автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Влияние деформаций проседания слоистой лессовой толщи на несущую способность буронабивных свай

■ - мйііогерсгво освіти України .

КИЇВСЬКИЙ ІН2ЕНЕШ)-БУДІВЕЛЬНИЙ ІНСГШТ.

.. . ' Ііа правах рукопису

Тростаноаський Во.чодим:ір Борисович

. • УДІС 624.131.23:624.151.33,

вшив деформацій просідання шаруватої лесової

ТОВЩІ НА НЕСУЧУ ЗДАТНІСТЬ БУРОНАЕШНИХ ІІАЛЬ ’ Спеціальність 05.23.02 - Основи та фундаменти .

АВТОРЕФЕРАТ .

дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Київ - 1993

Робота визнана в Одеському інженерно-будівельному інституті. ' ' ' : ' ■

• ' ' НАУКОВІ КЕРІВНИКИ - .кандидат технічних наук, доцент

' ■ ■ КОВАЛЬОВ Борис Михайлович ■

. : . ' - кандидат технічних наук, доцент

. . _ . ЧУПРІН Василій Никитич .

. 05ІДІ2ЕІ ОШНШГЙ - доктор технічних наук, професор

- '. • ЯКОВЛЕВ Петр Іванович

• ' - кандидат технічних наук, доцент

•' К0РНІ2НК0 Микола Васильйович '

ВЕДУЧА ОРГАНІЗАЦІЯ - А/В "УнрпівденьбудЕизукування" ( Ста-‘ ра назва - Одеський філіал Українсько-

• го Державного головного інституту ін-

кенерно-технічних 'вигукувань Дерзбуду

■ України ). . '

-' ,. Захист дисертації відбудеться 11 /3 " ^'СО-ётМр 1993р.

о ІЗ год ‘на засіданні Спеціалізованої Ради К.063.05.Об "Будівельні матеріали та вироби", "Основи та фундаменти" у Київському ордена Трудогого Червоного Прапора ішо-керно-€удівельному інституті ( 252037, Київ-37, Довітрофлот-сышй проспект, ЗІ )

; З дисертаціє® коано '(ознайомитись у бібліотеці Київського інженерно-будівельного інституту. л ,

Аьтореферат розіслан -Я 08 ____1992р. .

• ' •» . ‘

Вчений ¿екретар . ' . -

* ь ' •

Спеціалізованої Ради, ‘ ^

¡-нд:с;ат технічних каук, доцент р/ А.В.Голубничкй

з

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ '

Актуальність теми. Великий обсяг капітального будівництка на півдні України виконується на шаруватих просідаючих товщах. Лесо-ві грунти територій будівництва, як правило, йе замочені і на по- ■ чаток спорудження фундаментів знаходяться в на досить у^лгеному ч стані. Таким чином, вони здатні- до просідання. При підйомі рівня грунтових вод та внаслідок замочування з поверхні в них починаються деформаціі просідання, що веде до розвитку осад :ів фундаментів промислових та цивільних -поруд та, як наслідок, відбувається де- ' формація їх несучих наземних конструкцій. , , •

Аналіз досліджень роботи пале вих фундаментів в умовах грунтів, здатних до просідання показує, що питання щодо дослідження несучої здатності буронабивних паль в шаруватих лесових товщах ли-_ рішені не повнісї.^. Так, не розроблено питання про характер та динаміку розвитку деформаций просідання товщі, що складається з шарів з різними характерчстиками просідання при різних напрямках замочування товщі, та про вплив просідання на несучу здатність паль.

Це пояснюється їим, що відомі по літературі дослідження виконувались на міцних, в цілому однородних по глибині, товщах Середньої Азії, міст Нікополя, Еолгодонська та ін. . .

Дана робота є часткою комплексних досліджень етапу 0’9.02.І0 галузевої науково-технічної програми 0.55.09 "Здійснити та впровадити нові, покращити діючи процеси та засоби спеціальних будівельних робіт".

'Мета досліджень - визначення механізму розвитку деформацій просідання багатошарової лесової _звщі при II замочуванні зверху та знизу та впливу просідання товщі ча несучу здатність'бурс іабив-н’іх паль. Удосконавлення методів разрахунку несучої здатності паль в даних інженерно-геологічних умовах. ' •

Ця мета реалізовувалась шляхом рішення наступних задач :

І,- Визначення властивостей просідання багатошарової товщі при її замочуванні зверху та знизу. ' .

. 2. Вияв характеру роботи буронабивних паль в багатошаровій-

лесовій т>вщі при різних напрямках її замочуванкг0а умов виникнення нєг;ітиених сил те^-я по бічній поверхні б^онабивних паль.

3. Визначення сил опору різних шарів просідаючого грунту по'-.' бічній поверхні паль як часток опору всі^Х товщі, росподіл опору грунту по довжині ствола палі. Вияв залежності величини опору пл-1

рів від їх вологості. ' _

Визначення зони дії негативних сил тертя на буронабивмі тіалі при осіданні багатошарової товці в зв'язку з просіданням вару, що за-.ягаз під слабо просідаючим.

5. Визначення сил негативного тертя від кожного нависаючого на П'чю дару'грунту в залежності від його вологості,

. 6. Розробка"методів розрахунку несучої здатності поодиноких

рятгь та паль, з'єднаних ростверком при різному розташуванні паль в-складі фундамента при різних напрямках замочування товщі.

: Наукова новизна. Експериментально досліджується процес про-

сідання багатошарової лісової товщі при різних напрямках замочування. . ' , . 1 ' - .

’■ Визначені значення сил опору окремих шарів товщі Одеського регіону по бічній поверхні буронабивних паль в залежності від їх рологості та установлено коефіцієнт переходу від сил опору до значень сил негативного тертя.

‘ Практична цінность метода полягає в удосконаленні методів розрахунку несучої здатності буронабивних паль в багатошарових лесо-еих товщах. Досягається збільшення несучої здатності палевих фундаментів та зиеньшення осадків'будинків на фундаментах з буронабивних паль, що’ прорізають багатошарову просідаючу товщу.

На захист виносяться ;

. закономірності розвитку деформацій просідання багатошарових, рросідаючих грунтів гіри замочуванні зверху та знизу під дією ваги вищележачої товщі і ■ • . '

>іетод. вияву зони дії сил негативного тертя на буронабивні палі при осіданні' слабог. усідаючої грунтової товщі,яка знаходиться Над просідаючим шаром'при просіданні останнього та встановлення величин цих сил ;

засоби розрахунку несучої здатності.буронабивних паль ( поодиноких та в. складі' пальних фундаментів ) в умовах багатошарових осідаючих грунтів при двух засобах замочування тоещі - зверху та знизу.

•РеадізаьдЯ наслідків роботи проводилась при спорудженні 'пале -вих фундаментів ОБУ-583 тресту "Укрбурвод" в м.Одесі. Впровадження наслідків робіт до хоздоговору в І93І...Х386 роках дало економічний ефект в розмірі 588,6 тис. карбованців (в цінах І936р. ).

. • Апробація роботи. Наслідки роботи докладалися на.науково-практичних ьйнференціях Одеського та Київського' інженерно-будІЕель-

них інститутів» Ресшублгкаяських конференціях в містах Уфі, Бар- • наулі та ін. ■ 0 '

Публікація роботи. По наслідкам досліджень опубліковано 8 ,

наукових робіт.

Обсяг та структура роботи. Дисертаційна робота складається зР вступу, чотирьох розділів, висновку, списку літератури з 77 назв та шести додатків. Має 188 сторінок друкованого тексту ( з них 40 сторінок додатків ), 40 малюнків та 18 таблгць.

зміст роботи '

У вступі обгрунтована актуальність та наукова новизнч дослід-яень, що проводились. Відзначені вчені, котрі зробили внесок В' . розробку теоретичних та рішення практичних питань фундаментобудів-ництва на просідаючих грунтах.

У першому розділі приведен аналіз наслідків дослідження роботи буронабквнкх паль, методів визначення їх несучої здатності в просідаючих грунтах та сформульована мета досліджень.

. Відмінність принципів роботи паль в грунтових умовах І та II типів просідання виявляє і різний підход до проведення експериментальних дослідапно та вияву несучої здатності паль розрахунком в кожному випадку. В грунтових умовах І типу просідання прл замочуванні товщі відбувається зниження опору грунту по бічній поверхні паль та при проведенні експериментальних досліджень оцінюється це зниження в єкстредальни;. углов ах. Розрахунковим станом є повне водонасичеиня грунтової товщі. В грунтових умовах II рипу просі- . дання необхідно ураховувати сили негативного тертя. Тому при проведенні експериментальних досліджень здійснюється замочування груп гової іовщі через котлован великої площ і, що вмиває її осідання від особистої ваги грунту. Діючі нормативні документи за розрахуй* кодиіі стан приймають пові , водонасичення просідаючої товщі, коли

з повній мірі виявляться її'просідання. '

У другому розділі приводиться методика проведення досліджень.

Для встановлення типу грунтових умов та харак^ер^Орозвитку деформацій просідання товщі, оуло виготовл'-чо дослідний котлован, розміри якого з плані були більшими, ніж товща просідання (Шг -•

= 13,5 м ) та складали 24,0 х 20,0 м. У розрізі товщі беруть участь такі шари : І - суглинок лесовиїї, товщиною 2',8 м, 2 - лес, товщиною 5,0 м, 3 - суглинок'лесовий, товщиною 3,8 м, 4 - лес, товщиною 4,9м, 5-£.углмно£ /\есови£;тав1Циною 0,8u, 6-с\5глчноуС, тов-

Б

щинов 3,0 м, 7 - глина, товщино» 3,7 м. Нице залягав вапняк пере-кристалізований, плитчаний. В котловані були виготовлені поверхні тч, п'ять глибинних марок. Нижні кінці останніх були встановлені в рівнях міх пц^ами. В центрі котлована була виготовлена свердловина для спостереження над рівнем підземних вод. Спостереження за оседксм рівня данної поверхні, просіданням окремих шарів та осадками паль'при заі*ічуваііні товщі виконувались геометричним нівелі-руранням III класу. Паралельно з цим контролювалась вологість товщі -шляхом відбору зразків та радіометричним засобом. Для замочу-ваи.л грунтової товщі- в котловані були виготовлені 19 дренажних свердловин довжиною 13,0 л, діаметром 170 мм, які були засипані щебенем середньої фракігї. Характер розвитку деформацій просідання товщі виявлявся на таких режимах замочування. .

■ ’ Перший ргап. Замочування товщі знизу. Виконувалось замочування нижньоі-о шару лесу 4 через приямок розмірами в плані 26,0 х х 10,0 м, глибиною 0,3 м з дренажними свердловинами довжиною 13,0 ы, діаметром 170 ш. Приядак знаходився на відстані біля БО « від дослідного котловану. Розташування свердловин в приямку в шахматное порядку ( 3 ряда, 17 свердловин ) по фронту до котло-гаду досліджень з шагом 4... 5 м та невеликий похіл шарів до котловану дозволяли добитися рівномірного по фронту поступання води в товщу під ним. Вода поступала в межах шару леса 4 по відної но водоопорним '"арам суглвнка б та глини 7. Таким чином, імітувалося замочування знизу, яке відбувається у реальних умова;

Другий етап. Проміжний період. Подача води була припинена та виявлялося просідання товщі в результаті пріфодньої зміни рівня підземних вод.

• Третій етап. Замочування товщі зверху. Здійснювалось після

, стабілізації просідання грунту на попередніх етапах через дрен-ц; ні свердловини та дно котлована. ' '

Паралельно зі спостереженнями за осіданням тобщі виконувалис геодезічпі спостереження за осадками роз^шованих в котловані дос лідних паль. Г котловані були-виготовлені палі з розширеною п'ято циліндричні висячі та палі з вільним никнім кінцем ( да ¡і - палі-тертя ), що прорізаГі.і товщу "всідання та никнім кінцем обпиралися шари суглинка 'б та глини- 7 твердої консистенції, 'п*ята-штамп,‘ також палі-тертя, які були розташовані в.межах оіфемих інженерне геологічних шар:і, випробування яких виконувались витягуючим навантаженням. .Діаметри стволів усіх паль булч 500 ... 600 мм. Усі

• і - були виконані в подвійній кількості для випробувань в грун-

тах природної вологості та після водонасичення аовщі.

Статичні випробування дослідних паль вдавляючим навантаженням в дослідному котловані та на будівельних майданчиках проводились в відповідності з методикою Держстандарту 24546-81.

До ціліндричних паль та паль з розширеною п’ятою в рівеш нижнього кінця встановлювались тензодіг'амометр та вимірювач переміщень. Тензодинамометри використовувались також і при випробуваннях паль на будівельних майданчиках. Використовувались тензодинамометри вироби..чого об’єднання "Т>чмаш", у котрих характеристики стабільності показників знаходились у межах: не-' лінейність показників - меньше ? У. , нестабільність показників -

- меньше І ’/. . Статичні випробування паль-тертя, розташованих у межах шарів І ... 4, циліндричних, паль з розширеною п'ятою-' та п’яти-штампа, .здійснювались ’гідравлічними домкратами ДГ-200 або ДГ-500 з установкою домкрата на голову палі та упором в анкерну систему з металевих балок та анкерні« паль. ГІри проведенні випробувань паль-тертя, розташованих в межах окремих шарів, домкрат встановлювався на металеву балку, яка обпиралася з двох кінців на блоки великії площі. Для проведення випробувань витягуючій' навантаженням використана методика неконсолідованого зсуву. .В цьому разі опір зсуву не залежить від величини зовнішнього тиску та обумовлюється силами зчеплення. Така схема випробувань відпо-нідач тертю грунта о палі в процесі його просідання, коли,на величину тертя ке впливав бічний тиск ствола палі на грунт при II нрвантаженні. Тому випробугіння витягуючим навантаженням проводилась без стабілізації осадку па.Л>‘на'кожній бтупен; навантаження - навантаження подавалося бєс зрервно з постійною шві&кос-тто 10 кН за 10...15 хвилин до досягнення найбільших значень. Величина питомих сил опору окремих шаоів визначалось по формулі

• ' £ _ Р-Еі. . . ■ . . .

■ 1 г 1 .■ 11 .

де Р - витягуюче навантаження, їй ; Іхп- вага палі, ¡Зі ;

. Я - площа бічній поверхні палі, м^. ■ ’

■ 3 процесі випробувань паль-тертя виявилися три характерних значення опору грунту ло- бічній повєргчі паль :

1. Найбільше значення опору - ^ ,' кііа.

2. Опір, в і.”, повідний розвитку осадку палі з'постійною швидко сто - , кПа. _

3. Опір, відповідний стабілізації' осадку палі - 35 , кПа.

Порівняння значень опору окремих шарів, одержаних при ви-проб'-чаннях паль різної конструкції/здійснювалось по формулі

К ,

(Л = Ц и Я* &» . (2 )

де : Ц. - периметр палі, м ; т, - коефіцієнт порівняння ; £ -середня .величина опору всієї товщі, кПа ; \^- довжина палі-тер-тя, що прорізає 'X шарів товщі, м ; - величина опору ь-го

'шару, кПа ; товщина \,-го шару, м.

' У третьому розділі приведені інженерно-геологічні умови досвідної площадки та аналіз розвитку просідання товщі при різних напрямках II замочування.

. В геологічній будові ділянки дослідної площадки на глибину 17,3 м приймають участь четвертичні лесові відкладення, що під-стилені верхнепліоценовою глиною. Нища залягають вапняки пон-тичного ярусу. Грунтові води в період проведення початкових вишукувань зустрічені не були. Очикуємо просідання товщі під влас-ною вагою без обрахування просідання верхніх 5 м товщі по наслідкам лабораторних вимірювань складає 10,5 см.

На першому етапі замочування ( знизу ), який продовжувався :245 діб, просідання усієї товщі було обумовлено осіданням лише другого шару лесу 4 під дією ваги шарів, що лежатв вище, котрі знаходились в твердій та півтвердій консистенції, а їх ступінь вологос.і до закінчення етапа був 0,41 ... 0,6. Осідання поіфівлі шару лесу 4 було 48,2 мм, рівня денної поверхні -

- 46,6 мм при деформації осідання шару лесу 4 - 48,7 мм. На цьому етап: мало місце піднімання рівня грунтових вод в межах лесу. '4. На цьому етаїл практично завершилися деформації осі. дання цього шару лесу та спостерігалось набрякання глини, яке в кінці етапа було 7,3 мм.

Осадки циліндричних-паль в цей час були 33,3 ... 39,6 мм, паль з розшіфеною п'ятою 16,8 ... 22,8 мм при відсутності осідання суглинків 5 та б та глини 7 , які були несучими для цих пать. Це вказує на те, що осадки паль не були обумовлені осіданням грунту в рівні їх нижніх кінців. Осадки паль-тертя були 55,8 мг та відповидали максимальному просіданню ша' рів в .цей прріод.* . . ' .

’ Другий ( прдміжний ) етап продовжувався 390 діб. На цьому етапі за перші 70 діб мав місце яН подальший розвиток дефор-

маціі просідання ша^.в так і осадок паль. ііісля перших 70 діб Просідання шарів були : І - 3,25 мм, 2-0 мм, 3 12,2 мм,

4-50,3 мм, 5 та 6 - 8,3 мм. Переважно розвивалися е з дефор-

мації просідання суглинка 3 , який знаходиться поміж шарами лесів. Приріст Його просідання за перші 70 діб був I2.fi мм, а до закінчення другого етапу - 18,3 мм. Це викликано пер важним воДонасиченням цього шару в цей період. Зміна його ступеня во- . логості була від 0,55 ... 0,6 після етапу замочування з..иг’' до 0,75 ... 0,82 к початку етапа замочування зве;ху. На цьому етапі продовжувалось піднімання рівня ■’рунтоь.л вод в межах суг- , линка 3 . Осадки паль почали стабілізовуватися. Приріст осадків циліндричних паль на цьому атапі встановив 2,4 ... 6,3 мм,

паль-тертя - 6,5 мм, паль з розширено» п’ятою - 0,8 ... Г,0 мм.

На осідання другого шару лесу після етапу замочування знизу ' впливали деформаціі шарів суглинків, що залягають нице. Тому на наступних етапах мало місце незначне зменьшення абсолютноТ величлни просідання другого шару ласу.

На третьому етапі замочування ( зверху ), який продовжувався 197 діб, деформація просідання другого шару лесу , не збільшувалась, а навпаки, за рахунок деформаціі шарів, розташованих нище, мало місце його дояге расущілеьня ггои кеупикноу.у осіданні. Б кінці етапа осідання рівня денної псверсні було 90,5 мм, а доля просідання лесу 4 в осіданні всієї товщі знизилась до 50 % . Деформація просідання сутлінка 3 збільшилась на 2,5 мм та була. 20,5 мч. Головним чином розвивались деформаціі лесу 2, приріст просідання яяого встановив 15,5 мм. Найбільша зміна значення ступеня вологісті мала місце також в межах лесу, 2 , це її • середня,величина досягла 0,76. Осадки паль на цьому етапі стабілізувалися. ’ .. ■ ' -

По наслідкам тіросідання товщі на першому етапі замочування виявлено положення нижньої границі товщі "'‘осідання у межах лесу

4 • - границя, в рівні якої відносне просідання шару, складає 0,01 його товщини. -

Поокільки просіданат всієї тонці на першому ~т<ші замочування було обумовлено посіданням тільки лесу §, при виявленні величини просідання, відповідної 6. , прийнята товщина цьо-...

го шару, а на товщина всгаї товщі просідання ( нари І...4 ! Нижня границя товщі просідання розташов-ла у межах лесу 4 на.

відстані 755 мы від рівня його підошви. * 192,5 кПа. иГ$Е я 23 ... 25 7» » що відповідає 5р « 0,68 ... 0,74. '

Мал. І. Положення нижньої границі товщі просідання (В.$1. ) у мехах лесу 4 .

'Простелена залежність між положенням рівня грунтових вод та розвитком просідання шарів. Після етапу замочування 'знизу 4^1. був на відзначці - 11,2 к, або на 40 см вище поіфів-,лі лесу 4 . ■ На першому етапі розвивалося просідання цього шару. На проміжне у етапі \Х/(_ піднявся до відзначим - 7,5 м. В цей період'розвигалося просідання суглинка 3 . На етапі замочування зверху 'ОУЦ піднявся ледь не до поіфівлі лесу 2 і осідання рівня денної поверхні відбувалося, головним чином, за рахукрк просідання цьог. кару. Оюяе, мала, місце пряма залежність мігк підйомом в мехсах певного шару та переважним розвитком

деформацій просідання цього иару. .

Найбільший приріст осадок усіх паль. мав місце на етапі закочування знизу, коли вони складали, в середньому, для циліндричних паль ~ 36,4 мм, для паль з розаиреиоа п'ятою - 19,8 ш, для паль-тертя - 55,8 ш. Після завершення замочування знизу мала-місце пиступова стабілізація осадок усіх тшів паль. На пропійному етапі приріст осадок циліндричних паль був, в серед--ньому, 4#3 мм, паль, з розші;реноїо п’ятою — \,0 , паль^тортя —

- 4,0 мм, Відбувалися вони за г.ераі 70 діб .пропійного стала. За цей ке час просідання суглинка 3 збільшилось на 12,5 мм. За . останній час промікно^о етапу осадки паль практично не збільшувались, а приріст просідання суглінка 3 встановив 5,5 им. На

етапі замочування зверху відбулась остаточна стабілізація осад- . ки паль. Вона поясНується тим, що ще на проміжному етапі негативні сили тертя зменьшились а зв'язку з підніманням WL , во-донасиченням нависаючої на палі товщі та підніманням рівня нейтральної лініі. При замочуванні товщі зверху цей процес прискорився. '

Статистичними випробуваннями паль-тертя встановлено, що-для./' досягнення максимального значення сил' негативного тертя по біч- ' ній поверхні паль, необхідно, щоб зсув грунту відносно палі ($зг) був біля 5 мм ( розділ 4 ). Виходячи з визначення коефіцієнта відносного просідання SsS- ■ ■■* - » прийнявши А-/г-&с, маємо формулу визначення критичної тоещини шару просідання, що знаходиться під слабо просідаючими шарами: cf _

/ ' &ЗС . . .

hv=~bF-’ l3)

1 При зафіксованим на етапі замочування знизу для лесу 4 Ssf>a 0,0256 маємо hup =■ 195 см. Ця величина відповідає товщині цього ыару. Отже, товщина шару лесу 4 достатня для проявлення сил негативного тертя від товщі, котра лежить вице, у повній мірі- • ' .

Виконано порівняння розвитку деформацій просідання товщі під котлованом ОІБІ та товщі під дослідним котлованом ,0/ф"Укр- ' ДІІТВ’Ч УкрГИШШІЗ ), замочування якої і.^тйснявалось лише через дно котлована та дренажні свердловини. В цьому котловані паль не було. Порівняння просідань шарів товщ для вияву арміруючого ефекту товщі палкій в котловані ОІБІ про^зедено по значенням відносного просідання шарів після закінчення замочування. ’ .

Осідання рівня денної поверхні в котловані 0/ф"УіфДІІТВ"

. після закінчення замочування товщі (WL досаг дна котлована ) складало 139,5 мм, що на 55 % більше, ніж у котловані ОІБІ. У леса 2 та суглинка 3 значення 5с? практично збіглися та становила : у леса - оба значення SsE ~ 0*003, у суглинка - ’

відповідно U.0054 та 0,005. У леса 4 <?$£ в котловані без паль зафіксовано більш ніж в 2 рази більшими, ніж в котловані з .namui - відповідно. 0,055 та 0,0237. Отже, єрміруюча дія паль а котловані ОІБІ виявилась в змзньшенні просідання другого'¡дару .лесу. На просідання шарів, котрі лежать вище, вона ‘ практично не вплинула, при різниці в просіданні другого шару ласу 42,9 toi, різниця в осіданні ріьня денної поверхні була

49 мм. Відміна полягав також і а тому, що при замочуванні товщі знизу, внаслідок деформаціі просідання лесу 4 , ссідає грунтова товща природньої вологості, а при замочуванні через дно котлована та дренажні свердловини - водонасичена. ■ .

В четвертому розділі приведені наслідки статичних випробувань дослідних буронабивних паль, аналіз причин осадка Судинка на палеаих фундаментах та методика розрахунку несучої здатності паль в шаруватих лесових товщах.

В.результаті проведення статичних випробува'"^ дослідних цилівдричної ( Ц-3: £ « 13,6 м, с£ » 0,5 м ) та палі з розширеною п'ятою ( ііР-£: £ « 1Ъ,0 и, <{ « 0,5 і;,2?л. = 1,2 м ) в грунтах природної вологості встановлено наступне. У пал і 11-3 при навантаженні Р = 2000 кЯ опір грунту по бічній поверхні спочат-' ку досяг максимального значені,я (| £ »76 аіа ) а потім на тому ж ступеню зменшився де 71 кііа. $г “ 15,9 мм, йп.“ 14,2 мм. ііа наступний ступеня;; навантаження мало к.ісце спочатку збільшення до 74 ... 75 кДа, а потгм зменшення до 71 ... 72 кііа. Критичне на-рантаження б;/Л0 Р = 22><0. кіі. 1; палі 11Р-2 остання величина, на-вантр-хення, при якій осадки голови та нижнього кінци стабілізу-вслися, була Р = 3375 :іі < Бг.»- 68,15 кім, Зо. = 59,2 мм ). На цьому ступепв навантаження р «95 кііа. Максимального значення середній опір всієї тоищі досяг при навантаженні ще Р = 2500 кН С 5 г. * Ь,7 т, 5п.= ’«'»0 мм ) та був 99 кііа. На наступних ступенях навантаження опір знаходився в межах 91 ... 96 кПа. Статичними випреЗуваннями паль-тертя встановлені значення опору та величина осадка зсува для товщі природної вологості та водонаси-ченої. Для шарти І ... 4 природної вологості вони, встановили : С.лаля ІіТ-^З : 6 = 13,0 м, А = 0,0 м ) : 64 кііа, ^'»"57 кііа,

' Ззс “ 6,2 мм ; та ( паля їїТ-І : ? = 13,5 м , СІ= 0,5 м ) :

60 кі1а,.^= 54 кііа. Ви, ■робуь&шя палі-тертя ЛТ-І проводились шввдко -беп стабілізації осідання палі на ступенях навантаження.

У цієї палі значення $■ були на 6% ниїде, ніж у палі іГГ-3, ви-.пробуиання ячої проводились по методиці Держстандарту. В водона-сичечому-стані опір шарів І.. .4 ' встановив ( паля іТГ-2 :

£ »13,0 м, і -- 0,6 м ' : ^ = 61 кііа, = 43 кііа. $5С- 3,6 мм._ . Сили опору грунтів по бічній поверхні буронабивних паль для окремих ікяекерго-гєологічних п:арів Гриведені у табл. І. В цісй же таблиці напшведені середні значення опор/ п;арів, відповідно

вшЖтоз-іЬ. ,

ІЗ

В результаті порівняння значєнь опору, одержаних випробу- . ванняыи паль різних конструкцій встановлено :

' - у палі з розширеною п'ятою, що обпералася в суглинок 6 ,

значення опору ^ на ЗО 7, більше, ніж у циліндричних паль, довжина яких відповідає довжині палі з розширеною п'ятою до розширення. Значення І і У палі з розширеною п'ятою та у циліндричної були реалізовані при приблизно однаковій абсолютній («І,7 мы) та відносній ( 1,06 х 10 та 1,29 х І0“4 ) деформації ствола ;

- у циліндричній палі, що прорезала шари І...4 та була обперта

в суглинок 5 значення опору | більші ніж у паль-тертя тих же розмірів на 20 % ; . '

- середне значення опору | у паль-тертя, що прорізали шари

І ... 4, більше, ніж у паль розташованих у межах оіфемих шарів, випробування яких проводилось витягненням,- на 5*/.; ' °

у паль-тертя, що прорізали шари І ... 4, при водонасичуван-ні товщі »лає місце зменшення опору ^ на 25 ... ЗО 7. ;

- зафиксовані наступні зменшення опору окремих шарІЕ при во-донасичуванні : суглинок 1 - 27 ...28 У. , лес 2 - 22 ... 35 '/„ суглинок 3 - 8 ...10 У» , лес 4 - 16...20 7. , суглинки 5

та б - 8 ...10'/. . ^ ' .

В період з 1978 по 1992 рік проводились статичні випробування паль на об’єктах будівництва в м.Одесі. В процесі випробувань перевірялась розрахункова несуча здатність паль та вимірювались значення опору | та Я. . Для аналізу використані результати випробувань 174 паль на 63 будівельних майданчиках. Палі, мали довжину 12...22 мм, діаметр стволу О.б^або 0,6 м, у деяких паль було розширення 1,2 або 1,6 м. Усі палі прорізали шари лесів та суглинків та нижніми кінцями обпералися у глинисті грунти твердої або півтвердої консистенціі. Випробування проводились як ’ в водонасичених товщах (УЛ. на глибині - 0,5 ,..-1,0 ы ), так

і в грунтах природної вологості. При аналізі результатів'випро- ’ бувинь одержані середні значення опору грунту ^ відповідно вологості товщі. Вони приведені у табл. 2.

Таблиця І

Сили опору глинистих грунтів по бічній поверхні буронабивних паль, + , кПа 1

с Назва шару' !_ < і о -ті сЗ о .3 и 5Сї2 ІОСЇ з: о ~ -ч о > С-. СиХ' п Сериднз значення показника текучості ( Зь ) иару

С 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7, 0,8 0,9 І

І Суглинок 0... -2,8 4'3,1 за/ 35,1 3^,8 29 £ 27,6 25,6 і*,о 25,0 *0,3 23,3 10,7 20 Д 5,9 20,0 4,8 20,0 3,8 20,0 3,3

2 Лес -2,8.. -^.8 52,0 51,1 £0,1 55,0 49,3 4о ,о 47,8 23.3 46,9 16,7 46,0 45,0 44,1 43,1

39,5 2.‘,8 9,4 7,8 5,8 5,6

о Суглинок -7,6.. -II,б 55,2 53,3 50,6 64,1 4о,0 45,5 *§А 33,8 43,7 26,5 40,2 19.,0 36,8 10,0 34,5 В,0 31,6 7,0 28,7 6,0

4 Лес -11,6.. -13,5 64,7 63,5 62,3 68,0 61,0 49,0 59,8 36,0 58,6 27,5 57,3 19,5 56,0 10,5 54,8 8,0 53,1 7,0 51,6 6,0

0 Суглинок -13,5.. -14,3 39,0 37,0 36.0 71.0 35.0 50.0 - - , - - - -

о Суглинок -14,3.. -17,3 40,0 38,0 36.0 74.0 35.0 48.0 - •" 1 - - г

* - У знаменниках - середнє: значення, визначене по таблиці 2 ЕКЫ 2.02.03-8о.

ІЬ

■ ' Таблиця 2

Розрахункові значення опору по бічній поверхні буронабивних паль, £ , кПа.

Область розповсюдь. Середнє значення ступеня вологості

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

шари І...4 60 55 50 45 36 ЗО 25

шари б...7 - - - 45 40 37 35

При обробці результатів випробувань визначалось середнеква-. дратичто відхилення ($ ) та коефіцієнт варіації ( V ) окремих результатів. Результати, 40 на задовольняли вилогам статистичної обробки, відкидалися.

Встановлена відповідність значень ступеня вологості та показника текучості для шарів товщі. Це. дало змогу скласти таблиці розрахункових значень опору £ для кожного шару товщі в-залежності від та Зі, . •

У суглинка І твердій консистенції відповідає *3г<0,644, півтвердій - 0,644 -і $Р 4 0,76, тугопластичній - 0,76< Sj.i0.88. Значення $г* = 1,0 у цього шару ари Зц = 0,75. ■

У леса 2 твердій консистенції відповідав £?г< 0,492, півтвердій - 0,492 ^ ^ 0,54, тугопластичній - 0,54< $г^0,58,

м'якопластичній - 0,58< $г$ 0,635, текучепластичній--

0,635 <-Зр.^0,68, текучій - $^>0,68. '

У суглинка 3 твердій консистенції відповідає 0,566,

півтвердій - 0,566 ^ 0,67, тугопластичній - 0,67<^г<і0,783',

м’якопластичній - 0,783 .< ^ 0,88, текучепластичній -

0,88 <Згг£ І. . .

У леса 4 твердій консистенції відповідає $Ґ< 0,557,-півтвердій - 0,557$ ^ 0,61, тугопластичній - 0,6І<$г40,66,

м'якопластичній -0,66< $ 0,71, текучепластичній - . ,

0,71 < $г 4 0,763, текучій - $г > 0,763.

■ У суглинка 5 твердій консистенції відповідає водонасччений стан грунту при $^«0,826, півтвердій - 0,82б§ 0*97.

При = І >0 грунт шару знаходиться у їугопласШдаому СТййі.

- У суглинна б твердій консистенції також -відповідає'вбдо-насичений стан прй $г< 0,813, півтвердій -^О'.'бІЗ^ О0^од,

Лри ■ Зг =»1,0 грунт такоя знаходитеся в ?утопііз.сті:чліігу .

А*

стані (3^* 0,3 ).

Аналіз роботи палі з розширеною п’ятою ( К. = 20,75 м, ®- =

» 0,6 м, ЗЗц » 1,6 м ), в яку було встановлено три тензодинамо-мстра по довжині, показав, що мас місце взаємозв’язок між опором грунту по бічній поверхні окремих часток стволу палі та відносним стисненням цих часток. Так, при Р ■? 3000 кН максимальне значення опору в водонасиченному грунті має місце на верхній часткі палі довжиною () 12,2 м та було 59 кДа. У цієї частки була максимальною величина відносного стиснення (<Г) - 4,2x10 На нижній частці ( 'І » 2,25 м ) : ^ = За кііа, $ = 3,6х 10”^. На середній частці ({ « 5,8 м ) : | » 24,6 кііа, 8 » 2,41 хІО“^

Аналіз розвитку.осадок багатоповерхового будинку на палевих фундаментах з розмірами паль І * 15,1 та 15,6 м, сі * 0,5 м показав, що вони мали місце в зв’язку з фронтальним замочуванням другого шару лесу під будинком. Замочування спричиняло розвиток деформаціі просідання цього шару та осіданіє товщі природної вологості , що знаходиться вище. Довжина паль виявилась недостатньо для сприймання загального зусилля від ваги будинка та сил негативного тертя, бо галі були заглиблені до опорного шару - глини твердої консистенції лише на 0,Ь...І,0 м.

В окремому підрозділі приведені рекомендації по розрахунку несучої здатності буронабивних паль. Ь разі збочування товоіі зверху розрахунок треба лести по методиці І типу грунтових умов просідання, в раз; к можливого замочування знизу, несучу здатність паль треба перевіряти пс методиці II їипу грунтових умов.

В першому випадку : р і ,

(4)

Де : Ок Д

ГсІ^ІЇс ()[сяЯА+]{с[и-£тіііі)>

В другому випадку : ® .

■ Ы С 6 )

ь Р<і-$с (ґсяЯА £,/ол Соп);(7}

де ¿1 /од іоп . - охіір грунтової товщі т Січній поверхні паль ■ ниде н*е ■

Величина '.ил негативного тертя для поодиноких паль станови’: у відповідність опору грунту природної вологості по бічній аовер

ні паль : НбЕ г.

= С8)

де к ■ і.з.

Для паль у складі стрічних або оісремо-стітячих фундаментів Ро. рекомендується визначати, виходячи із законів взаємодії осідаючого грунтового масиву з грунтом умовного фундаменту ( нерухомим ). . [

■ ВИСНОВКИ ; • . _

1. Встаковлен механізм розвитку деформацій просідання шару-

ватої лесової товщі при різних напрямках замочування. В разі замочування знизу відбувається водо насичення, та просідання нижнього шару лесу під вагою лежачої вище товщі, яка знаходиться в при-родньому стані вологості. Просідання цього шару викликає відповідне осідання шарів, що лежать вище. Розрахунок несучої здат-

ності паль треба вести по вимогам II типу грунтових умов з урахуванням сил негативного тертя. Максимальні значення останніх відповідають природній вологості нависаючих шарів. Нижня границя товщі просідання та нейтральна лінія знаходяться у межах нижнього шару лесу. По мірі водокасичєння товщі, що лежить вище, при . підніманні рівня грунтових вод, має міспо Зниження сил негативного тертя. При замочуванні товщі зверху, деформація просідання розвивається одночасово в межах шарів лесів та суглинна, що знаходиться помк ними. Зменшення несучої здатності паль відбувається внаслідок зменшення опору грунту по бічній поверхні паль. Розрахунок несучої здатності паль треба вести по вимогам І тилу без урахування сил негатизного тертя. .

2. На основі^ експер і ментальних досліджень зизначені значена ня опору різних шарів грунту по бічній поверхні паль в залежності від вологості шарів. В цілому для товщі просідання вони змень-■ шувться від 50 кПа при природній вологості товщі ( йг =* 0,4 )

до 36 кП? в содонасиченому стані ( 5ґ = 0,8 ) та далі до 25 кііа при Зг* = І. •

3.’ Зкспері&гзнгально встановлено значення коефіцієнта перехо-

ду від сил опору по бічній поверхні паль'ДЯ сил негативного • тертя, яккїї дорізгхо 1,3. .

4. Запропонована методика розрахунку несучої здатності поодиноких паль та паль в складі палевих фундаментів для кожного з можливих випадків замочування товщі. В методиці розрахунку приймаються до уваги отримані значення сил опору окремих шарів.

Основні положення дисертації олубликовані в працях автора :

1. Об учете негативного трения при проектировании фундаментов из буронабивных свай. В кн.: Прогрессивные конструкции фундаыен-тов зданий. Тезисы докладов к областному семинару. Пенза, 1981.-е. 20...22 ( співавтор Ковальов Б.Ы. ).

2. Анализ причин осадки здания на свайные фундаментах,прорезающих

слоистую толщу лессовых грунтов второго типа по просадочности. Известия ВУЗов. Строительство и архитектура, 1985. № 5.-е. 1

18...22 ( співавтор Ковані ив Б.М. ). '

3. Характеристики нелинейной деформативности грунтов, определяе- • мьп гри полепых испытаниях буронабивных свай статической вдав- . лисающей нагрузкой. В кн.: Современные проблемы нелинейной механики грунтов. Т?зи.-'ч доіілцдов Всесоюзной конферзнции.Челябинск,1985. -с.65...66(спіьавтори Ковальов Б.М..Громченко Г.А.).

4. Об учете негативного трения в слоисткх лессовых то.пцах II типа по просадочности.//Исследования свайных фундаментов: Межвузовски!! сборник научных трудов.-Воронеж: Изд-во ВГУ, 1988. -с.

114...121 ( співавтори Кованьов Б.М., Громченко Г.А. ).

5. Развитие ¡росадок слоистой лессовой толщи л осадок свай при различных направлениях замачигания. В кн.: Инженерная геология лессовых лород/тезисы докладов Всесоюзного'совещания, Ростов- '

. -на-Дону, 1989г./КнЛ. М., 1989.-с.119...121 ( співавтор Ковальов Б.М. ). _ ■

'6. Влияние сжатия железеїотонного ствола буронабивной сваи на со’ _ про'. ивлйние грунта по еп боковой поверхности. В кн. : Резервы прочности бетонных и железобетонных конструкций: Сб. научных трудов:-ІС.: ШС ВО,19^3.-с.131...134 ( співавтор Ковальов Б.М.).

7. Результаты исследования дє^орі.'аций лессопой толщи свайного ос-

моратш. Іікг^рм. листок № 069-93, Укр1|ГО1, Одесса, 1993 ( спів, автор.Чупрін В.Н. ). ' . ' .

8. Ііздгліія и конструкции кералитобетонные. ¡Інформ. листок № 070-93, Укрі|1ЇИ, Одесса, 1993 ( співавтор Чуорін В.Н. ).