автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Прогноз смещений фундаментов морских гравитационных сооружений контитентального шельфа

.з 11

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНЖЖРСИТЕТ

На преваз рукописи пети Читана Яшлп

ПРОГНОЗ СМЕЩЕНИЙ ОУНД/Í.ÍEHTOD МОРСКИХ ГРЛВИТАЩЮННШС СООРУЖЕНИЙ КОНТИНЕНТЛЛЫЮГО ШЕЛЬФА

Стадиальность 05.23.02 - "Основания и фундаменты"

АВТОРЕФЕРАТ диссортакш! на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1992

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном техническом университете на кафедре "Подземные сооружения, основания и фуадаманты" .

Научные руководители: заолукогашй деятель науки и'текший РСФСР,

доктор технических наук, профессор

П. Л.Иванов , '. « I ч

доктор технических, каук, прсфзссор А.К .Бугров

Офицяальнш оппонент: доктор техничосзсих наук, профессор А.Л.Гольдан,"

кандидат техшчоскшс наук, доцент С.Я.Сыодко.

Водуцая оргваизация: ЕНИПИ Мориефгегаз (г.Москва)

Займа состоится / " Ч I1992 г. в ЧЕСОВ

в еУД-'ТМгадрокорпуса Ы заседании специализированного совата Д 063.38.19 Санкт-Петербургского государственного технического университета по адресу: 195251, Сошст-ПатерОург, Политехническая ул., 29,

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печать» организации, проста направлять по внщэуказанному адресу на кмя ученого секретаря специализированного совета Д 063.38.19.

Автореферат разослан "Л?" 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, ,

кандидат технических наук,

доцент В.Ф.Маркевич

РОССИЙСКАЯ Г Зг^п I1

ЁИ.ЕЛИС'ТеКА 0НщЯ Г1РЛКТИ^ЛК11ГР1ШШ

Актуальность тема. Парспокпом развития тохимвло-эшрготичоског потенциала Роогаш су^оствоншм образом связаны с освоением новых мое-горокдеихй углзводородов на шльфо корой Сзвсртого Ледовитого и Тяхогс окоаиоп.. квиболво пригодными для освоошш этих кзстйровдеикД являйте;' гравитацкоштаэ соорухокия, обладакгрге достаточная лэдостойкость». Т< шфовой практике, в частности, на аэлгфэ Северной Акорякя и Европы на-кошюн большой опыт эксплуатации железобетоншх и металлических гравитационных платформ, хороао ззрохошндовавЕих сэбя в условиях действия больших горизонтальная нагрузок от течения, волн, вэтра я льда.

Высокая ответственность п большая стоимость лэдостойких грагаета-гащкншых сооруквмй, а такги характер нагрузок, даРствущих на иих во время егсспуатацки, требуют особого внимания к разработке методов расчета напряетгага-доформировагшого состояния оснований таких соорукониЯ.

. Сложность расчетов оснований сооружений, возводимых в гоолога-часютх условиях тальфа, состоит в том, что от слсскэш, как правило, медленно ушотояяпцмгея шловато-глипистш.я и Скогешшма водонасьщан-зика грунтами, и поэтому токке расчеты долкни втолкаться с учетом но-стабилазиропнвного состояния основания, зознгкппузгэ при устаиопяо. ' гравитационной пдак5орш ка корскоо то. иооОаодгагасть достоЕОрпол-сцопхя осадок и крэноз стационарных лэдостойках грек-пацаокшзх ягвг-форга требует додыгойезга «зовериаисглозаши к разЕиая катодов расчета ¡к основана.

■ Цзль работа заключается в разработке котода расчета осада я крона морских л-эдостоЛих граттбцвоншж созрукеглй, юшисшдаж в процесса их устатюЕки и вкепдувгецан при действия статичвскак нироваяпих нагрузок, а так?;» в изучения закономерностей вз®яя>дэй<укжя фундамзмтов этих сооружэяиа с грунтом и процессов' форгаруваго'Д напряаэнно-дефзркярованаого состояния освовзкиа с учетом нсстабилкзя-ровакпого состояния их грунтов. Эта цзль достэтазтся в работе проведением чпелвяных а экспоржоиталызя. лабораторвж исследований.

паучипя новизна работа состоит в. следу.'^.оп: I. Рогова пространственная контактная задача для абсолютно гасткого гл'даяа (фуидамонто) нп консолидярущокся водоннешдешом ос-новашн.

2. Экспериментально доказано к теоретически исследовано взаимное влияиио изменений но времени распроделания вертикальных контактных ка-

пряжштй по подспво абсолютно кесгамх фундаментов соорукений и распределения кзСит-очного девлоикя в норовой водо их оснований.

3. Исследован процесс развития во времени осадок и кренов абсолютно кастах фундаментов соорукаинй с учетом взаимного влияния распределения контактных капрякеий и распределения избыточного давленая в поровой водо.

4. Проводош чксланные ксслодовапхл и выявлены закономерности влияния на скорость развитая осадок и распределения контактных напря-кыпй по подопто абсолютно яосткюс фундаментов сооружений фильтрационных свойств, в том число, фильтрационной анизотропии грунта, наиш в хруп совой среде основания газообразной фазы, проницаемости подошн фундамента, а таг-ко увеличении с глубиной основания модуля деформации грунта.

Б. На основе решения пространственной контактной задачи для абсолютно жесткого сп'Ешга на консолидирующемся водонэенщэшюм основании ¡км разработана методика расчета смещений морских гравитационных со-орукокий при действии статических комбинированных нахрузок с учетом технологического и сезонного графиков их изменения.

Практичоскоо птчотае работ». Предложенная мотодико расчета осадок и кронов морских додостойгаи гравитационных сооружений и разрабо-татшв программна сродства оо реализации на ЭВМ позволяют болов надежно и ¡жоношчпо решать задачи проектирования фундаментов гравитационных сооружений и их оснований. Результат работ; могут быть ташв исшльзоваш для расчета ыассишшх плитных фундамонтов различных зданий и сооружений на водонасшпенных глипистях- основаниях.

Внедрение результатов -работы. Результаты исследований, выпол-йешшв в рамках программа 0Ц.0С7 по заданию 04.02 "Создание и внедре-1Ш9 технологических процессов и технически* средств поиска, разводки и прошшгешого освооння кофггяных и газовых месторождений коиткнанталь-ного шельфа" внедрены в практику проектирования морских гидротехнических сооружоний во В1МтаШарнефтогаа, где при проектировании ледостойкой стационарной платформы "Астохскяя-1" были использованы результаты расчетов смещений ее основания, выполненные по методике, разработанной в диссертации.

Апробввдя работы. .Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Все российской, студенческой научно-технической конференции "Пути ускорения технического прогресса при устройстве оснований и фундаментов в условиях нечерноземной зоны РСФСР" г

(Йошкар-Ола, 1988), из роспуЗлжанской научно-технической конференции "Эф?ектипшо фундачэнти, сооружаема Ооз тюмки грунта" (Полтава, 1991), на 4Э-Я иаучно-техпичсской кои^эрош.щл Сяист-Поторбургсюго шшсшрно-строктчльного института (1992), ¡¡а научннх семинарах ка'юдрн "Подзомшо сооружения, основания и фундаменты" Санкт-Петербургского Государственного технического университета

ГТублжации. По материалам диссертации опубликовано шесть печатных работ.

Структура к объем работа. Диссертация состоит из введения, четырех; глав и списка литзратурч. Обп\ий объем диссертация 190 страниц, влвчая 129 страниц малияоиисного текста, 4 таблицы. 62 рисунка. Описок литературы включает 193 нажвнования, в том числа 33 иностранных.

С0ДЕРКАШЯ5 РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность теш диссертации, формулируются цели и задачи исследований, приводятся положения, вшоегшьга на защиту, излагается научная новизна л практическое значение работы, во структура и краткое содержание.

В глаш I огисанн особенности конструкций фундаментов морских гравитационных сооруконий и условия эксплуатации этих сооружений, Приведен ойзор теоретических и экспериментальных исследований развития осадок и кренов болшэразмарнах сооружений и взаимодействия систем "фУНДамонт-осиованиэ".

Фундаменты граватацношшх платформ представляют собой жесткие конструкции« и вида коробчатой структур» или системы соеданошгкх друг с другом вертикальных цилиндров, что позволяет считать ш. изгиЯнуа косткость неограниченно большой и рассматривать за в расчотах как абсолютно Еестккэ отадаы.

В процессе эксплуатации на морские гравитационные соорукеда действуют комбинированные нагрузки, представлению весом сооружений, воздействием льда, ватра, точоютя н волн. Это призодай к нообходкшотл учета пространсташткх условий работ« оснований этик сооруконий.

Площадь подйцнц фундамонтов грапитационшх соорукений составляет несколько тысяч квадратных метров. Это позволяет отнести морские гр-а-витациошшо сооружать! к классу болыиоразмершх.

По дшшнм литературы зачастую в мостах установки нефгогазопромце-ловых. сооружений основания сложена глинистыми грунтам, что засгавлл-

ет при расчетном прогноз» развития смещений сооружений учитывать процесс фильтрационной консолидации оснований. Гак по данным публинарй Норвежского Геотехнического института натурные наблюдения за смещениями платформ гравитационного типа в Севорном море (1973-1987) показывают, что развитие их осадок происходит в точонио очень длительного времони. За иариод наблюдений в 5-8 лот осадки платформ еще не стабилизировались и ужа составляли от 10 до 35 см.

Расчетам и прогнозу смешений оснований, загруженных, по большой гшлдади, с использованием различных моделей грунтовой среда (вишсго-ровского основания, линейно и нелинейно деформируемой среда) посвящены исследования многих авторов.

Особого внимания заслуживает модель линейно деформируемого основания с модулем деформации, непрерывно увеличивающимся с глубиной, предложенная Г .К.Клейном (1956), которая позволяет учесть зависимость модуля общей деформации грунта от уровня средних напряжений, обусловленных собственным восом грунте. Разработкой практических методов расчетов на основе этой модели занимались Б.Н.Баршевский (1967), В.И.Далмятов и В.М.Чйкимев(1Э84),Ю.К.Зарецкий и Ы.Ю.Гарицелов (1989) и Др..

Большой рад исследований посвящен разработкам методов расчетов смещений сооружений на водонясшценных. консолидирующихся основаниях на основе модели объемная сил и "Основной расчетной" модели В.А.Флорина. Разработкой практических мотодов расчета смещений морских гравитационных сооружений с учетом процессов фильтрационной консолидации их оснований занимались В.Ф.Александрович (1984), Л.Г.Зиновьева (I9SQ), П.Л.Иванов и И.А.Иванов (1991), В.А.Ильичев (1986), В.М.Лиховцев (1936), А.А.Саркисян (1986,1990), В.Г.Федоровский (1984), K.H.Andersen (1932), B.Mazurkiewiecz (1985), W.H.Teng (1982) и др..

Особой проблемой при расчетах напряженно-деформированного состояния оснований сооружений является учет совместности работы системы "сооружение-основание". Особый интерес представляют теоретические исследования напряхенно-доформироватюго состоянии системы "соооружоние-основаше" в условиях передачи фундаментом нагрузки на водонаснщвнные глинистые грунты. Число таких исследований не велико. В частности, В.И.Керчманом (1974,1976) в рамках модели объемных сил была рассмотрена двухмерная задаче о вдавливании жесткого штампа в упругую среду с порами, заполненными жидкость». Практические методы расчета балочных плит на консолидирующихся основаниях с использованием метода Клубина и

метода сил ив основе "основной расчетной'' модели консолидации двух/резной грунтовой'среды разрабатывались А.Л.Гольдинм (1373 Д970,1981).

.В рооультэто проводонного анализа особмгностей конструкций фун-дбузнтон морских гравктащюга.та гидтютэхничосюсх сооружений, нагрузок, действуидих на них в условиях шельфа и грунтових условий их. оснований шию сделать вявод о том, что для получения достоверных результатов расчетов осадок и кренов тгжпх сооружений необходимо учитывать про-цосс фильтрационной консолидации оснований, пэостроКстЬеташе условия их работн и рассматривать систему "фундамент-основанмо" как одинов цэ~ лае. При этом анализ провддвкшх теоретических, лабораторных и натурных исследований формиронегшя напряжсшю-деформировапкого состояния систем "фундамопт-основанио" выявил недостаточную! проработку вопроса решения пространствегагых задач расчета фундаментов на водонзсшдешшх консолвдирухацихся основаниях.

&^лаш_2 приведет! предпосылки для вчборэ расчетной модели для систс1Я1 "фундамент грявнтацшпкаго соору^ендя-шдопасщегаюо основание

Сравпогоэд расчетного сопротивления грунтов оснований некоторых морских гравитацио.чгах платформ с величиной сродней нагрузки от них на основания показало, что зош предельного напряженного состояния грунта (пласлетеспгпх деформаций) лиЗо отсутствуют гавсэ, либо весьма маот по сравнению с разиораш шщакк загрукоккя. Экспержеыталышо исслодопа-вия напряяэ/шо-дсформировамюго состоят оснований «ветках, игякпов, зеродакцих нагрузку грунты, в том чямэ глашегко (Р.Н.Мурзонко,198Э; 4.П.Криворотой, 1991 я др. ), показывав?, что при нагрузках, характерах: для осдавашй гравятеикошшх сооружений, имеет место литйшй саректер #4©рмаровааия хруята.

Такта образом, для грэштациюгпах платфарм при оксплуатациовпах югруспах распредолокио коитактних напряжений' к других компонент па-фякеню-дефордаровашюго сострякия осповзння йшгаки по спояггу харак— .■еру к результата?'; которда могут бнтъ полученн с использованием за-«кжуостсй шд<ш1 линейно дефорлярувмой среди.

В случае тродпчи нагрузки на основания по большой пкои.ад,? подо-1Ш фундаментного блок,". нрапитащитоюй платформ, когда условия уплотнения основания близки к одкоморшм при дефрукруомостк грунта боз газмогагости бокового расширения, в качестве расчетной модели консолидации основания мохно принять "основную расчетную" модель В. А. Хлорина.

Для расчета осадок и кропов отлтдоларних ледостойких гравитацк-

шах кявяфора (йиз редана пространственная контактная задача для абсолютна шотаого зламяа на годояасшргеш шпшлидаруадвмся основании с учетом наличия в грунта газообразно» фззы.

Пря 1л««1сас.:гкй осадах иошрмюстн оойонзия шют&ораи приу.6Щ10Т-сл од послойного суммирования осадок: прираздкае осадки точки поверхности полупространства (1,3) ^ ^ за ноксторпЯ промежуток вреяаии М, икйслаехся как суки приращений вертикальных деформаций леи1 1 3 у от»'-»™™ слоев грунта:

Дня абсолютно пзсгкого фундамента прирадешо его осадки к мсшаоту крекени t определяется урйшгенис-м плоскости

л5сД о = + лВг'уз + лСЧ" ^

гдэ ЛЗИ и дС(. - яркрадшю шрадатров уравнения плоскости.

В предположении деформируемости основания Ооз возможности бокового расширения в рамках "основной расчетной" модели ьортикалыше дофор-мщии грунтовой среды равны обгеюшм и пропорциональны приращении сумма глшщ напряжений д04 ^ к:

где 1 з к* л Ы0ДУЛЬ деформации и коэффициент Пуассона грунта.

Записав постулат "Основной расчетной" модели консолидации для фиксированного момента времени I

где индекс "*" означает.состояние полкой консолидации грунтовой среда, Д^д^д - приращение избыточного давления в норовой воде, получаем, что деформации деи в водонасыщегаюй грунтовой сроде за некоторый промежуток времени &Х будут определяться связанными друг с другом процессами изменения внешней нагрузки, учитнваомой через значения доТ , ч ,,,

^ ^ , А » Л I к

и изменения давления дР4 ^ ^ ^ в поровой водо : Причем

где лО*¥г ^ к и лО^ у - крлрпт^га'о сyy.rj vxwíx нопрккоиид от приредения raesüRoc вертикальной и горизонталшоЭ нагрузок соответственно .

Чтойи связкта ггсгараг^ен'.-ге oywvst гдчгоч« напряжений с пр;:р-з"/жиеч Бледней ьортикалыгой нагрузка û'pt в как,по," точк" ^-тпврхносш полупространства, гоюзддь загрузгеккя ряобвяаотся на эломентаршо площади др:п,п в Е0П'М!0 порло1дапсулнрга;х направлениях и аО^ j k представляется в vivo сумун:

A9tIi,J,k-JJ^i.J.k.B.n'^.n-^.n • <7>

к выражается чорез cyi/raj главках напряжений ¿0^ j ^ ta п> возкикшцях при действии одатчшх. сосредоточенных сил, пралошвмх в точках (ю,п) поверхности осног,а::ия.

О® .j у и п в aO^'j j у олродилядаоя по iCTcocKua: з roopsut yirpyro-стл psstök«« для шртккально" сосрздэточлпгой салн и рашоюрно распре деленной рорлзоьт-ч.льжуй HarpysKvr.

13юо;:л обозпачежд

°Чд,.1,к,т,гГ ~Е-!J"î-9i,i,k,n,n,AifMIn' í0)

t.i.j.k

i ^ 1-2-v, . .

к

11, i, ¿, n, rT¿, i, i, ¡t, ra, n ' 'û

(ГО)

К

5 (ID

для каг;доЧ wuat повзрягасги иедупрсхярагства, щйшадлекахой гоюп%т.'.. зч1'ру?:слия, получки уравнения гада:

При KSM.»H'.wnr распределения вертркташой коитейстиоа v:.4'p.vnK" в

•ючекио каядого промежутки ьрдвонп долг.пи ыяюлияться урчьн.;»ыя ста?

теки. С учетом этих уравнений,' получаем полную спетому из (Н»И+з) ¿аи-гайных уравнений

V К ,

И и ' <13>

и-И п=1 '

И н

Я в ' .

П=1 '|Й,П т,п п ,

где лНр лМ^ - прирацакия виошшх нагрузок. В результата роив-

ши отоЯ систош можно получить ноизвостнш значения приращений зпкры Бортикалыгах контактных напряжений для каасдой точки площади загрукония и три неизвестных коэффициента уравнония плоскости подошвы фундамента аАь, йВ4, аС^, зная которио, легко можно определить осадку и крен сооружения .

Величины приращений избыточного дашюния в норовой воде определяются решенном дифференциального уравнония консолидации трехфазного грунта

* ? г г

6Р 1 ' 60 . Е 0Р, „ ^ А Р \ /! л ч

01' ЗчЗ'ЭТ + З^П"^7^^ фх—2 Кфу"~г~ 4 '

дх Оу дя

где

1 + • р * ртт^тпр • .

где р - коэффициент объемной сжимаемости газа; в - содержание затомленного газа; р - коэффициент растворимости газа в норовой вода; п* -- содержание вода в единице объема грунта; Р^ - гидростатическое дав-8

JfflKio водч; pn - агкосф&рноо доклада*; ï - wiwnwa сзс вода.

n КЯЧОСТ60 М9ТОД8 posam ппюшаэтся ягяая схема штода кокоч-

ннх рязносгсй. ' ~ - ..

и nu____ .,л«алвН0Г0 рашродвлввия контактных кт^ш^ш^ ,,[„...._

1Ш0ТСЯ ЗйКОЧ рСКр<ЩШ1Ш Ий:1ря««ГДЙ ПОД ПОДОШЛО» НбСОЛВПТО 5Я>СТКОГО соору::~'очг,;1 j<a Вшишрскскш осиоггатя, что «шляо слраыздзтяо n случае двухфчзнс-й грунтовой средч, когдэ глгрузкп d ;-;ачалып;Я момэнт вромони передается па во,ту. В случав »> недичия в грунте поздуитой фазч начальное распределение коптакттх ншгряшкиЯ определяется с дочоц» итерационного процесса.

Таким образом, реявэяио пространственной контактной задачи позволяет прогнозировать процесс развития осадки соорутния на подонаскцон-ном оснонажги с учетом совместности работы система "ооорукенкз-оенова-нио". Наличие в грунтовой срэдо изм'тжтдогося во вромони норавшмирно-го распределения давления в порокой. водо приводит к изменяющемуся во врпмани тг-тктрпоц/ ряспроделошг-о аффективных иапряшшй в сколото грунта, которые определяет деформации грунта и осадку поверхности ос-новйния. с другой сторошг, напрпкнт n грунтовой средо, а, значит, и ее деформации и осадка поверхности определяются законом распределения нагрузки, которая представлено контактнкш «опрягениямд по подотае фундамента. Связь законов распределения внешней нагрузки и распределения избнточного давления в норовой водо для любого момента времени устанавливается тем, что вертикальные смещения гочок поверхности основания свяаираются уравнением поверхности подошвы сооружения. Такая связь позволяет определит!, закономерности взаимного влияния изменяющихся во вромони распределения избыточного давления в поровой водо и распределения по площади зпгружэнмя вертикальных контактных напряжений по подошве фундамента сооружения. /

Расчет основан на следующем вычислительном процессе. Весь период, в точение которого шчиоляется осадка и креп сооружения, рззбява-отся на ряд maron по времени. В течение кавдого иага по времени происходит измоионяв Н8пряяата-доформироввшюго состояния грунтовой среди основания. Осадот гоперхпости основания определяются изменением пористости грунта и шчисляются путем суммирования в пределах расчетной области уплотнения вертикальных деформаций грунта. Йз условия того, что в продолах площади погружения псе точга поверхности основания лежат на одной плоскости, для данного иага по вромэнп/пычисляотся неизвестные коэффициенты уравнения плоскости подошвы фундамента. Одковре-

I ' 3

I

I

манко в рувультято рэвошот ож*,ка даип«дах урдачовкй определяется 1ф5фацвяия орд..;тт ко)тгпэв* msj«. которю прявккавпсй г. качесств кзионенкя вшитой игл-<чя «дадуюдотч» пата.но втююшь

л„., _ ____ы.п йрач1'аческах pactortoi дл;? рзяшаа сооружений составлена нрогрздми "ОССТАСТ" для тгоррсиакьша компьютеров.

В глэж' а нркг«эдеш результата чкслонннх иссяодогаикВ Copuapojoa-ния созтолнля водонашгд^тотого глигастого

осшшш, »wpyssHKoro ,'v'5coji.vraa топот фундаментом бодьвой пхоадди, ври учете влинн-лд ргагогтмх свойств, в том числе, ^шьтрационноЯ анизотропия rpyv.'ia, вылчяа в грунте газообразно," фазы, проотрвкставкшх услоъкй рлйоги оокошнл:, гршгсчзкх услонай на поверхности контакта фуяд&нонта с грувто» v. ушм-чаая »»дудя дафериздш грунта по глубдю основания. Кав1»£,сйЗ!5!я пропс.;;,;:..;:«. на гфюврах расчета камоиешя во преют осадки озвэд'якс четкого квадратного фунда^евта, контакты»: аертясальБЫХ- надржилжй, де&т$ящх по ого пэдожо и избыточного давления в порогюй ¡toz/i оспс.швия.. гьз'г.ори фундамента щдашаакксь ICGxíOQ м, сродкш нзгруьча во осйошййо - 0,15 Ш1, характеристика грунта гадок значения: модуль дсЗирмзют E=IO Е1а, коэффициент Пуассона v» «43,36, ко&йади&н* фяльгргчв«: K^-ICT'Wc я К^-КГ'м/с в вертикальном и горизонтальном одфэдккик ссотшмявоипо. Площадь зирувоная разбивалась ка 100 аасшитоа ш 10 в каждом напровлагош. Раи,'¿¡си расчетной зона консолидации яриадм.гысь 500x500 м в плане к 200 м в гдубкцу.

В результате аналета результатов исследований бзли сдолгш сло-дувдяэ взвода.

При .передаче? нагрузки г к грунт от еоорукзгой, ййэюцих оз.ишуэ кзгиОнув жесткость я дофзрмкда®«! изгиба которых мон-ю пренебречь, эпюра контактных верпасашагх «шпрашжй по их' пэдазво мзняэтея во вромоня: ко ьшро отеаткя вода из пор грунта основания распределение вертикальных контактных. кгпрягэний становится все более н&рввно.чорныл: с концентрацией Еппржкдай под крагши к углами Фундамента. При этом в процессе консолидации основания ваблэдаэтся • полороиошюо увеличение и ушшдеше отдолымх. орданот шютшагоК отзра. Ушлачшшдаш» со временен концентрация контакта щшрйяошй tí 1фаевых зонах вода® 'Фундамента приводит к ьозгошдоегш) замкнутых. областей иаибодызого дашго-шя°в коровой воде, которые пэрашедэтея в основании вдоль диагоналей пяоаада загрукевая. Это, в свои очередь, влияет па скорость развития осадок фундамента, замедляя в целом нроцссс консолидации»! основания.

Расчеты осадок' сооружений га ьодонаеыдепиом основании с исноль-

зогсшем яодоли дадаЯяо дс#>р.1.|руСйой срода с моду.".'я'. дп^гултда, нз-преоипнп с глубиной л да оашту

п<1 (15)

„J,,^,.^ . Т. .....Л..................Ля,

расчет при п=0,2 дает .'иктюние конечной осйдо? кьгдратаого Фзрда<- • '■■: в 1,8 pan мопьсо, '.'ом upt п-0,С. Олодаоеть опеки? в wm, что прк ; с-польаовмгия огсй ьмделз для прогноза прогскшшя процесса консолидации остается oraprnat гопрос учо'га ьзмошия по глуйиав основания ф.кьтра-циотю характеристик грунта. В спяси с .чте* предлагается трсстга развитая осадок по врошии пост* так г«, кг>х п случае лишено ле-''opv^po-ваниой средч с незаг-тсянвдл от гдуСкна модулем до&>рлчцнй» ¿клям-кя полученные для карего шкога-а времояи звьчанкя осадок на ввлкчл*у он <:~ швеия ионочшх осадок, полученных при по.о и п<1.

При ото» йкчшушио деформаций грунтового основания состой? двух честой. Сначала оцрэдоляотся нвпряжзнкоэ состояние основан!';: с использованием ватасииостоЯ >-:о;:олп дазк>йпо деформируемой среда а пред-полоногпги однородности л шигмотаэстп хпрзктэрастак при взмгпш'.я <■■■' прянэшого состояния. Исаю этого, исходя из полученного ияпрдаятого состояшя основания, определяются деформации с учетам деформационной поодиороднос-т 1'рунтов. Хотя молод шрпим и вторам этапами рапения рассматриваемой задачи нкеотея шгродолешгае носоотштствао, по, ч»»к показывает большой спи? практических расчетов, результата росошя удовлетворительно подтверждаются практикой.

В зпклттж главк 3 приведена методика к результаты проведенных при участии антсра оксперямтяльннх лабораторных исследований форд-.-ронаиия напряженного состояния водоняенлепного глинистого основания «■меткого квадратного итампа со стороной 25 см. Исследования проводились в пространственном легко диаметром 1,5 м и высотой 1,3 м. Грунт представлял собой пасту из перемятой ленточной гляш, При проведении эксдарнмевто измерялись осадка втгаша и давление в поропой водо.

Гезультата лабораторных исследований подтвердили теоретические представления о взаимном влиянии и характере изменения во времени распределений вертикальных контактам напряжений под подошвами фундаментов сооружений и избыточного давления в поропой воде та оснований, а такта о влиянии на этот процесс газообразной фаза грунтовой среда.

В гласе 4 изложена разработанная методика расчета осадок и кренов морских лостойкнх гравитационных сооружений, приведены праыерц расчета осадки й крона ледостойкой стационарной нефтедобывающей плат-

Формы "Астюсмым" Пл'-п^орка ^цдеюнгнуь «жить, шшштошу» в

ВД9 ирирматического повотш с р,'«;»«?;^;! е план» 100x30 м. дчиц® •

дамента «иитюяо л «ад» плодов

..............„___.... меди«» шдоздь

ДЛЯ р.'к:ч.'Н". - - "

___оС|{о;<йн;гя (ютоодму ряпбталноь и* хОО ал^могсгоь. Размеры

расчетной мш консоли,'¡я ¡ил принимались г.г,0х400 м о пкаи* и 200 м н гдуРкну. В мостах окцду-шх концентраций напряжений и лоншюишх градиентов данлчшя л дорогой г.о.дй принималось сгущоше сетки раэбкошя расчетной зады консодадацим ооновчния и н.г.октадьт »ярцушияя.

Расчотк ооздк» т, креня плвтформк твпюлдош для момента начала действия лодэгой выгрузки при рззшх скоростях балластировки платформа. При рчс«тв учктавзяась <1«дп>трпщ«зт№Я екико-сротжл основания к наличие в rpjim. РогдусшЗ фоаи.

Б ропультато расчетов бюш получена закономерая несимметричная концон-срация ппиряиний под шдсвюой фундамента юотОДям в вертикальной плоскости до?.стмщ лйдоиоЯ нагруякя. При wjot роли,мах балласт лров-ки з осношкго плнгфорш нэЛл-едаллсь ьшгяутао ойязогк цгюбодьшвх оиа-чоний давлввяя в ггорокой по;?*, юторю при днаотнии ладогюЯ нагруаки смоидлись в сторону болте» мгруконкоЗ части основания. Осадка и крен платформа к шкиту начала двЯсзт» ледовой шгрузки зьрисолй только от величины веса пдофррде, что пгы решоиин «йдичя и wueftnc«* постановка saKouo'r.'Apiio.

Шл проведав расчет рпаютия во вр'.-игми ■•■садки, крена к pwnjK» дэштля kohtqkthux в&ртикйлыпа квпржишЯ в основании шгятфг/рмы в те-чоние двух лет ее эксплуатации, kumwwx и себя дкч ¡чшалк периода. ЛедошЗ покров в мэсто установки шккгОДми уотанашиьается и нач-и.о октября, максимум лздопоР нагрузки приходится на фйьраль и в качади мая акватория очидается ото лнда.

В результате расчета вндо «-«»луче»», что ооадка платформ.' яя д;-?а года эксплуатации состгигиля 17 оя. Кр'-н голгсЬарм ю промч д^Зопшя максимальной ледовой нагрузка бил около 0,001 к ;>.-.» ьторсй год гжсядуя-тации был больше,' чем в поргай.

Полученные распределения контяктянк ивлрдасвпьй ц^д иод'мюя фундамэнта платформ доя первого к второго о^зопои дейс-тнйя дедио« нагрузки почти совпадают друг о другом. Это объясняется т»м, что r«j»r разных абсолйтшх значениях избыточного дяшиним а пцкплЯ к>д» чт распрздалелие и основании во вромя* лодоото к »mjx.ro период« дойс.тлия ледовой нагрузки подобии.

Расчет развитая со вромзяи осадок л гсревоп гравитацйогатых сооружений при разшх рокмах их балластировки и сезонном действия ледовой нагрузки показал, что в точение длительного врсмони их осадки п крени увеличивается по мере постепенной консолидации основания. Чем больше времени проило с комешта установки платформы, том болъежй крен получает сооружение в момент начала действия ледовой нагрузки. При умвнше-1ши ледовой нагрузки крен платформы частично уменьшается мигавешо, « частично - с течением времени по коре постепенной дэконсолвдацан разгруженной части основания сооружения.

ОСНОВШЕ РЕЗУЛЬТАТ!! РАБОТЫ M ВЫВОДЫ

В результате проведенных исследований Сияя получены сладушиа результаты и вывода.

1. 3 результате еталпзо особенностей конструкций фундаментов цор-сжЕс грявитоцисшшх гидротехнических соорукешй, дзЕствущих на них нагрузок п грултогах условий кх оснований установлено, что для получения достоверных результатов расчетов оездок и кренов таких соорукошй необходимо учитывать процесс фильтрационной консолидации оснований, пространствепще условия их работа и рассматривать систему "фупдамент--основание" как единое целое.

2. Анализ имеющихся теоретических, лабораторная и натурных исследований фор:ягров8Няя папрязэяно-дэфорляровгшого состояния оснований йольшеразмершх в плане фундаментов выявил необходимость решения пространственной задачи' расчета таких фундаментов совместно; с водопвсы-ценкшгл консолидирующаяся основаниями. При этом было показано, что для основания морских гравитационных соорузэний расчеты/мовно прсво-днть в раш<ох модем линеЯно-дефорлирувмей среда для скелета грунта и фильтрационной теории консолидации Терцета - Флорина. /

3. В работе, поставлена, решена п реализована в/ программа для персональной ЭВМ прострапствешмя контактная задача j для абсолитно жесткого болшоразморного в плане фундамента па линейна деформируемом консо-лядкрущемся основтг.ш с учетом наличия в грунте газообразной фаза. ' /

Разработанная численная методика расчета на 3B!Î система "фундамент-основание " позволяет моделировать процесс развития во времени осадок, кренов, вертикальных контактных напрягхзккй 1|Ьд подонввка фундаментов и распределения избыточного давления в поровой воде оснований

соорукэкий с-учетом пространствошох условий их работа, произвольного рокама действия статических комбинированных нагрузок и 'совместности поромоданий (¿\увдак®птн я поверхности основания.

4. Щщшюнн часлоеные исследования влияния различи« факторов на формкрошшио и измзяешо во щ&тня налряжашо-доформирошшого состояния водонасьадекнкх оснований абсолютно жестких Солшеразморннх в плане соорукений. В результате установлено:

а) Измонякциопя ьо громени распределение в глинистых основаниях избыточного дашюная в поротой воле и распределение по подокнам фундаментов тртакалышх кокгактниж напряженно ваяшпо влияют друг на друга. При этом по мер-. от«»»тая яодн из пор грунта наблюдается трансформация эпюр контакта« капрчксшЯ и перемещение в основании областей наибольшего давления в вороиой воде.

0) Отсутсвио дренажа на контакте Фундаментов с грунтом значительно увеличивает иремя стабилизации хх осадок, но, в то ке время, приводит к более равномерному рбсиродолешю контактных напряжений под подошвами фундаментов, уиоютая изгибавдие моменты в фундаментных плитах.

п) Учот наличия в грунтошй сродо галоойрязной компонента приводит к развита® оседай фундамента VI удлинению концентрации контактам напряжений под его краями в начальный момент временя и замедлению этих процессов в дальнейшем.

г) Учет фильтрационной анизотропии грунта при большей проницаемости в горизонтальном направлении в случае бальяеразшрных в плане фунда-мантов приводит г существенно более быстрой стабилизации их осадок.

д) Использование модели линейно деформируемой среды с непраришю утмчтащшся. по глубине модулем деформации грунта позъоляот получеть Солее близкие к фактическим расчетные значения коночных осадок основания и сооружения. При этом показано, что влияние деформационных и фильтрационных свойств грунта на скорость развития осадок и изменение распределения контактных напряжений может учитываться раздольно.

Б. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных лабораториях исследований изменявшегося во время ¡гроцесоа консолидации напряженного состояния оснований ¡метких штампов подтвердили основные закономерности и результата, полученные в расчетах, что является до-полйителышм обоснованием теоретических положений принятой расчетной модели. Длительный процесс развития расчетных осадок гравитационных соорукений согласуется с даннши натурных наблюдений за смещениями ухо оксплуатиругаядхся аЦалогачных конструкций.

ОСЯОП1ШО гголошмя диссортвтш'опублиюянгш в елодуидмх работах:

1. Ги'пш Д.И., Иванов А.Г.; руководитель Иванов И.А. Экспериментальная штамповал установка для испытания грунтов // Пути ускорения технического прогресса при устройство оснований и фундаментов в условиях нечерноземной зош РСФСР: Тез.докл. Всерос. студенч. научно-техн. конф. Йогакор-Ола, 1988. 0.23-39.

2. Иванов H.A., Гитан Д.И. Универсальная иташооая установка для испытания груш'ов/УШформ. листок 1шЩГО1.Л.,1589. N 89-277.40.

3. Иванов И.А., Гиттах Д.И. Оценка пространственной устойчивости консолидируемте оснований фундаментов // ЭКюктившо фувдамонты, со-оруяаемае Сэз вчеиет грунта: Cd.докл.роспубл.научяо-тохн.конф. Полтава, 1991. G.22T-225.

4. Бугров А.К., Гитин Д.Я., 1!!0ромотов U.M. Взаимодействие фундаментов шольфовнх сооружений со слайет грунтом морского дна // Возведение и реконструкция фундаментов на елябнх грунтахсМежвуз.темат.сб.тр./ (ЯШСИ. СПб.,IS92.С.24-30.

5. Гигин Л-И. Определение осадки косткего болыверазмерного в нлано малозаглублениого сооружения на консолццярукгдемся основании // йзвостия ВУЗов. Строительство. 1992. Н 9-10. C.I3I-I34.

G. Гитии Д.II. Прогиов осадок и кренов ыорошве гравитационных сооружений на осново рэпеиия контактной задачи // Научно-технический информационный сборник. Серия: Нефтепромысловое дзло.1992. Н II.С.33-37.