автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Прогноз длительных осадок ползучести глинистых оснований сооружений в нелинейной постановке

тг

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ /гРлИТЕКТУРНО-СТРОКТЕЛЫШ УНИВЕРСИТЕТ

В 071

На правах рукописи

Вознесенская Елена Сергеевна прогноз дашыш осадок ползучести

ГЛИНИСТЫХ ОСНОВАНИИ СООРУШШ В НЕЛИНЕЙНОЙ ПОСТАНОВКЕ

Специальность 05.23.08 - Основания и фундаменты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Спикт-Пегерйург, 1397 г.

Работе выполнена на кафедре геотехники (оснований, фундаментов и механики грунтов) Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета.

доктор технических наук, . профессор В.Н.Броник "доктор технических наук, профессор А.К.Бугров; кандидат технических наук гл.инженер Б.А.Лукин

ЛЕННИИПРОЕКТ •

юня 1997 Г..В |330 часов на заседании Специализированного Совета К- C63.3I.0E в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете по адресу:. 198005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4, ауд. 109-с

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной бибдиот^че университета.

'Автореферат разослан " мая 1Э97 г.

Научный .руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация Защита состоится " 17 "

Ученый секретарь Специализированного

Совета, кандидат технических наукЕ.А.Козлов

- з -

0Е1ДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. При проектировании оснований зданий и сооружений одна из важнейших: задач состоит в полном использовании не-зущей способности грунтовых оснований и в получении достоверного грогноза развития их осадок на весь период эксплуатации., В кшшх -зайонах Санкт-Петербурга, -где основанием зданий и сооружений'служат тугопластичнне, полутвердые и твердые пнлевато-глиниотые грун-•н /моренные отложения/, возводятся в основном крупнопанельные дания, большинство из которых строится на ленточных фундаментах._ садки этих зданий оказываются малыми. Наблюдается недоиспользова-ие несущей способности грунта основания. СНиЛ позволяет увеличи-ать расчетное сопротивление грунта, когда ожидаемая осадка фун-амента меньше 4С$ предельно допустимой осадки сооружения. В слу-ае тугоплаотичннх, полутвердых и твердых пылевато-глинистнх грун-эв, обладавших высокой прочностью /предельная нагрузка для этих рунтов во много раз превышает расчетное сопротивление/, 'возможно целесообразно увеличивать давление^ передаваемое на грунт, за . юделы расчетного сопротивления. При этом в расчетах необходимо гатывать нелинейную работу оснований.

Процесс деформирования неводонаснценных пылевато-глинистых »унтов в большой степени определяется ползучестью. Учет де:|оргяи-вания грунта во времени особенно важен при напряжениях, превн-вели предел пропорциональности. '

• Отрешение повысить давление, передаваемое на грунт, за прея пропорциональности вызывает необходимость перехода к более со-р-ленним моделям грунта, учитывавшим нелинейность работы ойкова-I и временные эхо'зктьг.

Подточу исследование закономерностей нелинейной деформируе-ял 'пн'. " ^ато-глшлстого грунта во временя-, а такае численный

прогноз развития-осадок фундаментов о учетом этих закономерностей представляют научный и практический интерес.

Цель и задачи работы. Основной целью диссертационной работы

являлось совершенствование методики прогноза длительных осадок ползучести основания сооружения на базе исследования закономерностей нелинейного деформирования пыяевато-глинистых грунтов во времени при различных видах напряженного состояния.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

- проанализировать современное состояние вопроса в исследуемой области;

- разработать методику испытаний и исследовать закономерности ползучести пылевато-глинистого грунта при различных видах на-гружения; • •

- сформулировать уравнения состояния сдвиговой и объемной ползучести в нелинейной постановке; • ~~

• - решить краевую задачу'плоской деформации основания, обладающего нелинейной ползучестью;

• - выполнить численный 'анализ влияния различных факторов на напряженно-деформированное состояние глинистых оснований;

- сопоставить результаты численного раочета по прогнозу длительных 7сйдок фундаментов е..данными натурных наблюдений за осад-квми • реальных сооружен.

Научной новизной обладают» -установленные закономерносч объемной я сдвиговой дг 'хзрми-' ^уемости при ползучести гляяястнх грунтов лри р яличных видах на-груженая я сформулированные обобщающие зависимости модулей объем-

•*оЙ деформаций я Ьдвига от инвариантов напряжений и фактора времени;

- разработанное решение краевой задачи, плоской деформации с ' учетом полученных зависимостей модулей объемной деформации и сдвига от' исследованных факторов;

- выявленные численным анализом закономерности влияния деформаций уплотнения и формоизменения на нелинейные осадки ползучести оснований фундаментов.

Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций подтверждена комплексными лабораторными испытаниями грунта на со-' временном оборудования, их статистической обработкой, сопоставлением результатов аналитических и численных решений тестовых примеров, сопоставлением численных решений по прогнозу осадок фундаментов с.данными натурных наблюдений за осадками реальных сооружений.

Практическая ценность и реализация работы. Практическая ценность заключается в разработке метода прогноза длительных осадок фундаментов при давлениях, прэвьшаиаих расчетное сопротивление грунта, позволяющего повысить" экономичность проектируемых фундаментов за счет увеличения нагрузки на основание»

Использование предложенной методики расчета длительных осадок основания позволило выявить причины неравномерных деформаций основания аварийного здания в г. Пушкине по•Октябрьскому бульвару, 42 и обосновать наиболее рациональные методы его усиления, что позволило получить экономический эффект в размере 55 млн.руб.

На заппту выносится:

- методика л результаты исследования закономерностей сдвигового и объемного деформирована пнлевато-глянистого грунта при различнее видах напряженного состояния,' ,

- математическое описание обоСщащих зависимостей для различим* пидоя •'алряжшного состояния деформационных характеристик пи-

левато-гданистых грунтов от инвариантов напряжений 0" и ^ и фактора времени;

-'алгоритм и программа численного решения краевой задачи плоской деформации о использованием разработанной нелинейной модели грунтовой среды;

- результата численного анализа влияния различных факторов на напряженно-деформированное состояние основания ленточного фундамента. • '

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 51, 52 И 54 научных конференциях СПбГАСУ /1994, 1995 и 1997 гг./, на 1У Российской конференции по нелинейной механике грунтов с иностранным участием /Санкт-Петербург, 1993 г./, на Российской конференции по механике грунтов и фундаментостроеншо /Санкт-Петер-йург, 1995 г./.

Публикаций, По теме диссертации опубликовано 8 печатных ра. бог.

• Структура й сЗьвм работы. Диссертация состоит из введения,

четырех глав,. основных выводов, списка литературы из 221 наименования и приложений. Работа содержит 312 страниц, в том числе 148 страниц машинописного текста, 79 рисунков, 2 таблицы, 87 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель к задачи исследований.

с '

Первая глава освещает г шросы, связаи ше с существующими оборудованием и методиками для исследования закономерностей деформирования грунтов при сложном напряженном состоянии, расчетными моделями грунта и методами прогноза развитая осадок оснований

- 7 -

фундаментов во времени. '.•'..

Испытания грунтов целесообразно выполнять при сложных напря-сеннюс состояниях, в которых работает грунт в основании сооружа-гай.' С разработкой методик и приборов для испытания грунтов в ус-ювиях трехосного сжатия связаны работы С.С.Бабицкой, Б.Н.Баршев-:кого, А.Бишопа, З.Н.Бронша,- А.К.Вугрова, И.М.Васильева, А.Л.Голь-дана, М.Н.ГольдштеЙна, Б.И.Двдуха, Л.В.Довгань, И.Дункан,.Г.Ко, 1.Л.Крыяановского, Г.М.Ломизе, М.В.Малшева, Е.И.Медкова, К.Роско, [.Роу, Н.Н.Сидорова, Л.Н.Синякова, Р.Скотта, А.С.Строганова, Т.Ши-1ата, Д.Хенкеля, М.Арнольда и др. Современные конструкции прибо-юг трехосного сжатия позволяют создавать в лабораторных условиях [роизвольное напряженное состояние в образце и воспроизводись шя-юкий круг режимов нагруяения.

Построение нелинейных моделей грунта получило развитие в рамах теории пластического течения, де'^ормационной теорий пластич-:ости и теории ползучести грунтов. Определенный вклад в развитие юделей грунтовой среды внеоли Х.З.Бакенов, A.A.Бартоломей, В.Г. ;ерезанцев, А.И.Боткин, В.Н.Бронин, А.К.Бугров, А.Я.Будин, С.С.Вя-ов, Н.М.Герсеванов, А.Л.Гольдин, Л.В.Горелик, М.Н.Гольдштейн, .И.Горбунов-Посадов, С.Э.Городецкий, Б.И.Дйдух, Д.Друккбр, И.Дун-ан, Ю.К.Зарецкий, Е.А.Иоселевич, В.М.Кириллов, В.С.Коровкнн, .Л.Крыжанозский, В.Н.Ломбардо, Г.МДомизв, М.Р.»Малышев, С.Р.Месяц, Н.Н.'-орарескул, В.Н.Николаевский, А.В.Пилягии, В.Прагер, рэндтль, iM.PeitHep, К.Роско, А.С.Строганов, З.Г.Тер-Мартиросян, ер-Степпнян, С.Б.Ухов, А.Б.Фадеев, В.Г.Федоровский, Й.В.уЗёдоров* .А.Злорин, Т.Ш.Ширинкулов, В.Н.Шлроков, А.Шофядд, Л.Щукле я мно-ле другие, , •

Разработкам в области численнкх решений смешанной задачи тео-ии упругости и пластического течения посачгценч работы 3,£.Алек-

сандровича, Х.З.Бакенова, Л.А.Бартоломей, А.К.Бугрова, А.Л.Гольди-на, Ы.И.Горбунова-Посйдова, А.А.Готлифа, Б.Й.Дидуха,-О.Зенкевича, Ю.Н.Мурзенко, А.В.Пилягина, В.С.Прокоповича, К.Роско, Т.Танака, С.Б.Ухова, А.Б.нгадеева, В.Г.Федоровского, А.А.^едосюк, И.Чанга,

A.Шофилда и многих других. В литературе описан широкий круг задач такого рода для различных схем оснований и путей нагружения, в частности включающих разгрузку. Однако, грунтовые модели теории пластического течения предусматривают постоянство деформационных характеристик в допредельной стадии и независимость их от времени, что противоречит многочисленным экспериментальным исследованиям, в которых г авансирована их изменчивость даже на начальной стадии приложения нагрузки /см. приложение ГОСТ 26518/.

Литературный поиск не йыявил решений краевых задач, основанных на применении нелинейной теории ползучести q использованием различных ядер объемной и сдвиговой ползучести и анализом условия предельного состояния грунта,

.Вопросам постановки и численного решения краевых задач с использованием деформационной теории пластичности посвящены работы Е.s.Винокурова, В.Ы.Демкина, Ю.К.Зарецкого, З.А.Зазиянца, Т.Т.Ко-нонкова, А.Л.Кршановского, В.Г.<£едоровского, А.К.Черникова, A.C. Чевыкина и других. Учесу дилатансии посвящены работы А.Л.Гольдина,

B.Н.Николаевского, Д.Д.Сапегина, А.С.Строганова и-многих других. В указанных решениях не учтен фактор времени. Деформационная теория пластичности опирается на конечные и взаимно однозначные соотношения между напряжениями и деформациями, что позволяет учесть фактор времени путем введения-в.физические-уравнения временной функции. Поэтому перспективно для прогноза длительных нелинейных осадок оснований,'сложенных полутвердыми и твердыми пылеваго-глинистыми грунтами использование деформационной .теории пластичности

0 учетом фактора времени'и условия предельного состояния грунта.

Во второй главе излагаются методика и результаты лабораторных испытаний пнлевато-глинистого грунта полутвердой и твердой консистенции природного сложения при различных видах нагружения /одноосном, компрессионном, всестороннем сжатии, боковом раздавливании/. ,

Испытания глины, имеющей следующие характеристики: ^ = 18,1 ...19,5 кН/м3; ^ = 15,4...16,1 кН/м3; = 0,16...0,20; 5г = ' = 0,59...0,77; Х^ = -0,15...0>21; = 0,18; проводились на при-5орах трехосного сжатия БТ-1 конструкции Б.Н.Еронина и С.В.Татари-гоча /а.с. 1592823/, достоинством которых является простота зада-гия радиальных напряжений и измерения тангенциальных перемещений »бразца грунта, отсутствие искажений формы образца по его высоте,

1 также возможность обеспечения постоянства радиальных напряжений 1 процессе проведения опыта. Опыты выполнялись с 3-гб-ти кратной овторяемостыо.

Были проведены четыре серии испытаний при указанных ввдах нарушения. К'образцам прикладывалось 4-5 ступеней нагрузки. Каждая тупень'выдерживалась в течение одних суток. Принятая методика ис-яташзй образцов грунта при различных видах напряженного состояли позволяет строить обобщающие физические- уравнения состояния и различных видов нагружения. '

Первичные результаты испытаний предотавлены в виде завясишс->й осевых и радиальных деформаций образцов от осевых или радиаль-а. напряжений при рассмотренных ввдах напряженного Состояния и ютветствутацих кривых ползучести. Величины полям деформаций, на-пленш'х образцами, разделялись на условно-мгнойеннЫе деформации доТюрглации ползучести. За условно-мгновенные деформации приняты Формац-.^, зафнксироватш-з через 10 с после .приложения ступени

нагрузки. При всех рассмотренных видах „напряженного состояния наблюдается снижение интенсивности нарастания условно-мгновенных дв-формаций образца с ростом нагрузки. Кривые ползучести, соответствующие различным уровням осевюс и радиальных напряжений, имеют затухающий характер, кроме случая установившейся ползучести, соответствующего последним, отупеням нагрузки при одноосном сжатии.

3 третьей главе результаты лабораторных исследований представлены в инвариантной форме в виде "паспортов" испытаний, что позволяет оценить влияние инвариантов напряжений 6* и ©ь и фактора времени на сдвиговые и объемные деформации грунта в условиях различных ви^ов напряженного состояния.

Методика, предложенная В.Н.Брониным /1£81/, позволяет на основании кагружения образцов грунта с различными соотношениями главных напряжений построить условно-мгновенные и изохронные диаграммы деформирования грунта, каждая из которых соответствует определенным значениям среднего напряжения л времени. -Испльзуя ату методику, по парам значенлй интенсивности касательных напряжений и интенсивности деформаций сдвига при мгновенном деформировании е? или при ползучести е^, соответствующих фиксированным значениям среднего напряжения <У в временя при различных видах напряженного состояния, : ляучены диаграммы сдвигового деформирования /рио.1/, По- диаграммам вычислены секущие.модули сдвига в построены графики их завиоимооти от янтенойвнооти касательных напряжений /рис.2 На основании математической' обработки подобраны зависимости для описания полученные модулей одЕигат' •

т* . » /

/1/

4

ft МПл

м

S)

fffy VL JL

FCL

а цм m e*

« MW 3t*k/r — — —- /ow

. i " -

ffr v2_

К.

c.om ttm Q№ qazs Wff gf

Рис.1. Условно-мгновонные диаграммы деЯюрмирования /а/ и изохронные диагргиин- ползучести /б/ пшювато-глинис-того грунта, соответствующие средним напряжениям '& : 1 - 0,05 Ша, 2 - 0,1 Ша, 3 - 0,15 Ша

-------экспериментальные, --- рассчитанные с использованием формул /1/ и /2/,

1)

С"т

апнп»

14

-V %

JJ \\\ 1 *

о />t 42 & о o.i щ ег i т w S? i & о,г а

МП* . НПа МП* МП*

Рис.2. Графики зависимости условно-мгновенного модуля . сдвига <5-м /а/ и модуля сдвига , характерю:дащого го^ошацая ползучести для моментов времени 10мин /б/, 3Jmii!1 /в/, 1сут. /г/ от интенсивности касательных, на-пр.т'.енил &i при средних напряжениях 6* : 1 - 0,05 Ша, 2 - 0,1 Ша, 3-0,15 Ша

------экспериментальные,. - - - пассчитанные по формулам /1/ и /2/.

где <?" И 6" - модули сдвига, характеризующие соответственно условно-мгновенные деформации и деформации ползучести; в-* + ё я = £ /(¿(4)- модули сдвига в областях линейного мгновенного деформирования ©;• 4 б*4* и линейного деформирования при ползучести

здесь 1))с5»2 - временная функция,

©¿ИА=* С"Л + б^^и бгпл = Слл + пределы пропорциональ-

ности зависимостей "в;- - е^ " и "в! - е? *'; С* + б1^*-

интенсивнооть касательных напряжений, соответствующая предельному сопротивлению грунта сдвигу по октаэдричеокой площадке; а. , £ , 2 , 1сут., , , С™ , Ц™ , С*, У*, Ы.*,Ы.п- постоянные параметры.

Выражение для модуля сдвига (?• , характеризующего полные деформации, записывается в следующем виде, удовлетворяющем начальные

уоловиямг ,

&а . /3/

•Выражения ДА/3/ определяют модуль сдвига пылевато-глинисто-го грунта как .функцию первого инварианта тензора и второго инварианта девиатора напряжений, параметров прочности, длительности действия нагрузки при различных видах напряженного состояния. Эти обобщающие зависимости учитывают наличие областей линейной мгновенной деформируемости и линейной деформируемости 'при ползучести, которые не совпадают; зависимость модуля сдвига в области линейнс мгновенной деформируемости от среднего напряжения & и снижение значений модулей сдвига в областях нелинейной деформируемости до нуля с ростом интенсивности касательных напряжений 6; до своего предельного значения .

■ Модуль объемного сжатия К по аналогии с модулем сдвига со стоит из двух-соптгткяЕЕИх И* и И", характеризующих мгновенное

- 13 -

деформирование и деформирование при ползучести:

г/Л 1/Л

К •К ... /4/

Модуль убывает с ростом интенсивности касательных напряжений в; и линейно увеличивается с ростом среднего напряжения . Для математического описания этой зависимости получено выражение: Г а' + й'Л-

-^--«•-с, в:-,о /5/

й£ + в! »О ;

здесь а' , в', с , <£ . / - постоянные параметры. Модуль /С" определяется следующей зависимостью:

' к**(*.*)• ¿(а/е), /6/

где первый сомножитель характеризует, зависимость модуля

объемной деформации.ползучести от среднего напряжения в* и времени { при гидростатическом сжатии / &г = О/, а второй сомножитель определяет влияние отношения 61 ¡6" , значения которого различны в условиях разных видов напряженного состояния.

Описание результатов испытаний-с помощью выражений /1/+/6/ при значениях постоянных-параметров а = 20; ё = 23М1а; £ = 32МПа; Снк = 0,02МПа; 1}>т = 38,5°; С™ = 0,008Ша; ¿/"гл= 33°; С* = 0,07 МПа, = 42,5° /что соответствует Кулоновским значениям о = О.ИМПа и Ц = 38,5°/; <*м = -2; с(п .= -1;'а'= 39,9МПа;' В'= 33,4; С = 13,6МПа; с£ = 8,8Ша; = 38,5 дало удовлетворительные результаты /рис.3/.

Зависимости /5/ и /6/ хорошо описывают деформационные свойст- ■ ва исследуемого грунта. Однако, во избежание чрезмерного усложнения численных расчетов при решении краевой задач:' пля описания модулой обт-ечного сг.атпя Кн и Кп сторпуляровпш: болче лроетко виртспяч, вполне прилмлечне для инженерной пршсткя:

а/

6/

К мп*

а мп*

/в

2 —г

• N. "Ч

2 —» Г

—— —г-^

л к

/>,1 ал в,1 41 6- мп*

е,1 42 43 ол емпл

Рис.З. ГреЛткп зависимости модуля сдвига (? /а/ и модуля объемного сжатия К /б/, характеризующих поляне деформации образца пылевато-гликистого грунта через одни сутки, от интенсивности касательных напоял;еш:л о'; и среднего напряжения О" соответственно в условиях: 1 - одноосного, 2 - компрессионного, 3 - всестороннего и 4 - бокового сжияя

------экспериментальные, — - рассчитанные по

формулам ДА/3/ и /4А/6/.

Км(&, в*) = (&</&?) £ ,

ГД0 =

0." , 0,55* ■

с', ©¿/б-:^ 0,5-5-

/?/ /8/

Ц-Аъ(бс*, ег/ег*>0,55 ;

здесь а", с', о?',./', постоянные параметра,

,',)() ■ л)) - врпг.оиппя ^уякгцп. Л'Ш ЙСПОЛЬРОВП-

I г ч:;«лснс«\л тмзоччтпх осадок осиодоягК фу^лог.г'нгоп вадг прексЕ

ой функции, полученный на основа экспериментальных лаборатортк .анных был уточнен с учетом результатов длительных модельных испы-аний аналогичных глин, выполненных С.Л.Тагариноиы, и результа-ов наблюдений за осадками корпусов жилкх здал:ш, возведенных на енточных фундаментах на полутвердых суглинках с аналогичными фи-ико-мехаяическими характеристиками, выполненных отделом $ 6 АОЗТ КТИ. '

Выражения /4/,/7/ и /8/ определяют модуль объемного сжатия ылевато-глинистого грунта как функцию первого инварианта тензора второго инварианта де'виатора напряжений, параметров прочности и лительности действия нагрузки при различных видах напряженного оотоянм. Эти обобщающие зависимости учитывают возрастание моду-я объемного скеатия с ростом среднего напряжения & , причем это озрастание более существенно при мгновенном деформировании; синение модуля объемного сжатия с ростом интенсивности касательных апряжений вt , т.е. эффект дилатансии, при достижении величины r*¿ более 55$ своего предельного значения в"*.

Описание результатов испнт&ний с помощью выражений /4/,/7/ и В/ при значениях постоянных параметров а" = 34,2МПа; ё'= 76,0Ша; ;'•= 23,4; ct'~ 128,0; /'= 47,0; L = 43,8МПа; I = 97,4МПа; fin = 5 зло удовлетворительные результаты.

.. -отаьовлено, что доля 'деформаций формоизменения в-суммарных эргикальныл деформациях образца грута при одноосном, компрессион-эм и-боковом сжатии по абсолютной величине превышает долю деформа-ий объема. Это презн^ение наиболее существенно при одноосном сжа-

яй. Так, при возрастании осевого давления от 0,2 до 0,5 МПа доля i

эформации С jpMoизменения в.-суммарной осевой деформации образца аеличивается с 69$ до 75% при мгновенном деформировании и до 78$ допредельном состоянии и,до 87% перед разрушением образца при

, -.16 - . ползучести. . ' •

В четвертой главе излагается разработка метода прогноза дли-

тельных осадок ползучести основания ленточного фундамента на базе численного решения краевой задачи плоской" деформации с учетом зависимости деформационных характеристик грунта К и <9 от инвариантов напряжений в' л и длительности действия нагрузки ^ ; результаты численного анализа- влияния различных факторов на напря-кенно-деформированное состояние глинистого основания и сопоставление результатов-численных расчетов с-данными натурных наблюдений за осадками реальных сооружений.

Постановка краевой задачи плоской деформации осуществлена в •рамках деформационной теории пластичности с введением в физические уравнения фактора времени и рассмотрением условия предельного состояния грунта в точках основания, которое принято в виде условия

з с о а-Шл е их е ра-Ео ткин а. Полная система уравнений состоит из уравнений равновесия; физических уравнений, представляющих собой обобщенный закон Гука, где в качестве двух независимых деформационных характеристик .приняты модули объемной деформации и сдвига, являю-щиося функциями первого инварианта ©" тензора и.второго инварианта б£ девиатора напряжений и времени з? ; и уравнений Коши. Гра-■ А'

начине условия приняты ¿"смешанном вида.

Система сводится к двум дифференциальным уравнонияи второго порядка в частных производных:

+ 3 5Г.- тг + 3' эх* ТзГ +

ъхъъ > /о/

цесь 11, , - составляющие перемещения.

Для решения задачи применен метод "упругих" решений А.А.Идью-яна. Численное решение задачи выполнено методом конечных разнос-зй с использованием итерационного метода для решения систем ли-зйных алгебраических уравнений. Расчетная область мокет содержать з 2500 и более узлов. Составлена программа PR.OVOZ , написанная ■ i языке 50РТРАБ и реализованная на большой ЭВМ 1Е>Н 4381. Числен-ie решения тестовых примеров показали их хорошее совпадение с 1алитическими.

Численный анализ решения краезой задачи позволил выявить ха-1ктер развития во времени осадок гибкого и жесткого фундаментов формирования и развития зон различной, степени приближения напряжного состояния к предельному, характеризуемой отношением 6^/6;* основании фундаментов с ростом нагрузки и с течением времени; денить влияние глубины заложения фундамента и деформаций объема формоизменения в его основании на величину его осадки.

Непосредственно под 'подогавой фундамента деформации объема, [званные действием .шарового тензора напряжений, превышают дефор-1Ции формоизменения, вызванные действием девиатора напряжений. На лыаей глуб.ше наблюдается, значительное преобладание деформаций •рмоизменения /рис.4/. Доля осадки, связанной со сдвиговыми де-рмациямп составляет 72*75$ общей осадки фундамента.

Проведено сопоставление результатов численного расчета по .зработанной методике с данными натурных наблюдений за осадками упнопанелъных 12-ти этавдых зданий, возведенных в Санкт-Пет&р-рге. В основании ленточных фундаментов залега:от тугопластичные и лутвердне моренные суглинки. Результаты сопоставления численных счетов и нптурннх наблюдений показывает их улоялотворлтед&нув

«J

.Ф

£г-ю16 t, 2

Гибкий срчнИяцецт

р • as И Па

f ¿¿to* "¿fHf 'f *t}0

p/c«cmKti(7 Гибкий cpyitSaltktn ерундит

фестхии

Рис.4. опюры вертикальных деформаций «5*. по оси ленточного Фундамента с шириной подошвы 1 м при длительности действия нагрузки а - ¿-10 с, б -¿«1 год: 1 - деформации объема, 2 - деформации Формоизменения, 3 - полные деформации

icfm.

Pre.5. Траектории нагпумния и графики развития во времени осадок ленточных йуил&мёнтоз корпуса J квартал 33 кл;ное рэкн йолковки /район Кулчшю/

------натурные наблюдения, - - - чиоленинй расчет.

¡содшооть /рис.5/.

основные вывода

1, Серии испытаний образцов полутвердого пылевато-глинистого рунта при различных видах нагружения /одноосном, компрессионном, зестороннем и боковом сжатиях/ позволили экспериментально устано-ять закономерности его ползучести и математически описать обоб- .• ающие зависимости, модулей объемной деформации и сдвига от инва-аантов напряжений и времени действия нагрузки.

2. Экспериментально установлено, что параметры К и £ /или " и Р / существенно зависят от вида нагружения. Область линейной ависимости - ее " для условно-мгновенных деформаций больше, эм для деформаций ползучести. Условно-мгновенный модуль сдвига взрастает с ростом средних напряжений , а при ползучести -тактически не зависит от е* . При ползучести исследуемого грунта аблюдаетоя диапазон средних напряжений в" , соответствующий ин-гнсивному уплотнению грунта. Средние напряжения, соответствующие эаницам диапазона интенсивного'уплотнения грунта при ползучести, шейно убывают с росюмдевиатора напряжений.

■ ' . 3. Для полутвердых и твердых пылевато-глинистых грунтов уста->влено, что-о увеличением нагрузки наблюдается снижение интенсивен роста условно-мгновенных деформаций.- Деформации формоизме-!Кйя грунта существенно превышают деформации объема и составляют >+•78?? сук,ирной деформации в допредельном состоянии я 87$ перед крушением образца.

4. Разработанное численное решение краевой упруговязкоплдс-гческой задачи плоской деформации, основанное на сформулирован-

I

а физических- уравнениях состояния с использованием зависимостей ^ К ( & , , Ь ) и (г = (г ( , 6с, i ) и-реализованное ме-

.-20 -

тодом конечных разностей по программе PR0V02 на большой ЭВМ 16Л| 4381, позволяет прогнозировать длительные осадки оснований фундаментов и оценивать влияние на осадки различных видов деформирования /объема и формоизменения, условно-мгновенного и ползучести/. Выполненный численный анализ выявил характер развития зон приближения к предельному состоянию в основании фундаментов в зависимое ти от роста нагрузки и длительности ее действия, а такие показал, что с увеличением нагрузки на фундамент влияние глубины его заложения на осадку уменьшается и что в допредельном состоянии увеличение природных горизонтальных напряжений сникает осадку.

5. Чясленнум анализом установлено, что осадка фундамента, связанная с де ¡формациями ползучести на период эксплуатации сооружения, составляет 70*74$ и более от полной осадки. Доля осадки основания фундамента, связанная с деформациями формоизменения, составляет 72*75;» полной осадки. При этом под подошвой фундамент до глубины порядка 0,5S деформации уплотнения /объемные/ превышает де.Тюрмации формоизменения /сдвиговые/.

6. Удовлетворительное совладение .результатов предлагаемого численного решения с данньйая наблюдений за развитием осадок peaj них сооружений ю времени, а такие результатов тестовых расчето) с аналитическими решениями свидетельствует о достоверности этог! метода прогноза развития осадок во времени и о возможности его внедрения в инженерную практику.

Осковине результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Оценка реологкчоеккх свойств плов,// Зундемантостроенш i! »зйжпа слссгх груитоз: Ыэзсвуз.сб.гр_,/ЛИСИ.-!. ,1208.-С.57-6! /Jovraop

- 21 -

2. Применение ЭВМ при расчете консолидации водонасыщенных снований по программе АЛЬМ-0.",!ЕГА с элементами /ИР2: Методические казания по использованию программ АЛЬФА-ОМЕГА при дипломном прое-тировании и выполнении самостоятельной работы для студентов спе-яалъности 2903 - ПГС специализации "Основания и фувда'лонтн"/ЛИСн. Л.",1990.-52 с. /Соавторы В.Н.Бронин, И.И.Репина/.

3. Применение ЭШ при расчете осадок эснопаний фундаментов

0 программа БЕТТА с алементами УИРС: Методические указанм по ис-ользованию программы БЕТТА при курсовом и дипломном проектировали и выполнении самостоятельной работы для студентов специальнос-и 2903 - ПГС специализации "Основания и фукд&иеггты"/1ЙСИ.-Л. ,1290.

33 с. /Соавтор В.Н.Бронин/.

4. V.N. Ничии, h.S. Уог-'пс-ч'чк'м!; :!, S.V. I ;|i:iiiii'4'. l'bc U.-T'.yi-I '1пЛ i'i4i1>l>! <■! С coildcifiaiion Oi'tîlC l-CJCr.'oirS КНЧиЫ'1;!! OlbUnitillï siit !>>' (СШроГ.ЧГу l'I.iKmi.'iiKJll 7

cW nuimrcœcuu in Ocoiji;.lu.aicv]лйсссЛ№£зoi'tbs3rJ latuauibimt:»jt»pvi;«:u ' 11М1,-Rott-Нят, I1»!.- Volume ?..-p. »Ч?-К'>9.

5. Механика грунтов: Методические указания по выполнению ла-эраторных работ для студентов специальности '2903 - ПГС специали-ации "Основания и фундаментн"/ЛИСИ.-Л.,1991.-32 с. /Соавторы .Н.Бронин, И.И.Сахаров/,

6. Постановка задачи плоской деформация с учетом зависимос-

1 модулей объемной деформации и сдвига от инвариантов тензора наряжений // Эффективность проектных' решений фундаментов: Межвуз.

5./№ар1Ш,-й(,.лкар-0ла, 1992.-0.49-53,- /Соавторы В.Н.Ьротш, С.В.Та-1рЙНОВ/.

7. Разделение боадок образца. вызванных сдвиговыми и объем-ми деформациями, при одноосных испытаниях // Нел-нойная механи-i грунтов: Трупч 17 Российской конференции с иностранным учас-1ем.-Санкт-Петербург, 1993. Т.2.-СД69-172. /Соавтор В.Н.Брошш/.

8. Модельное.представление деформации формоизменения грунта

. -22 - . при различных траекториях кагрукенпя // Механика грунтов и фунда-ментоотроение: Труды Российской конференция.-Санкт-Петербург,1995. -Т.1.-С.153-157. /Соавтор В.Н.Бронин/.

¿Раюл/грМ'» С Х^^Сб' г^Г. /ъи/э/М