней ч~стк1 и торцом, в то

тн

н- —I— § —+-■ Ра Л

й 5 ^ о» Ч»

•♦1 'п о;

Риг../?.

, Средний значения сопрогиилзни . грунта. (/ ) на рп&ной глубин« » а.шкстносп'и от дойстлушцих нагрузок. ("Ъ.ЧЯ Т-'О ¿2

же время сопротивление грунта по боковой поверхности в верхней части сваи уменьшается или остается постоянным. Наиболее интенсивно растет сопротивление СЕай в самой нижней ей части. Определённая интерэс представляет анализ изменения сопротивления грунта па Соковой поверхности и у торца для разных значений осадок свай. В этом случае оценка изменений в сопротивлении свей производилась по приращениям (уменьшениям) ннтере сущих силовых факторов взаимодействия грунта и сваи, отнесенных к определенным значениям осадок. Этот метод оказался весьма эффективным для наиболее четкого представления о взаимодействии сваи и грунта в процессе возрастания осадок от действующа нагрузок.

Так било установлено, что начиная с максимальных значений ДР/дэ=130-150 кН/мм при общей осадке 5мм происходит резкое падение этого отношения и при осадках около 15мм ¿Р/ДЗ колеблется и пределах 50-20кН7мм. При развитии дальнейших осадок свай до 20-25мм отношение ДР/ДЭ слабо изменяется и составляет 6-2 кН/мм. (ЛР-лриращение (уменьшение) суммарных сил сопротивления по боковой поверхности свай, ¿5- фиксированное значение приращения осадки).

Анализ закономерности изменения приращен .Ш (падений) суммарного сопротивления грунта под торцом свай, приходящихся на единицу осадки Дй/Д5, показал такуи ко качественную закономерность, как и для ДР/Д£>.

Если при начальных стадиях загрукения и сравнительно небольших осадках до 15мм ЛII/ДБ численно отличаются от ДР/ДЗ, то при осадках 20-25мм ДИУЛЗ становится равным 6-2 кНУмм, т.е. почти такими ке как и- ДР/ДЭ. Этот ьивод подтверкдается

вычисленными значениями ДУ/AR при разных значениях осадо Отношение ¿F/AR,начиная с 4, при осадке до 5 мм постепен уменьшается и для Б=20-25мм - AF/AR =1.

Все это позволяет считать, что на определенном эта: роста осадок и соответствующих нагрузок происходит качествен \ новое состояние взаимодействия между сваей и окружают:

грунтом. При этом на каждую ступень осадок требуем

\

преодолеть одно и то сопротивление грунта по бокоз^ поверхности (АГ)и под.торцом сваи <áR).

Определенный интерес представляет сопоставление дашшх суммарных значениях сопротивления по боковой поверхности д. свай, работающих на вдаЕливание и на выдергивание. Оказалос; что отношение суммарных сил сопротивления по боков< поверхности(Р) к общему сопротивлению сьай(2) при испытаю свай вдавливанием и выдергиванием значительно отличаются др; от друга. При испытаниях на выдергивание среднее значении I", на всех этапах нагружения составляет 0.2-0.3, в то время, k¡ при вдавливании Р/2 составляет 0.7-0.8. Отсюда следует, ч: оценку сопротивления свай по боковой поверхнос.и при действ! сжимающей нагоузки нельзя производит' на основании данных сопротивлении свай на выдергивание, т.к. напряженное сосна ние грунтового основания при действии на сваю вдавливающей íl выдергивающей нагрузки будет различны;,.. .

Сравнивая раэулътаты испытан. ¡1 тензометричоских свай корреляционную связь между ?=í(S) и сг "Яствами грунтов (ju района К) мозкно прийти к вывода о том, что огтше данные по; тверадают полученные статистически корреляционные связи. Опрс делящим фактором развития осадок ы действия нагрузок являю1:

:я прочностные и деформациошшо свойства грунтов, расположении в ютагей части и под торцом сваи.

1_чвтвертой_г,71аве рассматриваются инженерно-геологические условия Сирийской Арабской Республики и связанные с ними вопросы фуняаненгостргения. -

В большинстве районов Сирии инженерно-геологические условия благоприятны для решения вопросов фундаментостроешм, г.к. древний и современный аллювий территории Сирии, использу-эмый как основания фундаментов, представлен в основном гравий-яо-галечниковыми отложениями с различным заполнителем от мелких песков до суглинков, что позволяет в этих местах в основном применять фундаменты на естественном основании.

Однако на територии ' Сирии тлеется ряд районов, инженерно-геологические характеристики которых позволяют применять и свайные фундамента, например,, на строительных площадках з долинах реки Оронто или в районе Тедмор, где имеются мощные толщи аллювия, представленные суглинкам"» и глшаки, или в приграничных районах Сирийской пустыни, где в пошкешшх местах залзгаит большие ' толщи лессовидных суглинков. Также очевидно будет актуальным и применение свай для опор мостов, гидротехнических сооружений, высотных зданий и т.п.

Если в настоящее время для расчетов свайных фундаментов могут быть использованы нормативы других государств, то в-дальнейшем встанет вопрос о создэнии собственных норм, связанных с особенностями инженерно-грологических условий Сирии. Длч этих целей' наиболее рациональным будет использование изложенных методов обоищек гя и анализа резуль-

татов испытаний свай.

ВЫВОДЫ

1. Накопленные данные о результатах испытания свай статическими нагрузками при соответствующем обобщении и анализе могут служить достаточным основанием для назначения несущей способности ' сваи в зависимости от итхенерно-геологических условий без проведения испытаний. Прогнозирование сопротивления свай дейстЕуюищм нагрузкам в зависимости от физико-механических свойств грунтов и размеров свай, учитывая неоднородность грунтов и другие трудно

• учитываемые факторы, должно осуществлятся на статистической (вероятностной) основе.

2.Корреляционный анализ, выполнявшийся с помощью разработанного программного обеспечения, показал, что наиболее тесная связь между осадкой и действующей нагрузкой с одной стороны и физико-ыеханическими свойствами грунтов и размерами свай с другой, проявляется в следующем.

Наиболее существенное влияние ,на сопротивление свай отзывают в порядке.значимости тачсие свойства грунтов: модуль деформации(Е), показатель текучести пылевато-глинисгах грунтов (11), плотность песчаных и супесчаных грунтов (ра), угол внутреннего трония(<р) и степень влажности(Бг). Особенно заметно влияние этих свойств в нижней части свай. ,

Для отдельных видов грунтов наиболее существенное значэние имели следующие характеристики: Для песков мрлаих и шлеватых и близких к ним супа сям- модуль деформации (Е), угол внутреннего трения(<р),и плотность сухого грунта (р<1), для сльбых

здонасвдешшх суглинка» - показ втв ль текучести (It), степень важности (Sr) и угол внутрешего трент-я <<р), для плотных чиЗлых суглинков и Слизких к ним глинам - модуль деформации Е), число пластичности(1р) и угол внутреннего трения(ф).

3. Форму ли, получгшшэ На основе корреляционно-регрессион-эго анализа, описывающие зависимость P=I(S) от физико-эханических свойств грунтов показали хорошую сходимость с пытными данными. Средний квадрат относительной ошибки езультатов расчетов по сравнению с опытными данными всех спнтанкй на всем диапазоне осадок от действующих нагрузок казался равным I9.70& .

4. Анализ опытов с тензометричвскими сваями показал, то в процесса увеличения нагрузок и роста осадок происходит сметное перераспределение характера сопротивления грунта по дане сваи. На первых этапах загруклшя при небольших пэреме-(агшях сваИ сопротивление грунта действует в основном в верх-юй половине длины сваи. При увеличении нагрузки доля общего »противления перемещается вниз, достигая своего максимума в 'ровно нижнего торца сваи. В это время доля общего сопротивле-шя грунта в верхней половине сваи падает или остается юстоянной.

5.Характер перераспределения сопротивления грунта юремэщению сваи говорит о том, что определяющим в этом троцессе является сопротивление грунта в нижней части сваи, ítq подтверждает выводы корреляционно-регрессонного анализа.

6.Установлено, что при определённых ."чачениях нагрузок и соответствую'.цих им осадках наступает такое напрякенно-дефор-шроаанпе состояние грунт*, гри котором пр '.ранение cyi.-'ларно-

го сопротшшная грунта по соковой поверхности сваи ctchoeut-ся равнин прирвценив сопротивления под торцоа сваи на каздаЛ ступени осадки. Для ксследоввЕажхсл свай это состояние наступало при осадках,равных 20-2Бмм.

7.Сопротивление результатов испдашй тензометрических свай, на вдавливание и обычных свай на выдёргивание показали, что сопротивление "трению" при выдергивании в исследовавшихся грунтах в два-три раза меньше чем сопротивление грунта по Соковой поверхности при вдавливании.

8.Методика сбора информации, обработки результатов испытаний свай статической нагрузкой , и разработке корреляционно-регрессионных моделей для оценки сопротивления свай может слуюиь основой для создания региональных норм и ь частности для Сирийской Араб-окой.-Республики.