автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Прогноз осадок сооружений с учетом совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций

На правах рукописи

Бартоломей Леонид Адольфович

ПРОГНОЗ ОСАДОК СООРУЖЕНИЙ С УЧЕТОМ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ОСНОВАНИЯ ФУНДАМЕНТА И НАДЗЕМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

На правах рукописи.

Бартоломей Леонид Адольфович

ПРОГНОЗ ОСАДОК СООРУЖЕНИЙ С УЧЕТОМ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ОСНОВАНИЯ, ФУНДАМЕНТА И НАДЗЕМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Работа выполнена в Пермском государственном техническом университете

Научный консультант - Академик АВН РФ,

заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Тер-Мартиросян Завен Григорьевич

Официальные академик РААСН, заслуженный деятель

оппоненты: науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Соломин Виталий Иванович

доктор технических наук, профессор Лушников Владимир Вениаминович

доктор технических наук, профессор Богомолов Александр Николаевич

Ведущая организация: ООО «Пермгражданпроект»

Защита состоится 21 июня 2004 года в 14 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.185.05 при Пермском государственном техническом университете по адресу: 614000, г. Пермь, Комсомольский проспект, дом 29, ауд. 206.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан 17 мая 2004 г.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу Совета в двух экземплярах, заверенные с печатью.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Н.А. Шевелев

РОС. »¿УЛиЧЛ.ГиНЛИ ' ЬИоЛМОТСКЛ

ОЭ £01) акт

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Развитие строительной отрасли в наше время напрямую связано с внедрением новых технологий возведения сооружений и освоением новых методов прогноза напряженно -деформированного состояния основания. Наибольший эффект дает реализация в программных комплексах численных методов прогнозирования НДС оснований сооружений, в частности метода конечных элементов.

Исследования, проведенные учеными в области механики грунтов, оснований и фундаментов, показывают, что при деформировании грунтов 9095% деформаций являются остаточными. Представлять грунтовую среду как упругую - значит идеализировать её. Доказано, что наиболее эффективно проектировать сооружения по предельно допустимым осадкам, с проверкой по необходимости несущей способности. Это связано с тем, что чаще всего аварийные ситуации возникают из-за неравномерных осадок в пределах сооружения. Проектирование сооружений по предельно допустимым осадкам позволяет наиболее эффективно использовать материалы, что немаловажно при их всё возрастающей стоимости. Однако такой подход требует использования в расчетах математических моделей грунта, учитывающих сложные зависимости между напряжениями и деформациями.

Прогнозирование изменения свойств грунтовой среды, в процессе строительства сооружения сложная, но вполне разрешимая задача. От того, насколько правильно учтено взаимовлияние континуума основание -сооружение в процессе строительства и эксплуатации, будет зависеть долговечность сооружения.

До настоящего времени не разработан метод прогноза осадок сооружений с учетом предыстории нагружения массива грунта, его нелинейного деформирования во времени, а также совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций с учетом наращивания жесткости здания в процессе его возведения. Такой метод необходим на стадии проектирования зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях (при неоднородном напластовании грунтов, пересеченном рельефе, на склонах местности), при тесной городской застройке.

До сих пор при строительстве новых жилых и промышленных зданий, находящихся рядом с уже существующими зданиями, возникают аварийные ситуации. Не удаётся полностью учесть все этапы возведения нового объекта и результаты этого влияния на находящиеся рядом здания. Так, выемка грунта из котлована в условиях тесной городской застройки, последующее устройство фундаментов нарушают сложившееся напряженное состояние окружающего массива грунта. Это вызывает деформации основания и, как следствие, неравномерные осадки расположенных рядом зданий, напряжения в конструктивных элементах, трещины, изгибы, перекосы.

4 481

Поэтому разработка метода, позволяющего прогнозировать осадки сооружений с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций, наращивания жесткости сооружения в процессе возведения, взаимовлияние возводимого сооружения (здания) и существующих рядом инженерных объектов во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности, является решением актуальной проблемы, имеющей важное научное, практическое и народнохозяйственное значение.

Использование этого метода позволит снизить расход железобетона при устройстве плитных фундаментов под тяжелые сооружения, с учетом совместной работы системы основание-сооружение; проектировать свайные фундаменты по предельно допустимым осадкам, учитывая нелинейную деформируемость грунтов во времени, исключить аварийные ситуации на стадии проектирования.

Целью диссертационной работы является решение научно-технической проблемы, заключающейся в разработке метода, позволяющего учесть совместную работу основания, фундамента и надземных конструкций в процессе возведения и эксплуатации сооружения с учетом предыстории нагружения массива грунта и наращивания жесткости сооружения при строительстве, с последующим прогнозированием (на основе разработанного метода) напряженно-деформированного состояния основания, фундаментов и надземных конструкций как строящихся, так и существующих зданий и сооружений во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

1. Выполнить анализ современного состояния проблемы взаимовлияния основания, фундамента и надземных конструкций, наметить концепцию решения проблемы взаимовлияния в системе основание - сооружение.

2. Разработать метод, позволяющий прогнозировать осадки сооружений с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций, наращивания жесткости сооружения в процессе возведения, взаимовлияние возводимого сооружения и существующих рядом инженерных объектов во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности.

3. Реализовать разработанный метод в программном комплексе «PLAST», позволяющем выполнять численные расчеты, используя метод конечных элементов.

4. Выбрать вязко упругопластическую модель грунта с упрочнением, основанную на ассоциированном законе течения. Разработать методику лабораторных исследований для определения параметров модели. Провести комплексные исследования грунтов и определить реологические параметры по

разработанной методике с последующей численной реализацией модели в программном комплексе «PLAST».

5. На основании разработанного метода рассчитать устойчивость и напряженно-деформированное состояние проектируемых, строящих и существующих отдельных зданий, сооружений и целых комплексов зданий, провести сравнение полученных результатов с натурными данными по взаимовлиянию в системе основание-сооружение с прогнозированием долговременной устойчивости, в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности.

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработанном методе, позволяющем прогнозировать осадки сооружений с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций, наращивания жесткости сооружения в процессе возведения, взаимовлияние возводимого сооружения (здания) и существующих рядом инженерных объектов во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности.

- Разработанный метод реализован в программном комплексе «PLAST» с использованием модели упругопластического или вязко упругопластического деформирования грунта с упрочнением при оценке устойчивости основания уникальных сооружений.

- Отработана методика, которая позволяет при минимальных затратах времени определить реологические параметры грунтов с достаточной для практики точностью; по данной методике проведены лабораторные исследования глинистых грунтов природного сложения и определены реологические параметры для вязко упругопластической модели грунта с упрочнением.

- Разработана методика, позволяющая численно моделировать влияние последовательности возведения здания на формирование напряженно-деформированного состояния в системе «основание-сооружение» и воздействие возводимого здания на существующие рядом здания и сооружения.

- Выполнены расчеты устойчивости существующих отдельных зданий, сооружений и целых комплексов зданий в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности, с учетом поэтапного возведения зданий и истории нагружения склонов, проведено сравнение полученных результатов с натурными данными.

- Проведены расчеты напряженно-деформированного состояния (НДС) проектируемых зданий и сооружений как единой системы основание-сооружение, включая основания, фундаменты с последующим наращиванием жесткости надфундамснтной части во времени. Выполненные расчеты позволили сделать прогнозы развития НДС континуумов основание-сооружение с рекомендациями по предотвращению недопустимых деформаций и возникновению аварийных ситуаций.

Достоверность результатов исследования подтверждается: достаточной для практики точностью соответствия численных тестовых расчетов с известными теоретическими решениями по отдельным вопросам данной проблемы; выполненные расчеты устойчивости зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности совпадают с отдельными частными расчетными данными других авторов, решавших узкие проблемы; полученные расчетным путем данные имеют расхождение в 10-15% с результатами натурных наблюдений и натурных экспериментов других авторов.

Практическая- значимость- проведенного исследования состоит в следующем:

1. Разработанный автором метод, позволяет прогнозировать все этапы возведения сооружения, включая выемку грунта из котлована, изменение напряженно-деформированного состояния в системе основание-сооружение в процессе возведения сооружения и наращивания его жесткости, взаимовлияние возводимого сооружения и существующих рядом инженерных объектов, реализован в программном комплексе «PLAST».

2. Выполненные на основе разработанного метода численные расчеты позволяют прогнозировать на стадии проектирования устойчивость и надежность эксплуатации зданий и сооружений, избегая возникновения аварийных ситуаций.

3. Моделирование этапов возведения здания позволяет выбрать наиболее рациональную технологию строительства, оптимизировать конструкцию фундамента, исключить неоправданные запасы прочности и снизить расход материалов на 15-30%.

4. На основе разработанного метода выполнены расчеты устойчивости склонов с комплексом зданий ОблГАИ, Чусовских очистных сооружений, строящихся 16-ти этажных домов по ул. Толмачева в г. Перми.

5. Концепция метода использована при разработке территориальных нормативных документов Пермской области по расчету устойчивости загруженных склонов и откосов в сложных инженерно-геологических условиях (ТСН Пермской области «Строительство объектов на склонах», 2004).

6. Результаты диссертационных исследований включены в научные отчеты по госбюджетной тематике ГОТУ.

7. Результаты исследований используются в учебном процессе при выполнении курсового и дипломного проектирования студентами АДФ и СТФ ПГТУ.

Личный вклад автора в исследование проблемы. Диссертационная

работа является результатом исследований выполненных автором в 1988-2002 годах на кафедрах «Механики грунтов, оснований и фундаментов» Московского государственного строительного университета и «Оснований, фундаментов и мостов» Пермского государственного технического университета. Разработка метода прогноза осадок сооружений с учетом

истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций с последующей численной реализацией метода в программном комплексе «PLAST» выполнены лично автором. Лабораторные исследования грунтов выполнены автором при участии инженера С.С. Екимовой, обработка результатов исследований, построение зависимостей, разработка методики определения реологических параметров выполнены лично автором. Все численные расчеты, приведенные в диссертационной работе, выполнены лично автором.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы по мере их получения докладывались и обсуждались на III, IV,VI, Международных конференциях по проблемам свайного фундаментостроения (Минск, 1992; Саратов, 1994; Уфа 1998); Российской конференции по механике грунтов и фундаментостроению (С.-Петербург, 1995); XIV Международном конгрессе по механике грунтов и фундаментостроению (Германия, Гамбург, 1997); II Международной конференции по охране окружающей среды (Австралия, Волонгонг, 1998); VII Международной конференции-выставке по свайным фундаментам и фундаментам глубокого заложения (Австрия, 1998); VIII Международный симпозиум по ландшафту (Уэльс, Кардиф, 2000); Международном семинаре по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям (Пермь, 2000); V,VI Международных научно-технических конференция (Уфа, 2001, 2002); VIII Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Пермь, 2001); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы фундаментостроения» (Волгоград, 2001); Научном семинаре по механике грунтов и проблемам свайного фундаментостроения (Одесса, 2001); XI Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (Москва, 2001); XII Дунайско-Европейской конференции «Инженерная геотехника» (Германия, Пассау, 2002); Международной научно-технической конференции «Архитектура и строительство» (Томск, 2002); Международной научной конференции «Городские агломерации на оползневых территориях» (Волгоград, 2003); XIII Европейской конференции по механике грунтов и геотехнике (Чехия, Прага 2003). Диссертационная работа и отдельные ее разделы обсуждались на семинаре кафедры «Механики грунтов, оснований и фундаментов» Московского государственного строительного университета, на заседаниях кафедры «Оснований, фундаментов и мостов» Пермского государственного технического университета, в ГУП «Пермводоканал», на Пермской областной экспертно-консультативной комиссии по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям при администрации Пермской области.

Публикации. По теме диссертации автором опубликованы монография и более 40 научных работ (включая авторское свидетельство), в том числе более 20 научных работ в трудах международных конференций. Основные работы указаны в конце автореферата.

На защиту выносятся:

1. Метод, позволяющий прогнозировать осадки сооружений с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций, наращивания жесткости сооружения в процессе возведения, взаимовлияние возводимого сооружения (здания) и существующих рядом инженерных объектов во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности.

2. Методика ускоренных лабораторных исследований грунтов для определения параметров вязко упругопластической модели грунта Бингама-Грина с упрочнением.

3. Методика, позволяющая численно моделировать влияние последовательности возведения здания на формирование напряженно-деформированного состояния в системе «основание-сооружение» и воздействие возводимого здания на существующие рядом здания и сооружения.

4. Результаты расчетов устойчивости существующих зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях на склонах местности с учетом поэтапного возведения зданий и истории нагружения склонов.

5. Результаты расчетов напряженно-деформированного состояния (НДС) проектируемых зданий и сооружений как единой системы основание-сооружение, включая основания, фундаменты с последующим наращиванием надфундаментной части зданий во времени.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 260 страниц, из них основного текста 242 страницы, 129 рисунка, 15 таблиц, список литературы из 159 наименований, в том числе на иностранном языке 36.

Значительная часть исследований связана с выполнением хоздоговорных работ и госбюджетных тем. Автор выражает благодарность член-корреспонденту РАН, профессору, д.т.н. А.А. Бартоломею за консультации и помощь при выполнении исследовательских хоздоговорных и госбюджетных работ. Автор выражает глубокую признательность научному консультанту профессору, д.т.н. З.Г. Тер-Мартиросяну за ценные советы и замечания и постоянное внимание к работе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Современное состояние проблемы по взаимовлиянию основания,

фундамента и надземных конструкций

В первой главе рассмотрено развитие представлений о взаимодействии основания и фундамента, начиная с работ Е. Винклера и Н.И. Фусса, появление в 30-х годах XX века модели однородного упругого полупространства. Это

направление в теории расчета фундаментов на упругом основании получило полное развитие в трудах Н.М. Герсеванова, М.И. Горбунова-Посадова, БЛ. Жемочкина, Г.Э. Проктора, Н.П Пузыревского, И.А. Симвулиди, В.И. Соломина, В.А. Флорина и др. Проанализированы достоинства и недостатки этих моделей, появление модели ПЛ. Пастернака, модели линейно деформируемого слоя ограниченной толщины. Развитие теории расчета конструкций на слое ограниченной толщины принадлежит С.С. Давыдову, К.Е. Егорову, О. Я. Шехтер и др.

Возведение тяжелых сооружений, передающих на основание значительные силовые воздействия, строительство на слабых, сильно сжимаемых грунтах, на территориях со сложным строением рельефа и напластованием грунтов заставило перейти к более сложным моделям оснований, учитывающим нелинейную зависимость между напряжениями и деформациями. Надежное прогнозирование напряженно-деформированного состояния основания возможно при использовании нелинейных соотношений между напряжениями и деформациями, характерных для деформационной теории пластичности и теории пластического течения.

Деформационная теория пластичности устанавливает однозначную связь между напряжениями и деформациями, связывая конечные величины пластических деформаций с конечными значениями напряжений. Развитие деформационной теории пластичности связано с исследованием конструкционных материалов. Основополагающими в этом направлении являются теоретические разработки АЛ. Ильюшина. Применительно к грунтам деформационная теория пластичности получила своё развитие в работах В.А. Иоселевича, А.Л. Крыжановского, Г.М. Ломизе и др.

При сложных траекториях нагружения грунтового массива описать его поведение с помощью деформационной теории пластичности достаточно трудно, в то время как теория пластического течения позволяет учесть сложные траектории нагружения (историю нагружения) грунтового массива. Большой вклад в развитие теории пластического течения внесли А.К. Бугров, Б.И. Дидух, Ю.К. Зарецкий, В.А. Иоселевич, М.В. Малышев, В.Н. Николаевский, А.С. Строганов, З.Г. Тер-Мартиросян, В.Н. Широков и др. Из зарубежных ученых D. Drucker, G. Gudehus, R.E. Gibson, D.F. Henkel, D. Kolyrabas, H. Pooroshasb, W. Prager, K- Roskoe, A. Schofield, P. Wroth и др.

Помимо упругости и пластичности грунтам присуще ещё одно свойство -вязкость. Вязкость - это способность грунтов деформироваться во времени. Для описания вязкости грунтов используются теории ползучести. Разработкой и развитием теорий ползучести применительно к грунтам занимались такие ученые, как Н.Х. Арутюнян, А.А. Бартоломей, АЛ. Будин, С.С. Вялов, М.Н. Гольдштейн, А.Л. Гольдин, Л.В. Горелик, Ю.К. Зарецкий, ПБ. Кузнецов, Н.Н. Маслов, СР. Месчян, Г.И. Тер-Степанян, З.Г. Тер-Мартиросян, В.А. Флорин, Н.А. Цытович, Т.Ш. Ширинкулов и др.

В главе проанализированы различные упругопластические и реологические модели грунта.

Проведен анализ экспериментально-теоретических исследований взаимодействия основания и сооружения начиная с работ М.И. Горбунова-Посадова, С.Н. Клепикова, С.А Ривкина, В.И. Соломина, А.П. Синицина.

Оценкой влияния жесткости надземной части здания (сооружения) на работу конструкций фундамента и основания занимались В.А Барвашов, А.К. Бугров, Б.А Гарагаш, Э.В. Костерин, О.А Коробова, А.П. Криворотое, Г.Г. Меергоф, А.А. Мустафаев, Н.И. Наумова, А.Ю. Пампалов, А.П. Пшеничкин, А.Б. Фадеев и др.

Проанализированы методы учета жесткостных характеристик зданий, фундаментов, моделирование нелинейного деформирования основания.

На смену сложным интегрально-дифференциальным зависимостям при решении задач взаимодействия основание-сооружение пришли численные методы. Учет жесткости верхней части сооружения, увеличение жесткости в процессе возведения сооружения приводит к существенно иной картине распределения усилий в фундаментах и конструкциях. Напряженно-деформированное состояние основания трансформируется в процессе строительства и в значительной мере отличается от расчета, при котором сооружение построено мгновенно. Это подтверждается натурными наблюдениями, выполненными В.А Бабелло, B.C. Бояндиным, В.А Ильичевым, А.Л. Козаком, Г.Е. Лазебником и др.

Большое количество теоретических работ посвящено совместной работе штампов, балок, фундаментов и сооружений с основаниями. Этими вопросами в разное время занимались: В.Ф. Александрович, А.А. Бартоломей, А.Н. Богомолов, А.К. Бугров, С.С. Вялов, В.З. Власов, М.И. Горбунов-Посадов, С.С. Давыдов, Б.И. Долматов, К.Е. Егоров, Б.Н. Жемочкин, Ю.К Зарецкий, П.Л. Иванов, С.Н. Клепиков, В.М. Лиховцев, М.В. Малышев, А.А. Мустафаев, В.В. Орехов, П.Л Пастернак, Е.К. Седых, И.А Симвулиди, А.П. Синицин, В.И. Соломин, Е.А Сорочан, З.Г. Тер-Мартиросян, В.М. Улицкий, А.Б. Фадеев, О.Я. Шехтер, В.Н.'Широков, И.Ю. Эстрин, П.И. Яковлев и др.

Экспериментальными исследованиями взаимодействия штампов, балок и фундаментов с основанием занимались Д.С. Баранов, А.А. Бартоломей, СВ. Довнарович, К.Е Егоров, А.П. Криворотов, Г.Е. Лазебник, Ю.Н. Мурзенко, Д.Е. Полыпин, С.А Ривкин, B.C. Рижинашвили, В.Ф. Сидорчук, В.К. Федоров и др.

Таким образом, анализ современного состояния проблемы по взаимовлиянию основания, фундамента и надземных конструкций позволил сделать следующие выводы:

1. Модели грунта, основанные на ассоциированном законе течения, позволяют наиболее полно отразить напряженно-деформированное состояние в основании сооружения.

2. Модели грунта, требующие проведения» сложных лабораторных исследований по определению параметров модели, редко используются для практического применения.

3. Для исследования напряженно-деформированного состояния системы основание-сооружение в настоящее время все больше используются численные методы.

4. Существующие методы расчета не позволяют в полной мере учесть взаимодействие в системе основание-сооружение, расчетные результаты отличаются от натурных данных.

5. Нет достоверного метода, позволяющего прогнозировать все этапы возведения сооружения, начиная с истории нагружения массива, выемки грунта из котлована, последующего наращивания надфундаментной части сооружения и взаимодействия с существующими рядом инженерными объектами.

Это определило задачи дальнейших исследований, которые необходимо было решить:

- Выбрать вязко упругопластическую модель грунта, основанную на ассоциированном законе течения, для определения параметров которой не требуется проведения сложных лабораторных исследований.

- Разработать методику, которая позволяет при минимальных затратах времени определить реологические параметры грунтов с достаточной для практики точностью; провести комплексные исследования грунтов и определить реологические параметры вязко упругопластической модели грунта с последующей численной реализацией модели в программном комплексе «PLAST», позволяющем выполнять расчеты, используя метод конечных элементов.

- Разработать метод, позволяющий прогнозировать осадки и напряженно-деформированное состояние основания сооружений, с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций, наращивания жесткости сооружения в процессе возведения, взаимовлияние возводимого сооружения (здания) и существующих рядом инженерных объектов во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности.

- Разработать методику, которая позволяет численно моделировать влияние последовательности возведения здания на формирование напряженно-деформированного состояния в системе «основание-сооружение» и воздействие возводимого здания на существующие рядом здания и сооружения.

- Рассчитать, используя разработанный метод, проектируемые, строящиеся и существующие здания и сооружения и сравнить полученные результаты с натурными данными по взаимовлиянию в системе основание-сооружение в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности с учетом нелинейного деформирования грунтов во времени.

2. Теоретические основы расчета НДС системы основание-сооружение с учетом изменяющейся в процессе строительства жесткости сооружения и истории нагружения основания

В главе показано использование метода конечных элементов (МКЭ) для реализации поставленных задач, выбран метод решения алгебраических уравнений - вариант прямого метода исключения Гаусса - фронтальный метод; представлены основные уравнения МКЭ в матричной форме.

МКЭ широко применяется при решении задач геомеханики. Это объясняется тем, что зачастую сложно бывает получить аналитическое решение при прогнозировании напряженно-деформированного состояния оснований зданий и сооружений. МКЭ позволяет учесть геологическое напластование грунтов, изменение геометрии рассматриваемой области, различие прочностных и деформационных характеристик материалов и многое другое. Наибольший эффект дает использование метода конечных элементов при решении нелинейных пластично-вязких задач. К таким задачам можно отнести расчет устойчивости склонов, с расположенными на них зданиями и сооружениями; влияние вновь возводимых зданий в непосредственной близости от уже существующих зданий и исторических памятников; прогнозирование напряженно-деформированного состояния основания зданий и сооружений построенных на слабых водонасыщенных грунтах, подрабатываемых территориях, в карстоопасных районах и тд.

Для дискретизации рассматриваемых областей при решении плоских задач геомеханики нами использовались изопараметрические квадратичные элементы из семейства Serendipity. Это 8-узловые четырехугольники с криволинейными сторонами. Использование элементов второго порядка дает наибольший эффект при решении нелинейных задач. Элементы с криволинейными сторонами позволяют описать сложную геометрию рассматриваемой области. При этом для достижения требуемой точности можно обойтись значительно меньшим количеством элементов, чем при использовании линейных элементов. Это значительно снижает жесткость структуры в целом и позволяет получить расчетные перемещения, близкие к натурным.

В главе рассматривается пластичность и вязкопластичность при использовании МКЭ, записаны основные выражения для приращения напряжений и деформаций с целью их последующей реализации в программном комплексе «PLAST». Выбрана относительно простая упругопластическую модель грунта (Прандтля-Рейса) с упрочнением, основанная на ассоциированном законе течения. В модели Прандтля-Рейса пластическое течение материала начинается после достижения какого-то уровня напряжений. После начала течения в грунте (бетоне) будут иметь место как упругие, так и пластические деформации. Приращение общей деформации записывается в виде

где - приращение упругой деформации, - приращение пластической деформации.

Приращение пластической деформации ¿¡^ в случае ассоциированного закона течения записывается в виде

(2)

где с1Л - коэффициент пластичности, /- функция текучести.

Если после начала течения материала уровень напряжения, при котором имеет место дальнейшая пластическая деформация, зависит от степени пластического деформирования на данный момент, то у материала наблюдается деформационное упрочнение. Для грунтов деформационное упрочнение происходит в сформировавшихся ядрах активной зоны фундаментов (свайных, выштампованных, обычных при нагрузках, близких к предельной). Закон упрочнения в приращениях напряжения и пластической деформации записывается в виде

(3)

где Н' - параметр упрочнения.

В главе рассмотрена достаточно простая модель вязко упругопластического течения грунта Бингама-Грина с упрочнением. Разделить деформации грунта на пластические и вязкие практически невозможно, поэтому их рассматривают как вязкопластические.

В теории вязкопластического течения скорость деформации ё равна сумме скоростей упругой деформации и вязкопластической :

ё=ёе +е"р.

(4)

Скорость упругой деформации можно записать как

Я'

(5)

где D - матрица упругости.

Скорость вязкопластической деформации для закона ассоциированного течения записывается

где Т] - коэффициент вязкости, Аф - монотонно возрастающая функция. Для грунтов функция А наиболее часто задается в экспоненциальном виде

где М- произвольно заданная константа, t - время.

В качестве критерия текучести нами выбран критерий Мора - Кулона как наиболее часто используемый для грунтов и твердых сред (бетон, горные породы).

Для решения нелинейных (упругопластических) задач представлена итерационная схема модифицированного метода Ньютона-Рафсона. При решении нелинейных вязко упругопластических задач использован метод интегрирования по времени Кранка-Николсона (неявной трапецеидальной схемы).

В последней части главы дано описание разработанного метода позволяющего прогнозировать осадки сооружений с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций, наращивания жесткости сооружения в процессе возведения.

На основе варианта модифицированного метода Ньютона-Рафсона нами был разработан метод, позволяющий прогнозировать поведение системы основание-сооружение в период строительства и последующей эксплуатации сооружения, с учетом вязко упругопластического деформирования основания, истории его нагружения (разгружения), наличия расположенных рядом инженерных объектов.

Запишем основное уравнение модифицированного метода Ньютона-Рафсона в виде

(7)

•[Кт] "{Д^'М'ТО},

(8)

где - вектор остаточных сил, зависящий от перемещений

Вектор остаточных сил

"{ЧГ {С/})='{л}-* {/Т {£/})Г,)..

(9)

В нашем методе выемка грунта из котлована под сооружением моделируется путем «исключения» элементов из структуры. При возведении сооружения в структуру «добавляются» элементы и соответствующие им вклады. На каждом этапе иагружения вносятся изменения в вектор нагрузки "{Я} и матрицу жесткости "[Кт]. Уравнение (8) записывается следующим образом:

°[Кт)"{Аи}"='М-{и})У. (Ю)

В процессе генерирования области рассматриваются все элементы структуры. На первом этапе нагружения прикладывается собственный вес грунта. Присвоим элементам выше поверхности грунта индекс "ш". Вклады элементов "т" в вектор нагрузки " {Л} равны нулю.

1-й этап '{ЛГ=0- (11)

Модуль деформации для элементов выше поверхности грунта принимается близким к нулю: Е" ~ 0.

На втором этапе моделируется выемка грунта из котлована. Обозначим элементы, попадающие в выемку, индексом "Л". Вклады элементов выемки вычитаются из вектора нагрузки *{/?}.

2-й этап 2{ЯУ{ЯУ=г{Я}\ (12)

где отражает изменение в векторе нагрузки на шаге нагружения "л".

На третьем этапе моделируется возведение сооружения. Для элементов сооружения введем обозначение "8". В вектор нагрузки "{Я} добавляются вклады «включаемых» элементов.

3-й (13)

На третьем этапе в матрицу жесткости записываются новые значения модулей деформации «включаемых» элементов Е', матрица жесткости "[^гЗ пересчитывается для данного шага нагружения и обозначается

В общем виде уравнение (8) выглядит так

[АТГ]'"{ДУ}("="{Я}'- РТ{¿/})}('"". (14)

Аналогично на каждом этапе нагружения п вносятся изменения в вектор нагрузки "{Я} и тангенциальную матрицу жесткости "[^У] при решении вязко упругопластических задач с использованием схемы интегрирования Кранка-Николсона 0 = 0,5 (неявной трапецеидальной схемы).

3. Экспериментальные исследования глинистых грунтов

В главе рассмотрены экспериментальные исследования вязкопластических свойств глинистых грунтов; дано описание методики проведения экспериментов, подготовки образцов грунта и приборов для проведения исследований.

Как правило, по данным инженерно-геологических изысканий выполненных на площадке строящегося или существующего объекта мы имеем необходимые для'расчетов данные: плотность грунта - р, модуль общей деформации - Ео,сцепление - с, угол внутреннего трения - (р.

При проведении лабораторных исследований ставилась задача максимально упростить методику и сократить время для определения необходимого количества параметров вязко упругопластической модели грунта Бингама-Грина с упрочнением. Упрощенная методика и сокращенное время позволят оперативно решать сложные проблемы устойчивости оползневых склонов с расположенными на них зданиями и сооружениями, прогнозировать развитие реологических процессов в основании зданий и сооружений в условиях тесной городской застройки при строительстве рядом новых инженерных сооружений, зданий, прокладке тоннелей, коллекторов и коммуникаций.

Испытания глинистых грунтов проводились в компрессионных и сдвиговых приборах, конструкции института «Гидропроект», испытуемые образцы грунта вырезались из монолитов, отобранных из разных инженерно-геологических слоев слагающих склоны реки Егошихи и со склонов Чусовских очистных сооружений в г. Перми.

При компрессионных испытаниях глинистых грунтов за критерий условной стабилизации деформаций принималась скорость деформации образца, не превышающая 0,01 мм за 16 часов.

К образцу грунта в компрессионном приборе прикладывалось начальное давление рНа4=р!1г= 0,025 МПа, как правило, на этой ступени нагружения за 16 часов относительная вертикальная деформация образца грунта с не превышала значение 0,005. Следующие ступени нагружения создавали вертикальное давление на образец грунта 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,3 МПа. По результатам компрессионных испытаний строились зависимости В

интервале значений вертикального давления Р - 0,1-0,2 МПа по зависимости €=^Р) вычислялся модуль общей деформации грунтаД,.

Испытания на сдвиг выполнялись в сдвиговом приборе ВСВ-25, который позволяет проводить испытания на сдвиг в статическом, кинематическом и релаксационном режимах.

До проведения испытаний на сдвиг образцы грунта помещались в стандартные приборы предварительного уплотнения. В приборах предварительного уплотнения образцы выдерживались под вертикальным давлением Р = 0,15 МПа в течение 3-4-х суток до стабилизации вертикальных деформаций, затем образцы грунта извлекались и устанавливались в сдвиговой прибор. Испытания на сдвиг проводились путем ступенчатого нагружения образцов грунта.

В режиме ступенчатого нагружения на каждой ступени нагрузки образец грунта выдерживался до условной стабилизации деформаций сдвига. За критерий условной стабилизации принималась деформация сдвига не превышающая значение у= 0,003 за 5 минут. Режим ступенчатого нагружения наиболее соответствует натурным условиям, так как при возведении зданий нагрузка на основание передается поэтапно.

По достижению предела прочности на сдвиг испытания переходили в режим релаксации. Результаты испытаний на сдвиг обрабатывались и строились графики зависимостей

Ат), r=f(0. г=Л0-

По результатам сдвиговых испытаний нами определены угол внутреннего трения - (р и сцепление - с, для пиковой Г и остаточной Trei прочностей для разных типов глинистых грунтов.

При расчетах длительной устойчивости оползнеопасных загруженных склонов необходимо учитывать длительную прочность грунтов Тт. Это отмечалось в работах С.С. Вялова, З.Г. Тер-Мартиросяна и др.

Угол внутреннего трения - (ри сцепление - с«,, для длительной г» прочности определялись по методике, предложенной С.С. Вяловым. Зависимости Т= fij) перестраивались в логарифмических координатах По переломам кривых в логарифмических координатах определялись значения Г»

В таблицах 1 и 2 приведены значения сцепления - и угла внутреннего трения - ^оо для прогноза длительной устойчивости склонов ОблГАИ и ЧОС в г. Перми.

Значения прочностных свойств глинистых грунтов для прогноза

длительной устойчивости склонов ОблГАИ в г. Перми _Таблица 1.

Наименование характеристики Значения характеристик для инженерно-геологического элемента

слой-1 слой-2а слой-2б слой-3

Удельное сцепление, кПа 21,0 26,5 33,0 23,0

Угол внутрен. трения, град. 10,0 7,6 10,5 6,3

Значения прочностных свойств глинистых грунтов для прогноза длительной устойчивости склонов ЧОС в г. Перми

Таблица 2.

Наименование характеристики Значения характеристик для инженерно-геологического элемента

ИГЭ-1 ИГЭ-2 ИГЭ-3 ИГЭ-4 ИГЭ-5

Удельное сцепление, кПа 27,0 35,2 27,5 28,5 20,0

Угол внутрен. трения, град. 13,0 12,0 9,5 10,5 14,0

Полученные значения сцепления - для прогноза длительной устойчивости склонов оказались почти в 2 раза меньше пиковых значений. Угол внутреннего трения - фаз изменился не существенно, уменьшение составило 1-1,5 градуса по сравнению с пиковыми значениями.

Для вязко упругопластической модели грунта Бингама-Грина с упрочнением необходимо было определить: коэффициент вязкости для стадии затухающей ползучести - TJoa; параметр линейного деформационного упрочнения - Я'; константу - М в выражении (7) для разных типов глинистых фунтов, слагающих склоны ОблГАИ и ЧОС в г. Перми.

Коэффициент вязкости Т] находится в общепринятом виде как

где Г - предел текучести, т- действующее касательное напряжение, У скорость деформации сдвига.

Как показали наши исследования, а также многочисленные исследования С.С. Вялова, Ю.К. Зарецкого, Н.Н. Маслова, З.Г. Тер-Мартиросяна и других авторов коэффициент вязкости является переменной величиной для данного типа грунта. По нашим данным и данным З.Г. Тер-Мартиросяна коэффициент вязкости существенно зависит от скорости деформирования. Так при

деформировании со скоростью У = 0,05 1Дин коэффициент вязкости Т] был на два порядка ниже, чем при скорости /=0,0006 1/мин.

Для прогнозирования длительной устойчивости склонов, как отмечалось выше, необходимо учитывать длительную прочность грунтов Т«>.. В этом случае деформации ползучести грунтов, слагающих склоны, должны заканчиваться в стадии затухающей ползучести.

Нами для стадии затухающей ползучести предложено определять коэффициент вязкости fjoa по следующей методике. Для образцов грунта испытанных на сдвиг при данном значении вертикального напряжения определяется на предельной поверхности длительной прочности т«> соответствующее значение X (рис. 1,а). По значению X на графике y—f(t) для данной ступени Т (рис. 1,б,в) вычисляется значение скорости деформации сдвига. У в стадии затухающей ползучести (как правило, для последних 5 минут стабилизации деформаций). На рис. 1 в целом показан порядок вычисления коэффициента вязкости

В данном случае коэффициент вязкости для стадии затухающей ползучести вычисляется как

(16)

где Гео - предел длительной прочности, у„ - скорость деформации в стадии затухающей ползучести.

Проведенные нами расчеты показали, что в стадии затухающей ползучести коэффициент вязкости относительно постоянная величина для данного типа глинистого грунта при напряжениях сдвига приближающихся к пределу длительной прочности

Полученные нами значения коэффициента вязкости в стадии затухающей ползучести согласуются со значениями, приведенными в работах Н.Н. Маслова для глинистых грунтов пластичной консистенции и рассчитанными по результатам испытаний на приборе перекашивания при ступенчатом режиме нагружения из графиков в работах З.Г. Тер-Мартиросяна.

При проведении сдвиговых испытаний после каждой ступени нагружения т сдвиговые деформации у затухают. Это вызвано упрочнением грунта за счет деформаций сдвига. Тогда параметр упрочнения за счет деформации сдвига можно выразить

Рис. 1. Схема вычисления коэффициента вязкости Т)^

а - предельная поверхность длительной прочности Too; б - зависимость f=f (t); в - вычисление скорости деформации в стадии затухающей ползучести.

где Ат - приращение напряжений сдвига, Ау - приращение сдвиговой деформации у на данной ступени приращения напряжений сдвига.

Параметр линейного деформационного упрочнения нами определялся по следующей методике. Для образцов грунта испытанных на сдвиг при данном значении вертикального напряжения О" находится на предельной поверхности длительной прочности 7«, соответствующее значение Т. Вычисляется приращение напряжений сдвига как разность между данной и предыдущей ступенью нагр ужения. На данной ступени нагружения вычисляется приращение сдвиговой деформации .

Расчеты показали, что при напряжениях сдвига приближающихся к пределу длительной прочности параметр линейного деформационного

упрочнения Н' относительно постоянная величина для данного типа грунта.

Константа - М в выражении (7) для стадии затухающей ползучести находится из общепринятого выражения описывающего изменение во времени коэффициента вязкости

пЛ)=ЩеМ'> (18)

где Ц, - начальный коэффициент вязкости, < - время стабилизации

сдвиговой деформации в стадии затухающей ползучести.

На рис. 2 и 3 обобщены полученные нами предельные поверхности для пиковой и длительной прочности грунтов. В зависимости от начальной плотности и влажности грунта меняются значения с и (р. Это достаточно хорошо согласуется с выведенной З.Г. Тер-Мартиросяном зависимостью параметров прочности от влажности глинистого грунта.

4. Прогнозирование НДС системы основание-сооружение с учетом

нелинейного деформирования основания и истории его нагружения

Глава посвящена прогнозированию НДС системы основание-сооружение с учетом нелинейного деформирования основания и истории его нагружения, рассмотрено моделирование этапов возведения здания начиная с приложения собственного веса грунта, выемки грунта из котлована и последующего наращивания жесткости надфундаментной части, дано сравнение с расчетом сооружения конечной жесткости, построенного мгновенно на невесомом основании.

В качестве сооружения рассматривалось реакторное отделение IV энергоблока Татарской АЭС. Глубина заложения сооружения 20,0 м, высота от поверхности грунта 30,0 м, ширина сооружения В = 70,0 м. Толщина нижней

слагающих склоны ОблГАИ в г.Перми

1 - предельная поверхность слой-1;

2 - предельная поверхность слой-2а;

3 - предельная поверхность слой-2б;

4 - предельная поверхность слой-3.

Рис. 3. Обобщенный график поверхностей длительной прочности грунтов, слагающих склоны ОблГАИ в г.Перми

1 - предельная поверхность слой-1;

2 - предельная поверхность слой-2а;

3 - предельная поверхность слой-2б;

4 - предельная поверхность слой-3.

плиты 2,0 м. Основание представлялось не однородным, а слоистым по глубине. Начиная от тугопластичной глины на поверхности, до аргиллита на глубине 40,0 м и далее толщи известняков. Непосредственно под подошвой залегал слой глины твердой консистенции мощностью 20,0 м. Размеры рассматриваемого массива грунта: по горизонтали 3,6 В; по вертикали 2,1 В. Задача решалась в условиях плоской деформации. Дискретизация рассматриваемых областей проводилась на изопараметрические квадратичные 8-узловые элементы из семейства Serendipity. Упругопластическое деформирование грунта, в данном случае, описывалось с помощью идеально упругопластической модели Прандтля-Рейса с критерием текучести Мора-Кулона.

Как показали расчеты, учет этапов возведения сооружения (здания) позволяет получить существенно иную картину развития НДС системы основание-сооружение по сравнению с расчетом сооружения построенного мгновенно на невесомом основании. Так абсолютная средняя осадка сооружения возводимого поэтапно оказалась более чем на 20,0 см меньше чем у сооружения построенного мгновенно. По-разному происходило развитие напряженного состояния и областей пластических деформаций в основании сооружений.

Разработанный нами метод, позволяющий прогнозировать поведение системы основание-сооружение в период строительства и последующей эксплуатации сооружения, был использован для численного исследования влияние последовательности возведения отдельных частей сооружения на развитие НДС в системе основание-сооружение. Моделировалась технология возведения реакторного отделения IV энергоблока Татарской АЭС. Вначале задавался собственный вес грунта, затем моделировалась выемка грунта из котлована и поэтапное возведение сооружения.

Рассматривались три различных способа возведения сооружения. В начале под всем сооружением устраивалась фундаментная плита толщиной 2,0 м. Полная нагрузка от сооружения на основание составляла 0,5 МПа.

Сооружение, возводимое послойно, имело равномерные осадки. Контактные напряжения (рис. 4,а) по краям плиты превышали значения таковых в средней части на 233%. Прогиб фундаментной плиты в центре составлял 19,0 мм. Пластические деформации возникли под краями сооружения и вверх практически не развивались.

При ступенчато-внецентренном возведения сооружения картина НДС значительно изменяется. Так, после приложения последней ступени нагрузки разность осадок между крайними точками сооружения составила 8,0 мм, а прогиб в центральной части плиты (относительно среднего значения осадок крайних точек) достиг 28,0 мм.

Эпюра контактных напряжений имела несимметричный вид в процессе всего нагружения (рис. 4,6). Частичное выравнивание произошло на последних ступенях нагружения за счет возросшей жесткости сооружения.

100

в % от полной нагрузки

кПа

в % от полной нагрузки

а

Рис. 4. Эпюры контактных напряжений при послойном возведении сооружения (а), ступенчато-внецентренном (б) и ступенчато-центральном (в)

Напряжения в грунте под краем плиты, с которого начиналось нагружение, превышают напряжения под противоположным краем на 5,1%, а под средней частью - на 20,9%.

Область пластических деформаций возникла под краем плиты, с которого начиналось нагружение, на 30-й ступени.

При ступенчато -центральном возведении сооружения НДС основания приобретает симметричный вид. Прогиб центральной части плиты достигает 55,0 мм при полной нагрузке. Эторы контактных напряжений (рис. 4,в) имели «выпуклое» очертание в процессе всего нагружения. Вначале возведения сооружения напряжения в грунте под центром плиты превышали напряжения по краям в 3-4 раза. В процессе наращивания жесткости сооружения («включения» новых элементов) контактные напряжения по краям плиты возрастали, постепенно приближаясь по значениям к напряжениям в центральной части.

На последней ступени нагружения контактные напряжения под центром сооружения превышали на 7,5% значения напряжений по краям. Область пластических деформаций в основании возникала на 13-й ступени и развивалась по краям сооружения вверх.

Проведенные расчеты показали, что в процессе наращивания жесткости при возведении сооружения происходит изменения НДС в системе основание-сооружение. Эпюры контактных напряжений меняются от более менее равномерных очертаний к волнообразным с концентрацией по краям фундаментной плиты. При ступенчато-центральном нагружении в начале нагружения наибольшая концентрация напряжений возникает в центральной части плиты.

Похожие эффекты были зафиксированы при наблюдениях за послойным бетонированием нижней плиты фундамента турбоагрегата В.А. Ильичевым и др. Аналогичные картины наблюдалась при бетонировании фундаментных плит энергетических сооружений, отмеченные в работах B.C. Бояндина, Л.Л. Козака, Г.Е. Лазебника.

Сравнение различных схем возведения сооружений показывает, что нерационально возводить сооружение ступенчато-внецентренным способом, хотя именно таким способом возводится большинство жилых зданий. При ступенчато-внецентренном возведении заранее создаются предпосылки к неравномерным деформациям зданий.

Послойное возведение сооружения дает равномерные осадки в системе основание-сооружение, но концентрация напряжений по краям плиты значительно выше, чем при ступенчато-центральном нагружении на последних этапах возведения сооружения.

Самый рациональный способ возведения - ступенчато-центральное нагружение. В этом случае, усилия по подошве фундамента распределяются более равномерно, эпюры контактных напряжений имеют плавное очертание,

отсутствуют скачки напряжений по краям фундаментных плит. Это в конечном итоге сказывается на долговечности и устойчивости зданий.

В отличие от упругопластического представления грунта вязкопластическое деформирование основания (с использованием модели грунта Бингама-Грина) привело к снижению концентрации контактных напряжений по краям плиты и уменьшению асимметрии напряженно-деформированного состояния основания.

5. Прогноз осадок сооружений с учетом совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций

Используя разработанный метод, позволяющий прогнозировать поведение системы основание-сооружение в период строительства и последующей эксплуатации сооружения, с учетом вязко упругопластического деформирования основания, истории его нагружения (разгружения), наличия расположенных рядом инженерных объектов, выполнены расчеты и прогнозы НДС сооружений с учетом совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций

Представлены результаты расчета осадок свайных фундаментов с учетом формирования активной зоны околосвайного пространства и сравнение расчетных данных с натурными исследованиями других авторов. Как показали расчеты, расхождение с натурными данными составляет: по осадкам - 2-13%, по напряжениям - 10-18% на разных ступенях нагружения фундаментов.

Прогнозирование устойчивости столбчатого фундамента строящегося моста через р. Чусовая в Пермской области на основании, ослабленном карстовой полостью проводилось на стадии проектирования. Расчеты показали, что снижение жесткости основания (в данном случае за счет карстовой полости) приводит к значительным деформациям основания, обширному развитию области пластики, образованию зон растягивающих напряжений непосредственно под фундаментом. Повышение жесткости основания путем бетонирования полости позволило обеспечить устойчивость столбчатого фундамента, уменьшить возможные осадки до предельно допустимых значений.

Выполнены расчеты по выбору оптимальных вариантов фундаментов строящегося терминала в морском порту г. Санкт-Петербурга, представлены результаты расчетов и анализ напряженно-деформированного состояния системы основание-фундамент. Выбранный и реализованный на основе расчетов вариант фундамента позволил получить экономию по материалам и трудозатратам более 80,0 млн. рублей (в ценах 2001 года) по сравнению с первоначальным проектным решением.

На основе разработанного метода были выполнены прогнозы деформаций строящихся и рядом существующих зданий с учетом предыстории нагружения

и нелинейного деформирования основания во времени. Так в непосредственной близости с существующим жилым пятиэтажным домом постройки XIX века начали возводить новое монолитное здание. В основании старого и нового зданий на глубину 15-20 м залегали слабые грунты, представленные суглинками от мягкопластичной до текучей консистенции. На расстоянии 1,0 м от дома вибропогружателем погрузили шпунт на глубину 6,0 м, что вызвало появление первых трещин в несущих конструкциях дома. После выемки грунта из котлована на глубину 3,0 м потеряло устойчивость шпунтовое ограждение. Горизонтальное смещение шпунта внутрь котлована, на уровне обреза фундаментов старого дома, составило 10,0-15,0 см. Из-за смещения шпунта дом получил неравномерные осадки. Посередине здания образовалась вертикальная трещина с раскрытием вверху до 3,0-4,0 см.

На этой стадии в 1995 году нами был выполнен расчет и дан прогноз развития ситуации при продолжении строительства нового дома. По нашим рекомендациям были внесены изменения в проект и снижен вес вновь строящегося здания. В старинном здании были выполнены работы по усилению несущих конструкций. На рис. 5 приведено сравнение расчетных осадок с данными геодезических наблюдений в течение трех лет.

Рис. 5. Осадки (крайних точек торцевой стены) жилого дома по ул. Советской, 28а в г. Перми: 1 - осадки по данным геодезических наблюдений; 2 - расчет по программе "PLAST"

Таким образом, разработанный метод расчета сооружений с учетом истории нагружения основания, технологии и этапов возведения зданий позволил избежать аварийной ситуации.

Даны прогнозы устойчивости различных склонов в г. Перми с расположенными на них отдельными высокими зданиями, комплексами зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях.

При расчетах длительной устойчивости склонов ОблГАИ и ЧОС в г. Перми учитывались реологические параметры грунтов, определенные экспериментальным путем, с использованием вязко упругопластической модели Бингама-Грина с упрочнением. В расчетах учитывалась история нагружения склонов, этапы и последовательность возведения зданий и сооружений. Определены коэффициенты запаса устойчивости склонов, даны и выполнены рекомендации по стабилизации оползнеопасных участков склонов. Приведено сравните расчетных данных с результатами натурных наблюдений и геодезической съемкой за зданиями и сооружениями на склонах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Разработан метод, позволяющий прогнозировать осадки сооружений с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций, наращивания жесткости сооружения в процессе возведения, взаимовлияние возводимого сооружения и существующих рядом инженерных объектов во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности.

2. Предложенный автором метод реализован в программном комплексе «PLAST» с использованием модели упругопластического или вязко упругопластического деформирования грунта с упрочнением.

3. Отработана методика, которая позволяет при минимальных затратах времени определить реологические параметры фунтов с достаточной для практики точностью; проведены комплексные исследования глинистых грунтов природного сложения и определены реологические параметры вязко упругопластической модели грунта с упрочнением с последующей численной реализацией модели в программном комплексе «PLAST».

4. Разработана методика, позволяющая численно моделировать влияние последовательности возведения здания на формирование напряженно -деформированного состояния в системе «основание-сооружение» и воздействие возводимого здания на существующие рядом здания и сооружения.

5. Проведенные расчеты показали, что нерационально возводить сооружение ступенчато-внецентренным способом, при такой схеме заранее создаются предпосылки к неравномерным деформациям зданий. Самый рациональный способ возведения сооружения - ступенчато-центральное нагружение. В этом случае усилия по подошве фундамента распределяются

более равномерно, эпюры контактных напряжений имеют плавное очертание, отсутствуют скачки напряжений по краям фундаментных плит.

6. При возникновении вязкопластических деформаций в основании снижаются (по сравнению с упругопластическим деформированием) концентрации контактных напряжений по краям плиты и уменьшается асимметрия напряженно-деформированного состояния основания.

7. Разработанный метод позволяет на стадии проектирования надежно прогнозировать напряженно-деформированное состояние системы основание-сооружение в сложных инженерно-геологических условиях, варьируя типом свай, длиной и расстоянием между сваями. Используя разработанный метод, на стадии проектирования были рассчитаны различные варианты фундаментов строящегося перегрузочного терминала минудобрений в морском порту г. Санкт-Петербурга. По результатам расчетов был выбран наиболее оптимальный вариант, что позволило получить значительный экономический эффект по сравнению с первоначальным проектным решением.

8. Учитывая историю нагружения основания, этапы возведения, последовательность и продолжительность возведения зданий можно прогнозировать изменение напряженно-деформированного состояния в системе основание-сооружение и тем самым избегать возникновения аварийных ситуаций при строительстве с рядом существующими зданиями. Впервые разработанный метод был использован для прогноза деформаций строящегося и рядом существующего зданий по ул. Советской в г. Перми. Полученные расчетные данные позволили предотвратить развитие аварийной ситуации и успешно завершить строительство нового здания.

9. Выполненные расчеты устойчивости строящихся и существующих зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях на склонах местности, с учетом поэтапного возведения зданий и истории нагружения склонов позволили решить проблемы обеспечения устойчивости отдельных зданий и комплексов зданий и сооружений на различных склонах г. Перми во времени. Такие расчеты были выполнены при прогнозировании устойчивости склонов с комплексами зданий ОблГАИ, Чусовских очистных сооружений, строящихся 16-ти этажных домов по ул. Толмачева в г. Перми.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих

работах

1. Гейзин Р.И., Тимофеева Л.М., Максимова Л.З., Татьянников А.Н., Бартоломей Л.А. Изгиб сборной подпорной стенки в форме цилиндрической складки//Сб.науч.Тр. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала//Перм.полит.ин-т.Пермь, 1986, с.20-27.

2. Щеболев А.Г., Бартоломей Л.А. Экспериментальное обоснование упругопластической модели грунта с упрочнением//Использование

достижений нелинейной механики грунтов в проектировании оснований и фундаментов/Лезисы докладов II Всесоюзной конференции, Йошкар-Ола, 1989, с.40-41.

3. Тер-Мартиросян З.Г., Прошин М.В., Бартоломей Л.Л. Определение начального напряженного состояния грунта по результатам компрессионных испытаний//Сб.науч.Тр. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала/Перм.полит.ин-т. Пермь, 1989, с. 102-109.

4. Тер-Мартиросян З.Г., Бартоломей Л.А. Учет переменной жесткости сооружений при прогнозе их осадок//Сб.науч.Тр. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала/Перм.полит.ин-т. Пермь, 1991. с.38-44.

5. Бартоломей Л.А., Пономарев А.Б. Применение метода конечных элементов для прогноза осадок и анализа напряженно-деформированного состояния активной зоны ленточных свайных фундаментов//Тр. Ш Международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения.ч.1., Беларусия, Минск, 1992. с.103-105.

6. Бартоломей Л.А Прогноз осадки фундаментной плиты реакторного отделения АЭС на неоднородном по глубине основании//Сб.науч.Тр. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала//Перм.госуд.техн.ун-т. Пермь, 1994, с.75-80.

7. Бартоломей Л.А. Решение задач геомеханики с помощью программы "РЬА8ТУ/Тр. IV международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения.ч.1 Из-во ГОТУ, Саратов, 1994, с.56-58.

8. Бартоломей Л.А., Бай В.Ф. Прогнозирование НДС грунтов в основании кустов из свай с лопастями методом конечных элементов//Тр. IV международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения.ч.1 Из-во ПГТУ, Саратов, 1994, с.52-56.

9. Бартоломей Л.А. Влияние жесткости основания на устойчивость столбчатого фундамента/АГр. IV международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения.ч.1 Из-во ПГТУ, Саратов, 1994, с.49-52.

Ю.Бартоломей Л.А. Исследование пространственного напряженно-деформированного состояния неоднородного по глубине основания тяжелого сооружения//10-я зимняя школа по механике сплошных сред. Тезисы докладов, УрО РАН, Ин-т мех. сплошных сред, Пермь, 1995, с.26-27.

П.Бартоломей Л.А., Гандельсман И.А. Расчет напряженно-деформированного состояния основания и осадок односвайных фундаментов//Сб. науч. Тр. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала//Перм.госуд.техн.ун-т. Пермь, 1995, с.67-71.

12.Бартоломей Л.А. Моделирование выемки грунта из котлована и последующего возведения сооружения//Сб. науч. Тр. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала//Перм.госуд.техн.ун-т. Пермь, 1995,с.59-67.

П.Бартоломей-Л.А. Прогнозирование осадок столбчатого фундамента на основании, ослабленном карстовой полостью/Юснования, фундаменты и механика грунтов: №3, Стройиздат, М., 1995, с.23-25.

Н.Бартоломей Л.А. Переуплотненные грунты как основание тяжелых сооружений//Тр. Российской конференции по механике грунтов и фундаментостроению. т. 1, Санкт-Петербург, 1995, с.67-71.

15.Бартоломей Л.А. Влияние- технологии возведения сооружения на НДС основания//Тр. Российской конференции- по механике грунтов и фундаментостроению. т. 1, Санкт-Петербург, 1995, с.58-66.

16.Бартоломей Л.А, Ирундин СВ.', Катаев В.Н. Влияние • искусственного водопонижения • на устойчивость прилегающей территории//Сб. науч. Тр. Основания и фундаменты в геологических- условиях Урала//Перм.госуд.техн.ун-т. Пермь, 1997, с.48-55.

П.Бартоломей Л.А. Строительство нового1 здания в старом центре города//Сб. науч. Тр. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала//Перм.госуд.техн.ун-т. Пермь, 1997, с.43-48.

18.Baitolomey L., Ter-Martyrosyan Z.G. The prognosis of stressed-deformed state of the system "construction-foundation'? considering the construction stiffness changing during erection. XIV International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, v.3, Hamburg, 1997, p.1489-1492.

19.Bartolomey L., Irundin S., Kataev V. Influence of Town Combined Sewer on the Steadiness of the Printing Factory's Territory, v.l, Australia. Wollongong. 1998, p.205-211.

20.Bartolomey L. Building Construction in Conditions of Cramped City Building// Proceeding of the Second International Conference on Environmental Management, v.l, Australia. Wollongong. 1998,p. 61-67.

21.Bartolomey A.A., Bartolomey LA, Ofrihter V.G., Ponomarev A.B., Ushkov B.S. Pile Foundations Design Allow for Ultimate Permissible Strains//?111 International Cjnference and Exibition on Piling and Deep Foundations. Austria, 1998.

22.Бартоломей А.А., Бартоломей Л.А., Ирундин С.В: Прогноз устойчивости склона с расположенным на нем комплексом зданий и сооружений//Тр. VI Междун. конференции по проблемам свайного фундаментостроения. М., т.2, 1998, с.21-27.

23.Бартоломей' Л.А. Прогноз устойчивости основания, существующего и строящихся на склоне жилых домов//Сб. науч. Тр. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала//Перм.госуд.техн.ун-т Пермь, 1999, с. 19-24.

24.Бартоломей Л.А. Прогноз осадок сооружений с учетом совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций/Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1999, 147с.

25.Bartolomey A.A., Bartolomey LA, Irundin S.V. Stability of a with the Complex, Located-on it, Buildings Both Structures: the Forecast and Experience of Fastening Slide of a Slope//8k International Symposium on Landslides, Cardiff, Wales, 2000.

26.Бартоломей Л.А. Метод прогноза системы- «основание-сооружение» с учетом истории нагружения//Тр. Междун. семинара по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям. М, 2000. с. 142-144.

27.Бартоломей А.А., Маковецкий ОА, Бартоломей Л.А., Пономарев А.Б., Катаев В.Н. Обоснование геотехнического контроля г. Перми//Сб. науч. Тр. Основания и фундаменты в геологических условиях Урала//Перм.госуд.техн.ун-т. Пермь, 2001; с.31-35.

28.Бартоломей А.А., Бартоломей Л.А., Ирундин. СВ. О выборе вариантов универсального перегрузочного комплекса минеральных удобрений на причале. №107 порта Санкт-Петербурга//Сб.науч.Тр.—'Основания, и фундаменты в геологических условиях Урала//Перм.госуд.техн.ун-т. Пермь, 2001,с.З-25.

29.Бартоломей А.А., Бартоломей. Л.А. Прогноз устойчивости- зданий, сооружений, хранилищ, отходов в сложных, инженерно-геологических условиях//Тр. XI Международ, конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам. Тезисы док-ов. М.:Изд-во МАИ, 2001. с. 66-67.

30.Бартоломей А.А., Бартоломей Л.А., Цидвинцева М.С. Расчет устойчивости склона с расположенными на нем зданиями и сооружениями//Матер. V Медународ. науч.-техн. конф., Уфа, 2001. с.239.

31.Бартоломей Л.А. Прогноз осадок и устойчивости зданий, сооружений с учетом- совместной работы оснований, фундаментов, и надземных конструкций/Яр. VIII Всероссийского съезда по теоретической- и прикладной механике//УрО РАН Института мех.сплош. сред, Пермь, 2001. с.78.

32.Бартоломей А.А., Бартоломей Л.А., Цидвинцева М.С. Расчет устойчивости левого берега р.Ирень в районе дюкера г. Кунгур Пермской области//Вестник Одесской госуд.академии стр-ва и архит. Выпуск 4, Украина, Одесса, 2001. с.61-65.

33.Бартоломей Л.А. Расчет устойчивости склона и основания Ш-го блока Чусовских очистных сооружений г. Перми/ЛГородские агломерации на оползнеопасных территориях. Материалы Междунар. научной конференции/ВолгГАСА, Волгоград, 2003. чЛ. с. 14-27.

34.Бартоломей. А.А., Бартоломей Л.А. Прогноз устойчивости склона с расположенным на нем комплексом зданий и сооружений ОблГАИ г.Перми//Городские агломерации на оползнеопасных территориях. Материалы Междунар. научной конференции/ВолгГАСА, Волгоград, 2003. чЛ.с.28-33.

35.Baitolomey A.A., Baitolomey LA The influence of technology of construction on the stressed-deformed state of the system "construction-foundation"//Proceedings of the XIII ECSMGE, Prague, Czech Republic, 2003. Vol.2, p. 35-40.

Сдано в печать 13.05.04.Формат 60x84/16. Обьбм 2,0 пл. _Тираж 100. Заказ 1162._

Печатная мастерская ротапринта.ПГТУ.

*120 19

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПО ВЗАИМОВЛИЯНИЮ ОСНОВАНИЯ, ФУНДАМЕНТА

И НАДЗЕМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

1.1. Общие положения, развитие представлений о взаимодействии основания и фундамента.

1.2. Экспериментально-теоретические исследования взаимодействия основания и сооружения.

1.3. Выводы и задачи дальнейших исследований.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА НДС СИСТЕМЫ ОСНОВАНИЕ-СООРУЖЕНИЕ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ В ПРОЦЕССЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖЕСТКОСТИ СООРУЖЕНИЯ

И ИСТОРИИ НАГРУЖЕНИЯ ОСНОВАНИЯ.

2.1. Цель работы и пути решения поставленных задач.,

2.2. Использование метода конечных элементов для реализации поставленных задач.

2.3. Пластичность и вязкопластичность при использовании метода конечных элементов.

2.4. Метод прогнозирования НДС системы основание-сооружение с учетом изменяющейся в процессе строительства жесткости сооружения и истории нагружения основания.

2.5. Выводы.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ.

3.1. Цели и задачи исследований.

3.2. Методика проведения экспериментов и приборы.

3.3. Результаты экспериментальных исследований глинистых грунтов.

3.3.1. Исследования глинистых грунтов, слагающих склоны комплекса зданий и сооружений областного ГАИ в г. Перми.

3.3.2. Исследования глинистых грунтов, слагающих склоны Чусовских очистных сооружений в г. Перми.

3.4. Определение реологических параметров для вязко упругопластической модели грунта с упрочнением.

3.5. Выводы.

4. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НДС СИСТЕМЫ ОСНОВАНИЕ-СООРУЖЕНИЕ С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЯ И

ИСТОРИИ ЕГО НАГРУЖЕНИЯ.

4.1. Прогноз осадок тяжелых сооружений с учетом предыстории нагружения массива грунта и его нелинейного деформирования.

4.2. Моделирование этапов возведения сооружения.

4.3. Прогнозирование НДС системы основание-сооружение с учетом технологии возведения сооружения и вязко упругопластических свойств основания.

4.4. Выводы.

5. ПРОГНОЗ ОСАДОК СООРУЖЕНИЙ С УЧЕТОМ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ОСНОВАНИЯ, ФУНДАМЕНТА И НАДЗЕМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

5.1. Расчет осадок свайных фундаментов с учетом формирования активной зоны околосвайного пространства.

5.2. Прогнозирование устойчивости столбчатого фундамента на основании, ослабленном карстовой полостью.

5.3. Оценка НДС массива слабых грунтов и выбор оптимального варианта фундамента строящегося терминала в морском порту г. Санкт-Петербурга.

5.4. Расчет деформаций строящегося и рядом существующего зданий с учетом предыстории нагружения и нелинейного деформирования ц основания во времени.

5.5. Прогнозирование устойчивости склонов с расположенными на них зданиями и сооружениями.

5.5.1. Прогнозирование устойчивости склона с расположенным на нем и проектируемыми 16-ти этажными зданиями.

5.5.2. Прогноз устойчивости склона с расположенным на нем комплексом зданий и сооружений ОблГАИ г. Перми.

5.5.3. Расчет устойчивости склона и основания 3-го блока

Чусовских очистных сооружений г. Перми.

5.6. Выводы.

Актуальность темы исследования. Развитие строительной отрасли в наше время напрямую связано с внедрением новых технологий возведения сооружений и освоением новых методов прогноза напряженно-деформированного состояния основания. Наибольший эффект дает реализация в программных комплексах численных методов прогнозирования НДС оснований сооружений, в частности метода конечных элементов.

Исследования, проведенные учеными в области механики грунтов, оснований и фундаментов, показывают, что при деформировании грунтов 90-95% деформаций являются остаточными. Представлять грунтовую среду как упругую - значит идеализировать её. Доказано, что наиболее эффективно проектировать сооружения по предельно допустимым осадкам, с проверкой по необходимости несущей способности. Это связано с тем, что чаще всего аварийные ситуации возникают из-за неравномерных осадок в пределах сооружения. Проектирование сооружений по предельно допустимым осадкам позволяет наиболее эффективно использовать материалы, что немаловажно при их всё возрастающей стоимости. Однако такой подход требует использования в расчетах математических моделей грунта, учитывающих сложные зависимости между напряжениями и деформациями.

Прогнозирование изменения свойств грунтовой среды, в процессе строительства сооружения сложная, но вполне разрешимая задача. От того, насколько правильно учтено взаимовлияние континуума основание -сооружение в процессе строительства и эксплуатации, будет зависеть долговечность сооружения.

До настоящего времени не разработан метод прогноза осадок сооружений с учетом предыстории нагружения массива грунта, его нового объекта и Так, выемка грун последующее нелинейного деформирования во времени, а также совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций с учетом наращивания жесткости здания в процессе его возведения. Такой метод необходим на стадии проектирования зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях (при неоднородном напластовании грунтов, пересеченном рельефе, на склонах местности), при тесной городской застройке.

До сих пор при строительстве новых жилых и промышленных зданий, находящихся рядом с уже существующими зданиями, возникают аварийные ситуации. Не удаётся полностью учесть все этапы возведения результаты этого влияния на находящиеся рядом здания, та из котлована в условиях тесной городской застройки, устройство фундаментов нарушают сложившееся напряженное состояние окружающего массива грунта. Это вызывает деформации основания и, как следствие, неравномерные осадки расположенных рядом зданий, напряжения в конструктивных элементах, трещины, изгибы, перекосы.

Поэтому разработка метода, позволяющего прогнозировать осадки сооружений с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций, наращивания жесткости сооружения в процессе возведения, взаимовлияние возводимого сооружения (здания) и существующих рядом инженерных объектов во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности, является решением актуальной проблемы, имеющей важное научное, практическое и народнохозяйственное значение.

Использование этого метода позволит снизить расход железобетона при устройстве плитных фундаментов под тяжелые сооружения, с учетом совместной работы системы основание-сооружение; проектировать свайные фундаменты по предельно допустимым осадкам, учитывая нелинейную деформируемость грунтов во времени, исключить аварийные ситуации на стадии проектирования.

Целью диссертационной работы является решение научно-технической проблемы, заключающейся в разработке метода, позволяющего учесть совместную работу основания, фундамента и надземных конструкций в процессе возведения и эксплуатации сооружения с учетом предыстории нагружения массива грунта и наращивания жесткости сооружения при строительстве, с последующим прогнозированием (на основе разработанного метода) напряженно-деформированного состояния основания, фундаментов и надземных конструкций как строящихся, так и существующих зданий и сооружений во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

1. Выполнить анализ современного состояния проблемы взаимовлияния основания, фундамента и надземных конструкций, наметить концепцию решения проблемы взаимовлияния в системе основание - сооружение.

2. Разработать метод, позволяющий прогнозировать осадки сооружений с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций, наращивания жесткости сооружения в процессе возведения, взаимовлияние возводимого сооружения и существующих рядом инженерных объектов во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности.

3. Реализовать разработанный метод в программном комплексе «PLAST», позволяющем выполнять численные расчеты, используя метод конечных элементов.

4. Выбрать вязко упругопластическую модель грунта с упрочнением, основанную на ассоциированном законе течения. Разработать методику лабораторных исследований для определения параметров модели. Провести комплексные исследования грунтов и определить реологические параметры по разработанной методике с последующей численной реализацией модели в программном комплексе «PLAST».

5. На основании разработанного метода рассчитать устойчивость и напряженно-деформированное состояние проектируемых, строящих и существующих отдельных зданий, сооружений и целых комплексов зданий, провести сравнение полученных результатов с натурными данными по взаимовлиянию в системе основание-сооружение с прогнозированием долговременной устойчивости, в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности.

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработанном методе, позволяющем прогнозировать осадки сооружений с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций, наращивания жесткости сооружения в процессе возведения, взаимовлияние возводимого сооружения (здания) и существующих рядом инженерных объектов во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности.

- Разработанный метод реализован в программном комплексе

PLAST» с использованием модели упругопластического или вязко упругопластического деформирования грунта с упрочнением при оценке устойчивости основания уникальных сооружений.

- Отработана методика, которая позволяет при минимальных затратах времени определить реологические параметры грунтов с достаточной для практики точностью; по данной методике проведены лабораторные исследования глинистых грунтов природного сложения и определены реологические параметры для вязко упругопластической модели грунта с упрочнением.

- Разработана методика, позволяющая численно моделировать влияние последовательности возведения здания на формирование напряженно-деформированного состояния в системе «основание-сооружение» и воздействие возводимого здания на существующие рядом здания и сооружения.

- Выполнены расчеты устойчивости существующих отдельных зданий, сооружений и целых комплексов зданий в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности, с учетом поэтапного возведения зданий и истории нагружения склонов, проведено сравнение полученных результатов с натурными данными.

- Проведены расчеты напряженно-деформированного состояния (НДС) проектируемых зданий и сооружений как единой системы основание-сооружение, включая основания, фундаменты с последующим наращиванием жесткости надфундаментной части во времени. Выполненные расчеты позволили сделать прогнозы развития НДС континуумов основание-сооружение с рекомендациями по предотвращению недопустимых деформаций и возникновению аварийных ситуаций.

Достоверность результатов исследования подтверждается: достаточной для практики точностью соответствия численных тестовых расчетов с известными теоретическими решениями по отдельным вопросам данной проблемы; выполненные расчеты устойчивости зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности совпадают с отдельными частными расчетными данными других авторов, решавших узкие проблемы; полученные расчетным путем данные имеют расхождение в 10-15% с результатами натурных наблюдений и натурных экспериментов других авторов.

Практическая значимость проведенного исследования состоит в следующем:

1. Разработанный метод, позволяющий прогнозировать все этапы возведения сооружения, включая выемку грунта из котлована, изменение напряженно-деформированного состояния в системе основание-сооружение в процессе возведения сооружения и наращивания его жесткости, взаимовлияние возводимого сооружения и существующих рядом инженерных объектов, реализован в программном комплексе «PLAST».

2. Выполняемые на основе разработанного метода численные расчеты позволяют прогнозировать на стадии проектирования устойчивость и надежность эксплуатации зданий и сооружений, избегая возникновения аварийных ситуаций.

3. Моделирование этапов возведения здания позволяет выбрать наиболее рациональную технологию строительства, оптимизировать конструкцию фундамента, исключить неоправданные запасы прочности и снизить расход материалов на 15-30%.

4. Использование концепции метода при разработке территориальных нормативных документов по расчету устойчивости загруженных склонов и откосов в сложных инженерно-геологических условиях.

5. Результаты диссертационных исследований включены в научные отчеты по госбюджетной тематике.

6. Использование результатов в учебном процессе, в курсах лекций, программного комплекса в курсовом и дипломном проектировании.

Личный вклад автора в исследование проблемы. Диссертационная работа является результатом исследований выполненных автором в 19882002 годах на кафедрах «Механики грунтов, оснований и фундаментов» Московского государственного строительного университета и «Оснований, фундаментов и мостов» Пермского государственного технического университета. Разработка метода прогноза осадок сооружений с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций с последующей численной реализацией метода в программном комплексе «PLAST» выполнены лично автором. Лабораторные исследования грунтов выполнены автором при участии инженера С.С. Екимовой, обработка результатов исследований, построение зависимостей, разработка методики определения реологических параметров выполнены лично автором. Все численные расчеты, приведенные в диссертационной работе, выполнены лично автором.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы по мере их получения докладывались и обсуждались на III, IV,VI, Международных конференциях по проблемам свайного фундаментостроения (Минск, 1992; Саратов, 1994; Уфа 1998); Российской конференции по механике грунтов и фундаментостроению (С.-Петербург, 1995); XIV Международном конгрессе по механике грунтов и фундаментостроению (Германия, Гамбург, 1997); II Международной конференции по охране окружающей среды (Австралия, Волонгонг, 1998); VII Международной конференции-выставке по свайным фундаментам и фундаментам глубокого заложения (Австрия, 1998); VIII Международный симпозиум по ландшафту (Уэльс, Кардиф, 2000); Международном семинаре по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям (Пермь, 2000); V,VI Международных научно-технических конференция (Уфа, 2001, 2002); VIII Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Пермь, 2001); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы фундаментостроения» (Волгоград, 2001); Научном семинаре по механике грунтов и проблемам свайного фундаментостроения (Одесса, 2001); XI Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (Москва, 2001); XII Дунайско-Европейской конференции «Инженерная геотехника» (Германия, Пассау, 2002); Международной научно-технической конференции «Архитектура и строительство» (Томск, 2002); Международной научной конференции «Городские агломерации на оползневых территориях» (Волгоград, 2003); XIII Европейской конференции по механике грунтов и геотехнике (Чехия, Прага 2003). Диссертационная работа и отдельные ее разделы обсуждались на семинаре кафедры «Механики грунтов, оснований и фундаментов» Московского государственного строительного университета, на заседаниях кафедры «Оснований, фундаментов и мостов» Пермского государственного технического университета, в ГУП «Пермводоканал», на Пермской областной экспертно-консультативной комиссии по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям при администрации Пермской области.

Публикации. По теме диссертации автором опубликованы монография и более 40 научных работ (включая авторское свидетельство).

На защиту выносятся:

- метод, позволяющий прогнозировать осадки сооружений с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций, наращивания жесткости сооружения в процессе возведения, взаимовлияние возводимого сооружения (здания) и существующих рядом инженерных объектов во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности;

- методика ускоренных лабораторных исследований грунтов для определения параметров вязко упругопластической модели грунта Бингама-Грина с упрочнением;

- методика, позволяющая численно моделировать влияние последовательности возведения здания на формирование напряженно-деформированного состояния в системе «основание-сооружение» и воздействие возводимого здания на существующие рядом здания и сооружения;

- результаты расчетов устойчивости существующих зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях на склонах местности с учетом поэтапного возведения зданий и истории нагружения склонов;

- результаты расчетов напряженно-деформированного состояния (НДС) проектируемых зданий и сооружений как единой системы основание-сооружение, включая основания, фундаменты с последующим наращиванием надфундаментной части зданий во времени.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 260 страниц, из них основного текста 242

6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан метод, позволяющий прогнозировать осадки сооружений с учетом истории нагружения основания, совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций, наращивания жесткости сооружения в процессе возведения, взаимовлияние возводимого сооружения и существующих рядом инженерных объектов во времени в сложных инженерно-геологических условиях, в том числе на склонах местности.

2. Предложенный автором метод реализован в программном комплексе «PLAST» с использованием модели упругопластического или вязко упругопластического деформирования грунта с упрочнением.

3. Отработана методика, которая позволяет при минимальных затратах времени определить реологические параметры грунтов с достаточной для практики точностью; проведены комплексные исследования глинистых грунтов природного сложения и определены реологические параметры вязко упругопластической модели грунта с упрочнением с последующей численной реализацией модели в программном комплексе «PLAST».

4. Разработана методика, позволяющая численно моделировать влияние последовательности возведения здания на формирование напряженно-деформированного состояния в системе «основание-сооружение» и воздействие возводимого здания на существующие рядом здания и сооружения.

5. Проведенные расчеты показали, что нерационально возводить сооружение ступенчато-внецентренным способом, при такой схеме заранее создаются предпосылки к неравномерным деформациям зданий. Самый рациональный способ возведения сооружения - ступенчато-центральное нагружение. В этом случае усилия по подошве фундамента распределяются более равномерно, эпюры контактных напряжений имеют плавное очертание, отсутствуют скачки напряжений по краям фундаментных плит.

6. При возникновении вязкопластических деформаций в основании снижаются (по сравнению с упругопластическим деформированием) концентрации контактных напряжений по краям плиты и уменьшается асимметрия напряженно-деформированного состояния основания.

7. Разработанный метод позволяет на стадии проектирования надежно прогнозировать напряженно-деформированное состояние системы основание-сооружение в сложных инженерно-геологических условиях, варьируя типом свай, длиной и расстоянием между сваями. Используя разработанный метод, на стадии проектирования были рассчитаны различные варианты фундаментов строящегося перегрузочного терминала минудобрений в морском порту г. Санкт-Петербурга. По результатам расчетов был выбран наиболее оптимальный вариант, что позволило получить значительный экономический эффект по сравнению с первоначальным проектным решением.

8. Учитывая историю нагружения основания, этапы возведения, последовательность и продолжительность возведения зданий можно прогнозировать изменение напряженно-деформированного состояния в системе основание-сооружение и тем самым избегать возникновения аварийных ситуаций при строительстве с рядом существующими зданиями. Впервые разработанный метод был использован для прогноза деформаций строящегося и рядом существующего зданий по ул. Советской в г. Перми. Полученные расчетные данные позволили предотвратить развитие аварийной ситуации и успешно завершить строительство нового здания.

9. Выполненные расчеты устойчивости строящихся и существующих зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях на склонах местности, с учетом поэтапного возведения зданий и истории нагружения склонов позволили решить проблемы обеспечения устойчивости отдельных зданий и комплексов зданий и сооружений на различных склонах г. Перми во времени. Такие расчеты были выполнены при прогнозировании устойчивости склонов с комплексами зданий ОблГАИ, Чусовских очистных сооружений, строящихся 16-ти этажных домов по ул. Толмачева в г. Перми.

1. Абелев М.Ю. Строительство промышленных и гражданских сооружений на слабых водонасыщенных грунтах. М.: Стройиздат. 1983, 248 с.

2. Александрович В.Ф. Конечноэлементный анализ взаимодействия полосы конечной жесткости с упругопластическим основанием//Тр.ин-та НИИОСП, 1985, вып. 84, с. 122-130.

3. Алексеев Б.Г. Исследование динамических характеристик жесткости заглубленных фундаментов/ТИзвестия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1996. №10. с. 16-30.

4. Арутюнян Н.Х., Манжиров A.B. Контактные задачи теории ползучести. Ер.: Изд-во АА АрмССР, 1990, 320 с.

5. Бабелло В.А. и др. Исследования влияния факторов системы «фундамент-подсыпка-пучинистое онование» //Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1989.№12. с. 114-116.

6. Барвашов В.А., Болтянский Е.З., Чинилин Ю.Ю. Исследования поведения системы основание-фундамент-верхнее строение методами математического моделирования на ЭВМ//Основания, фундаменты и механика грунтов. 1987.№3, с. 21-24.

7. Бартоломей A.A., Кузнецов Г.Б. Прикладная теория ползучести грунтов. Пермь, ПГТУ, 1994, 67с.

8. Бартоломей A.A. Механика грунтов. АСВ, М., 2003, 304с.

9. Бартоломей A.A., Бартоломей Л.А., Ирундин C.B. Прогноз устойчивости склона с расположенным на нем комплексом зданий и сооружений//Тр. VI Междун. конференции по проблемам свайного фундаментостроения. М., 1998.т2.

10. Бартоломей A.A., Бартоломей Л.А., Цидвинцева М.С. Расчет устойчивости левого берега р.Ирень в районе дюкера г.Кунгур Пермскойобласти//Вестник Одесской госуд.академии стр-ва и архит. Выпуск 4, Одесса, 2001.

11. Бартоломей JI.A. Метод прогноза системы «основание-сооружение» с учетом истории нагружения//Тр. Междун. семинара по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям//Москва, 2000.

12. Бартоломей Л.А. Прогноз осадок сооружений с учетом совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций. Пермь, 147с., 1999.

13. Бартоломей Л.А. Прогноз устойчивости основания существующего и строящихся на склоне жилых домов/Юснования и фундаменты в геологических условиях Урала//Перм.госуд.техн.ун-т Пермь, 1999.

14. Бартоломей Л. А. Прогноз осадок тяжелых сооружений с учетом начального напряженного состояния и неоднородности основания. Автореф. дис. канд. техн. наук / МИСИ, М., 1991.

15. Бартоломей Л. А. Решение задач геомеханики с помощью программы «PLAST»// Тр. IY Междунар. конференции по проблемам свайного фундаментостроения. Пермь, 1994.

16. Бартоломей Л.А. Влияние технологии возведения сооружения на НДС основания//Тр. Российской конференции по механике грунтов и фундаментостроению. Санкт-Петербург, 1995.т 1.

17. Бартоломей Л. А. Прогнозирование осадок столбчатого фундамента на основании, ослабленном карстовой полостью// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1995. №3.

18. Бартоломей Jl.А. Моделирование выемки грунта из котлована и последующего возведения сооружения/Юснования и фундаменты в геологических условиях Урала//Перм.госуд.техн.ун-т. Пермь, 1995.

19. Бартоломей J1.A., Гандельсман И.А. Расчет напряженно-деформированного состояния основания и осадок односвайных фундаментов// Основания и фундаменты в геологических условиях Урала/ Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1995.

20. Бартоломей J1.A., Бай В.Ф. Прогнозирование НДС грунтов в основании кустов из свай с лопастями методом конечных элементов//Тр. IV Международ, конфер. по проблемам свайного фундаментостроения. Пермь, 1994. ч.1.

21. Бартоломей J1.A. Расчет устойчивости склона и основания Ш-го блока Чусовских очистных сооружений г. Перми//Городские агломерации на оползнеопасных территориях. Материала Междунар. научной конференции/ВолгГАСА, Волгоград, 2003. ч.1. с. 14-27.

22. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1968, 512 с.

23. Богомолов А.Н. Расчет несущей способности оснований сооружений и устойчивости грунтовых массивов в упругопластической постановке. Пермь, ПГТУ, 1996. 150с.

24. Боткин А. И. Исследование напряженного состояния в сыпучих и связных грунтах// Известия ВНИИГ, 1939, т. 24, с. 153-171.

25. Бояндин B.C., Козак A.JI. Исследования НДС фундаментной плиты энергетического сооружения с учетом последовательностивозведения/ЛГезисы докладов II всесоюзной конференции, Йошкар-Ола, 1989, с.23.

26. Бугров А. К., Голубев А.И. Анизотропные грунты и основания сооружений. Санкт-Петербург.: Недра, 1993, 245с.

27. Бугров А. К., Нарбут Р. М., Сипидин В. П. Исследование грунтов в условиях трехосного сжатия. Д.: Стройиздат, 1987, 184 с.

28. Бугров А. К. К вопросу учета деформаций зданий при застройке соседних с ними участков/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1994.№1, с. 7-9.

29. Будин А.Я., Адлерсберг B.C. Способ облегчения фундаментов//Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1988.№1. с. 21-25.

30. Булычев И.Н. Устойчивость грунтового массива в основании сооружений, расположенных в окрестности устья вертикального ствола/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1993 .№5, с. 24-27.

31. Власов В.З., Леонтьева H.H. Балки, плиты и оболочки на упругом основании. М.: Из-во физико-математ. лит-ры. 1960, 491с.

32. Вялов С. С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высш. школа, 1978,447с.

33. Гарагаш Б.А. Аварии и повреждения системы «Здание-основание» и регулирование надежности ее элементов. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2000, 384с.

34. Герсеванов Н.М. Основы динамики грунтовой массы. М.,1937, 242 с.

35. Гольдин А.Л., Рассказов Л.Н. Проектирование грунтовых плотин. М.: Энергоатомиздат, 1987, 304с.

36. Гольдштейн М. Н. Механические свойства грунтов. М.: Стройиздат, 1979,304 с.

37. Горбунов-Посадов М.И., Маликова Т.А., Соломин В.И. Расчет конструкций на упругом основании. М.: Стройиздат, 1984.

38. ГОСТ 12248-96 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. М.1997.

39. ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава. М. 1980.

40. ГОСТ 26518-85 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости при трехосном сжатии. М.1985.

41. ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. М.1985.

42. Гущин В.П., Стопкин Н.В. Изгиб фундаментных плит в условиях последовательного приложения нагрузки//Строительство.1993.№3. с.14-18.

43. Давыдов С. С. Расчет строительных конструкций на упругом основании. М.: Стройиздат, 1967, 23 с.

44. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Л.: Стройиздат, 1988. 415 с.

45. Дидух Б. И. Упругопластическое деформирование грунтов. М.: Ун-т дружбы народов, 1987, 167 с.

46. Довнарович C.B. Пределы применимости линейного расчета, осадок фундаментов и предельные расчеты/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1994.№3, с. 16-20.

47. Довнарович C.B., Полыпин Д.Е., Баранов Д.С., Сидорчук В.Ф. Зависимость напряженного состояния основания от формы фундамента в плане/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1978.№5, с. 32-34.

48. Егоров К. Е. Вопросы теории и практики расчета оснований конечной толщины. М., 1961, 34 с.

49. Жемочкин Б.Н., Синицын А.П. Практические методы расчета фундаментных балок и плит на упругом основании. М.: Госстройиздат, 1962, 239 с.

50. Зарецкий Ю. К. Вязкопластичность грунтов и расчеты сооружений. М.: Стройиздат, 1988, 352 с.

51. Зарецкий Ю. К., Ломбардо В.Н. Статика и динами грунтовых плотин. М.: Энергоатомиздат, 1983. 255с.

52. Зарецкий Ю. К., Орехов В.В. Напряженно-деформированное состояние грунтового основания под действием жесткого ленточного фундамента/Юснования, фундаменты и механика грунтов.1983.№5,с.21-24.

53. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975, 541 с.

54. Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. М.: Высшая школа, 1991, 447 с.

55. Ильичев В.А., Дунаев Ю.Б., Карамзин В.Е. Напряженно-деформированное состояние основания при послойном бетонировании нижней плиты фундамента турбоагрегата/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1987.№3, с. 11-13.

56. Ильюшин А. А. Пластичность. М.: Гостехиздат, 1948, 376 с.

57. Клепиков С.Н. Расчет сооружений на деформируемом основании. Киев: НИИСК, 1996.

58. Клепиков С.Н. Методы расчета сооружений на деформируемом основании//Строительная механика и расчет сооружений. 1989.№1. с. 7-9.

59. Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. М.: Стройиздат. 1988. 287 с.

60. Копейкин B.C., Сидорчук В.Ф. Расчет осадок фундаментов с учетом влияния напряженного состояния на характеристики деформируемости грунта//Основания, фундаменты и механика грунтов. 1993.№4, с. 8-13.

61. Костерин Э.В. Расчет фундаментов с вертикальными сваями-стойками разных длин и сочетаний/ТИзвестия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1986.№8. с. 16-20.

62. Криворотов А.П., Коробова O.A. Влияние жесткости и заглубления фундамента на напряженное состояние анизотропных слоев грунта различной мощности//Известия ВУЗов. Строительство и архитектура.1988.№9. с. 121-125.

63. Криворотов А.П., Райе ГШ. Расчет осадок фундаментов с учетом изменения модуля деформации грунта//Строительство и архитектура.1989.№4. с. 130-134.

64. Крыжановский A.J1. Об уравнениях, связывающих компоненты напряжения и деформации грунта при пространственном напряженном состоянии. Грозный: Чечено-Ингушское книжное изд-во.1968, с. 68-79.

65. Кущак С.И. и др. Давления в основании круглого и кольцевого фундаментов//Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1986.№12. с. 43-47.

66. Лазебник Г.Е. Исследование распределения напряжений по подошве фундаментных плит зданий/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1970. №6, с. 15-18.

67. Лазебник Г.Е., Бердичевский Л.А., Смирнов A.A. и др. Напряженно-деформированное состояние фундаментной плиты реакторного отделения АЭС, возводимого на песчаном грунте//Основания, фундаменты и механика грунтов.1988. №2, с. 12-14.

68. Лиховцев В.М., Эстрин И.Ю. Некоторые аспекты численной реализации решения задач о взаимодействии штампа и основания методом конечных элементов//Тр. НИИ оснований и подземных сооружений. 1985. вып. 84, с. 174-182.

69. Ломизе Г.М., Иващенко И.Н., Захаров М.Н. Деформируемость глинистого грунта в условиях сложного нагружения/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1970. №6, с. 3-5.

70. Маликова Т.А., Болтянский Е.З., Чинилин Ю.Ю. Совместный расчет фундаментной плиты и надфундаментных конструкций элеваторных сооружений конечной жесткости на закарстованном основании//Тр. НИИ оснований и подземных сооружений. 1985. вып. 84. С. 89-104.

71. Малышев М. В. Прочность грунтов и устойчивость оснований сооружений. М.: Стройиздат, 1980, 137 с.

72. Маруфий А.Т. Расчет плиты на упругом основании при отсутствии основания под частью плиты//Основания, фундаменты и механика грунтов. 1999. №4, с. 27-31.

73. Маслов H.H. Основы инженерной геологии и механики грунтов. М.: Высшая школа, 1982, 511с.

74. Матысина Н.В., Матысина Э.А. Напряженное состояние плиты на нелинейном основании//Строительная механика и расчет сооружений. 1991. №1. с. 47-50.

75. Месчан С.Р. Реологические процессы в глинистых грунтах (с учетом особых воздействий). Ер.: Айстан, 1992, 395с.

76. Месчан С.Р. Начальная и длительная прочность глинистых грунтов. М.: Недра, 1978.

77. Муллер P.A. и др. Проектирование фундаментов зданий на подрабатываемых территориях/УИзвестия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1987.№8. с. 136-138.

78. Мурзенко Ю.Н. Результаты экспериментальных исследований характера распределения нормальных контактных напряжений по подошве жестких фундаментов на песчаном основании//Основания, фундаменты и механика грунтов. 1965. №2, с. 1-4.

79. Мустафаев A.A. Расчет оснований и фундаментов на просадочных грунтах. М.: Высшая школа, 1979, 368 с.

80. Наумова Н.И. Разработка метода расчета фундаментных плит с учетом жесткости верхнего строения и сложных грунтовых условий. Авториф. кандид. диссер., Челябинск, 1984.

81. Николаевский В.Н. Механика пористых и трещиноватых сред. М.: Недра, 1984, 232 с.

82. Пампалов А.Ю. Метод объемного конечного элемента для исследования работы системы конструкция-грунт с учетом деформации ползучести. Авториф. кандид. диссер., Тбилиси, 1982.

83. Пастернак П.Л. Основы нового метода расчета фундаментов на упругом основании при помощи двух коэффициентов постели. М.: Гос. изд-во по строительству и архитектуре. 1954.

84. Проктор Г.Э. Механика изменяемого твердого тела. Иваново-Вознесенск, 1926.

85. Пузыревский Н.П. Расчеты фундаментов. ПГ. 1923, 440 с.

86. Пшеничкин А.П. Основы вероятностно-статистической теории взаимодействия сооружений с неоднородным грунтовым основанием. Автореф. дис. д-ра техн. наук. 1980.

87. Ривкин С.А. Расчет фундаментов с учетом работы надфундаментных конструкций и неупругих деформаций грунта и железобетона// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1969.№6.

88. Ривкин С.А., Гусеница А.П. Полевые исследования распределения контактных давлений в песчаных, супесчаных и суглинистых грунтах// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1976.№1, с. 7-9.

89. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979, 392 с.

90. Седых E.K. Построение эпюры реактивных давлений под жестким фундаментом на основе смешанной упругопластической задачи//Основания, фундаменты и механика грунтов. 1961.№4, с. 13-15.

91. Симвулиди И.А. Расчет инженерных конструкций на упругом основании. М.: Высшая школа. 1987, 574 с.

92. Синицын А.П. Практические методы расчета сооружений на сейсмические нагрузки. М.: Стройиздат, 1967, 145 с.

93. СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. М. 1997.

94. СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. М. 1985.

95. СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты. М. 1986.

96. Соломин В.И., Шматков С.Б. Методы расчета и оптимальное проектирование железобетонных фундаментных конструкций. М.:Стройиздат, 1986, 208 с.

97. Соломин В.И., Шматков С.Б. Об учете нелинейных деформаций железобетона и грунта при расчете круглых фундаментных плит//Основания, фундаменты и механика грунтов. 1976. №3, с. 36-39.

98. Сорочан Е.А. Фундаменты промышленных зданий. М.: Стройиздат, 1986, 303 с.

99. Строганов A.C. Некоторые проблемы пластичности грунтов. Автореф. дис. д-ра техн. наук. М., 1968, 68 с.

100. Тер-Мартиросян 3. Г. Прогноз механических процессов в массивах многофазных грунтов. М.: Недра, 1986, 292 с.

101. Тер-Мартиросян 3. Г. Реологические параметры грунтов и расчеты оснований сооружений. М.: Стройиздат, 1990. 200 с.

102. Тер-Мартиросян З.Г., Бартоломей J1.A. Учет переменной жесткости сооружений при прогнозе их осадок/Юснования и фундаменты в геологических условиях Урала/Перм.полит.ин-т. Пермь. 1991.

103. Тер-Мартиросян З.Г., Прошин М.В., Бартоломей Л. А. Определение начального напряженного состояния грунта по результатам компрессионных испытаний/Юснования и фундаменты в геологических условиях Урала/Перм.полит.ин-т. Пермь, 1989.

104. Тер-Мартиросян З.Г., Рябченков Л.Н., Бартоломей Л. А «Стабилометр». Авторское свидетельство №1502979 от 24.08.87.

105. Терцаги К., Пек Р. Механика грунтов в инженерной практике. М.: Госстройиздат, 1958.

106. Улицкий В.М., Шашкин А.Г. Геотехническое сопровождение реконструкции городов. М.: Изд-во ABC, 1999. 327 с.

107. Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В.В., Тер-Мартиросян З.Г., Чернышев С.Н. Механика грунтов, основания и фундаменты. М.;АСВ, 1994, 524с.

108. Фадеев А. Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М.: Недра, 1987, 221 с.

109. Фадеев А. Б. И др. Численное моделирование процессов промерзания и пучения в системе «фундамент-основание» //Основания, фундаменты и механика грунтов. 1994. №5, с. 6-10.

110. Филиппов И.Г. Динамика фундаментов переменной жесткости, взаимодействующих с деформируемым основанием//Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1985.№11.

111. Флорин В.А. Основы механики грунтов т. I, II. Л.-М.: Госстройиздат, 1961.

112. Цытович H.A. Механика грунтов. М.: Высшая школа. 1983, 288с.

113. Цытович H.A. Основания и фундаменты. М.-.Высшая школа, 1970,381с.

114. Чикишев В.М., Бай В.Ф., Малышкин А.П. О характере деформирования основания свайных кустов из свай с лопастями//Тр. III

115. Межд. конф. по проблемам свайного фундаментостроения, Пермь, 1992. ч. 1.

116. Шехтер О .Я. Расчет плиты на упругом основании. M.-JI.,1936, 226 с.

117. Ширинкулов Т.Ш., Зарецкий Ю.К. Ползучесть и консолидация грунтов. Ташкент: Фан, 1986, 392 с.

118. Широков В.Н. К задаче о круглом жестком штампе на нелинейно-деформируемом полупространстве//Основания, фундаменты и механика грунтов. 1971. №5, с. 4-7.

119. Широков В.Н., Соломин В.И., Малышев М.В., Зарецкий Ю.К. Напряженное состояние и перемещения весомого нелинейно-деформируемого грунтового полупространства под круглым жестким штампом// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1970. №1, с. 2-5.

120. Шукле Л. Реологические проблемы механики грунтов. М.: Стройиздат, 1976. 485с.

121. Яковлев П.И., Бибичков А.Г., Бибичков А.А. Взаимодействие сооружений с грунтом. М.: Недра, 1997.

122. Bartolomey L. Building Construction in Conditions of Cramped City Building//Proceeding of the Second International Conference on Environmental Management. Australia. Wollongong. 1998. v.l. p.61-67.

123. Bartolomey L., Irundin S., Kataev V. Influence of town combined sewer on the steadiness of the printing factopy's territory/ZProceeding of the Second International Conference on Environmental Management. Australia. Wollongong. 1998. v. 1. p.205-211.

124. Bartolomey A.A., Bartolomey L.A., Ofrihter V.G., Ponomarev A.B., Ushkov B.S. Pile Foundations Design Allow for Ultimate Permissible Strains//7 International Conference and Exhibition on Piling and Deep Foundations. Austria, 1998.

125. Bartolomey A.A., Bartolomey L.A., Irundin S.V. Stability of a with the Complex, Located on it, Buildings Both Structures: the Forecast and Experience of Fastening Slide of a Slope//8th International Symposium on Landslides, Cardiff, Wales, 2000.

126. Bartolomey A.A., Bartolomey L.A. The influence of technology of construction on the stressed-deformed state of the system "construction-foundation'7/Proc. XIIIECSMGE, Prague, Czech Republic, 2003. p.35-40.

127. Bathe K.J., Wilson E.L. Numerical Methods in Finite Element Analysis. New Jersey. 1977.

128. Bathe K.J. Finite Element Procedures in Engineering Analysis, Prentice-Hall, Englewood CliFFs, NJ. 1982.

129. Bishop A.W. The strength of soil as engineering materials. Geotechnique. 1966.№ 16.

130. Bjerrum L. Engineering geology of normally consolidated marine clays as related to the settlements of buildings//Geotechnique, 17, 1967, p.37-51.

131. Chen W. F., Han D. J. Plasticity for Structural Engineers. New York, Springer-Verlag, 1988, p.606.

132. Chen W. F. Plasticity in reinforced concrete. McGraw-Hill, New York. 1982.

133. Craig W.H. Strain rate and viscous effects in physical models//Soil Dyn. andEarthquake Eng/Proc.Conf.Southampton, 1982, v.l. p.53-61.

134. Drucker D. C., Gibson R. E., Henkel D. S. Soil mechanica and work-hordening theories of plasticity. Frans, Amer. Soc. Civ. Eng., 1957.

135. Drucker D.C., Prager W. Soil mechanics and plastic analysis or limit design. Quarterly of Applied Mathematics. 1952.10. №2.

136. Gudehus G., Kolymbas D. A constitetive low of the rate-type for soil. Ihird.Out Conf. on Numer. Meth. in Geomech. Achen.1979.

137. Hill R. The Mathematical Theory of Plasticity. Caford University Press. 1950.

138. Hinton E., Owen D. Finite element programming. London, 1977.

139. Ianbu N., Senneset K. Interpretation procedures for obtaining soil deformation parameters. Design parameters in geotechnical engineering. Brighton. 1979. v 1.

140. Irons B. M. A frontal solution program. Int. S. Num. Meth. Eng. 2, 1970.

141. Kanchi M.B., Zienkiewicz O.C., Owen D. The visco-plastic approach to problems of plasticity and creep invofVing geometric nonlinear effects. Int.J.Num.Meth.Engng. 12, 169. 1973.

142. Kirkebo S., Nordal S., Syano G. A numerical study of delayed failure of excavations. Num.Meth.Geot.Engng., 1994, p.355-362.

143. Koiter W.T. Stress-strain relations, uniqueness and variatinal theorems for elastic-plastic materials with singular yield surface. Quart. Appl. Math.1953. №11.

144. Kuwahara H., Yamazaki T., Kusakabe O. Ground deformation mechanism of shield tunneling due to tail void formation in soft clay. XIV International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Hamburg, 1997. v.3. p.1461-1468.

145. Nayak G.C. and Zienkiewicz O.C. Convenient form of stress invariants for Plasticity. Journ.ofthe Struct. 1972. April.

146. Owen D., Hinton E. Finite elements in plasticity: Theory and Practice. Svancia, U.K. 1980.

147. Owen D., Prakasil A., Zienkewich O. Finite element analysis of non-linear composite materials by use of overlay sistems. Compaters and Siructures.1974. №4.

148. Prager W. An Introduction to Plasticity. Addisor Wesley, Amsterdam and London. 1959.

149. Roskoe K., Pooroshasb H. Theoretical and experimental stad of stain in triaxial compression test or normally consolidation clay. Geotechnique. 1963. v 13, №1.

150. Schofield A., Wroth P. Critical state soil mechanics. Mc.-Graw-Hill. London. 1968.

151. Skempton A.W. The bearing capacity of clays//Proc.Building Research Cong. London, 1951 Devision 1, p.56-68.

152. Westerberg Y., Axelsson K. Elastic-plastic finite element analysis of an excavated slope in soft clay. Num.Meth.Geot.Engng., 1994, p.383-390.

153. Yamada Y., Yoshimura N., Sakurai T. Plastic stress-strain matrix and its application for the solution of elastic-plastic problems by finite element method. Int.J. Mech.Science 10, 1968, p. 343-354.

154. Zienkiewicz O.C. The finite element method. -McGraw-Hill Book Comp., 1977, p.521.

155. Zienkiewicz O.C., Norris V.A., Winnicki L.A., Naylor D.I. A 'unified approach to the soil Mechanics Problems of Offehore foundations. Numerical methods in offehore engineering. 1979.

156. Zienkiewicz O.C., Cormeau I.C. Visco-plasticity plasticity and creep in elastic solids - a unified numerical solution approach. Int. J. Num. Afeth. Engng. 1974. №8.