автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Влияние прорезей в грунтах, заполненное тиксотропной глиной, на осадку вблизи расположенных неодновременно загруженных фундаментов

I : - 0 ~ ¿: ./

Министерство высшего и с5редаего специального образования РСФСР

Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена ТрудоЕэго Красного Замени инженерю-строительный институт

На правах рукописи

АЗИЗ АВДУЛ Ь АЗИЗ

ГШ

ВЛИЯНИЕ ПРОРК1Р В ГРУНТАХ,ЗАПОЛНЕННОЙ таКС0ТР01Ш0Г1 ГЛИНОЙ, НА ОСАДКУ ВБЛИЗИ РАСПОЛОЖИШНХ НКОДЧОВРЕМШНО ЗАГРУЖЕННЫХ ФУНДАМШТОВ

Специальность 05.2,3.02 - осиоппчия и фундаменты

А П Т О Р К Ф Е Р А Т

диссертант на соискание ученой степени • кандидата технических наук

Ленинград - 1991

Работа выполнена в Ленинграде ом ордена Октябрьской Революции к ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте.

Научный, руководитель - доктор технических наук,

профессор С.Н.Сотника

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

про^«ссор Р.М.Нарбут ■ . - кандидат технических наук,

ст.н.сотр. Е.М.Лерлей

Ведущая организация - Институт ^ундаыентнроект

/Ленинградское отделала/

За1цита состоится "/^"..7/.... 1991 г. на заседании специализированного Совета ло залете диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук К.063.31.02 при Ленинградском инженерно-строительном институте по ' адресу: 198005, Ленинград, 2-я Красноармейская ул., А, "УД.#Гс в ч. ■ " 0 0 " мин.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ленинградского инженерно-строительного института.

Автореферат разослан " ..,,^...1991 г.

Ученый секретарь специализированного Совета -кандидат технических наук

З.А..Созлов

ШТЕГКЙ .'Тгг.7 ~ з -

ОШАЯ ХЛРЛ1СТЕРИСТЙКЛ РАБОТЫ

т;;^ 1 .ертацин I

—"Актуальность темы. На территориях исторически сложив-иихся городов происходит нарастание масштабов строительства, быстрый рост жилых административных и промышленных зданий и сооружений повышенной этажности. Рначительный объем строительства осуществляется за счет уплотнения застройки или на месте снесгиннх зданий. Особенностью строительства в стео-ненннх условиях является обеспечение сохранности оушествув-пих зданий, сооружений путей уменьшения или полного исключения осадок основания. В диссертяшш рассматривается технические и технологические решения, позволяющие в большой степени исключить воздействие фундаментов вновь возводимых зданий в случаях строительства в стесненных условиях на ранее суие-ствуптие сооружения. Реализация предлагаемых решений позволит снизить затраты на ремонт и усиление сооружений, рядом с которыми ведется строительство новых зданий^

Целью работы диссертации являлось: обеспечение сохран -ности существующих зданий, сооружении путей уменьшения или полного исключения осадок основания.

Для достижения поставленной цели автором решены следующие задачи:

- экспериментальным и теоретический путем исследовано напряженно-деформированное состояние оснований близко расположенных разновременно загруженных фуйдаызнтов при наличии между ними прорези, заполненной бентонитовой паотой;

- исследовано развитие осадки существующего и расположенного около пего нового фундаментов, при пяличии разъедини -тельной прорези, заполненной бентонитом, в лабораторных и половых испытаниях;.

-разработаны конструкции прорези, позволившей уменьшить неравномерные деформации существующих фундаментов при при-иыкании к ним новых."

заключается в оледугч и

- проведены лабораторные и полевые итшпоньге испытания, поялолпогие исследовать работу существующих и примыкающих к ним новых Фундаментов при наличии разъединительной прорези,

ц -

заполненной бентонитовый раствори между фундаментами и беа нее;

- экспериментально установлено, что устройство прорези, заполненной бентонитовый раствором, увеличивает среднюю осадку нового и существующего фундаментов, уменьшая при этой крен и неравномерные осадки;

- проведен математический анализ устойчивости стенок щелевой прорези, заполненной бентонитовый раствором, около существующего фундамента аналитический методом;

- проведено исследование напряженно-деформированного состояния оснований существующего и возводимого фундаментов при наличии делевой прорези между фундаментами и без нее по упруго-пластическому решению МКЭ и сопоставление результатов расчета о результатами, полученными экспериментально;

- разработана рациональная конструкг ш Фундаментов проектируемых зданий при примыкании к существующим, с применением прорзэи в грунте, заполненной бентонитовым раотвором - расчетом Ш.

Практическая ценность работы соотоит в том, что:

- изучено напряженно-деформированное оостоянио основа -, яий близко расположенных фундаментов, загруженных в разное

время, при наличии между ними прорези, заполненной бентонитовый раотвором;

- экспериментально и теоретически установлено уменьшение кренов соседних взаимодействуюиих Фундаментов при уст -ройствеярорезк мелду ними;

- разработана конструкция прорези, позволяющая уменьшить неравномерные деформации существующих Фундаментов и примыкающих к им новых.

Дпробоция работы. Основные положения и результаты диссер-таци! доложены на 47-ой научной конференции Ленинградского инженерно-строительного института и на сеуинаре кафедры "Основания и фунмиенты" ЛИСИ."

Публикации^' Основные иолакзния диссертации опубликованы в £-х научных работах автора.

■ Структура и объем работы. Диссертации состоит из введения, четыре): глав и выводов; еодор.;;ит 93 страниц маиико-лис! го текстл, Ю таблиц, 51 рисунков, а такие список

литературы из 101 наименований, б том числе 9 - на иностранных языках, 2-х приложений.

На защиту выносятся;

1. кетодика проведения экспериментальных исследований взаимодействия соседних фундаментов при наличии неяду ниии прорези, заполненной бентонитовый раствором.

2. Результаты и вывода по экспериментальный исследованиям об уменьшении кренов и' неравномерных осадок существующего и возводимого У'ундаиентов при наличии мевд .ними прорези.

3. Сопоставление результатов экспериментальных исследований деформаций существующего и нового фундаментов при наличии прорези о результатами упруго-пластического решения УКЭ»

Конструкция прорези, заполненной бентонитовый раствором, позволяющая уменьшить неравномерные деформации существующего фундамента при примыкании нового.

ОСНОВНОЕ СВДЕРЙЛНИЕ РАБОТЫ •

В первой главе рассмотрены современное состояние вопроса и анализ ранее проведенных экспериментальных исследова -ний и натурных наблюдений. Значительный объем строительства осуществляется за счет уплотнения застройки или на месте снесенных зданий. Особенность!) строительства в стесненных • условиях является обеспечение сохранности существующих зданий, сооружений и оборудования путем уменьшения или полного исключения осадок основания. Это достигается применение!! специальных технологических мероприятий, разработанных и используемых в практике строительства. В связи с этим проводится огромная робота в технологии строительства действующих промышленных предприятий, а возле существующих возводятся новые корпуса, оснащаемые тяжелейшим оборудованием, под которое устраивают восьма маосивные фундаменты. Это приводит к развитию нерпвномеркых осадок зпаний, особенно значительно при их близком расположении и возведении в разное время * Следовательно, проектирование и строительство фундаментов, особенно в стесненных условиях, представляет собой значительно более сложную зада«», чем работы, выпол-

- б -

няемыз на свободных территориях. Эти задачи особенно сложны при выполнении строительства в условиях большой толще слабых грунтов, обладающих большой сжимаемостью и чувствительностью к технологический воздействиям.

Как показывают исследования Ц.Ю.Абелева, Ц?'*}; Б.ИДал-матева, С.Н.Сотникова,, Н.Ф.Арипова, Н.М.Дорошкевич, В.В. Знаменского, 1973;. А.А.Ок.знина, 1974 и др., в условиях слабых грунтов фундаменты сооружений получают большие осадки и уплотнение грунтов происходит в пределах значительного объема маосива, что'приводит к развитию неравномерных осадок зданий*

Развитие нера номерных ооадок »даний и сооружений, построенных на частично уплотненных основаниях, отмечено в советской (С.Н.Сотников) и зарубежной (К.Заруба, В.Менцл) практике строительства.

Для сохранности зданий сложившейся городской застройки необходимо разработать надежные мероприятия, позволяющие уменьшить или исключить влияние осадок примыкающих объектов строительства к существующий.

В настоящее время существуют и применяют следующие основные метода по уменьшению влияния загружения соседних Фундаментов: разъединительный шпунт (Б.И.Далиатов, Т9"5), сваи вдавливаь.л, консольное примыкание и др., которые не исключают полностью деформации существующих зданий^

Шпунтовые стенки в большинстве случаев возводятся из ваботшых свай, и вследствие сотрясения грунта, близко расположенные фундаменты зданий получают опасные ос;»дки (В.К.Рудь, 1983).

Наличие фундаментов суиествуюгего здания около ограждающей о-енки заставляет не только обеспечить ее прочность, но и исключить ее горизонтальные перемещения.

Однако нсристианыки документами к научно-технической литературой вообще не рассматрипитсь вопроси, связанные с определением дополнительных осадок ^ундяментов близко расположенных сооружении от до^оркнпий ограж-длюцих конструкций.

Норматилнчо документы №>зв«л«м рпре«слить лимь созоппо-ное растп«енио ¿>т места бойки до колеблющегося "бунднуента.

что, на наш взгляд, но впо'л^ обосновано, отодвигает фронт завивочных работ от существующих зданий»

Одним из мероприятий, уменьшапих вибрационные воздей -ствия при у„трсЧстве фундаментов возвод1...шх зданий на существующие, связанных с реконструкцией городской з: зтройки и промышленных предприятий, являются сваи, погружаемые методов вдавливания. Но этот вопрос еше недостаточно разработан, при-чеи расчетное обоснование дополнительной ооадки, вызванной вдзливанием свай, достаточно затруднительно.?

Применение других высокоэффективных современны конструх- . т"вных решений: "стена в грунте", буронабивных свай, струйной технологии (НР1).и других современных методов приводят к большому удорожанию строительства (М.Н.Оюродинов, 1976; М^Никетенко, 1982; ЕЛ.Перлей, 1983, и др*)?

Рангч были рассмотрены различные метода по уменьшению влияния загружения соседних фундаментов. На практике выявился ряд недостатков этих методов: их высокая стоимость, металлоемкость и т.п.. 3 облаогч решения проблемы-уменьшения неравномерности осадок существующих фундаментов и близко возводимых новых фундаментов может быть использована новая идeя^ Сущность этого способа состоит в устройстве щели в грунте между нов! i и старый фундаментами, заполняемой раствором мелкодисперсной тиксотропноЯ глины "бентонитоОбразованная конструкция в грунте имеет : злое трение, что приводит к изменению напряженкоро состояния основания и'позволяет свободно оседать грунту под новым фундаментом и уиеньшает неравномерность осадок старого соседнего фундамента от влияний на него нового-

Во второй главе излагаются методика и результаты полевых и лабораторных испытаний, проведенных с разновременно загруженный близко расположенными квадратымп гатампами, при наличии ыекду ними прорези, заполненной бентонитовой пасгой.

Полевые опыты проводились на сравнительно слабых одно -родных глинистых грунтах в районе города Тйгдада в 1988-1989 гг-. Лабораторные опыты выполнялись на кафедре "Основания, фундаменть и механика грунтов" ЛИСИ*

В задачи экспериментов входили: оценка взаимного влияния двух близко расположенных.штампов при их разновременном гагружении; исследование напряженно-деформированного состояния оснований соседних штампов при их разновременном загру-жении; без прорези и пооле ее устройства

- 3 соответствии с поставленными задачами, необходимо было обеспечить последовател*чую загрузку двух рядом расположенных штампов. Для этого была изготовлена установка, состоящая из ^вух рычагов, которые загружались укладкой грузов опредеяенного веса на специальные платформы, подвешенные на концах рычагов. Другие концы рычагов опирались на поперечную опорную балку;, "силие от рычагов передавалось штангами на штампы через центрально установленные шариковые опоры. В качестве опытных фундаментов использовались квадратные жеоткие штампы. Для измерения вертикалоных и горизонтальных напряжений в основавши штампов применялись мессдозы кон -струкции Б.И.Дал'матова-А.В.Голли* Осадки штампов фиксировались индикаторами часового типа и прогибомерами бПАО-ЛИСИ.

Проведены две серии опытов: в первой серии проре'зь при нагруаднии штампов.оставалась открытой, парта из прорези • при увеличении нагрузки штампа 2 теряла устойчивость и выдавливалась. Во второй серии для предотвращения выдавливания пасты из прорези'устанавливалась металлическая крышка, закрепленная о форшахтой. •

Штампы были расположены на расстоянии 1,25 В между их центрами, где В - ширина подошвы штампа. Между ними устраивалась прорезь методом секущихся скважин, за- элненная последовательно бентонитовой пастой. Нагружение штампов осуществлялось ступенями до давлений 60 и 66 кПа - соответственно в полевых и лабораторных опытах. В ходе загрузки штампов каждая ступень нагрузок выдергивалась до условной стабилизации, при кото].ой ирирап'еиие осадки за лослэдние б ч. не превышало 0,'. ж. Поело стабилизации грунта основания штак-"л I нагружался гатамп 2. йтанп I получил практически равно-' мерные осадки. Взаимное в.чилняс штампов более отчетливо пролвилось при .наибольшей загрузке птаипа 2, 'что полно объяснить нал жением напряягжно-де'Ъормироианних зон оснований обои.-. • такпев. Го. чс: ?агр;-.-;с;П1:е штампа 2 привело к об-

разованию крена штампов в 'одну сторону В связи с этим представляет интерес результата нячФЦвиий вертикальных и горизонтальных нпряжений под стадия»» 3,. На рис.1 показано влияние прорези на эпюры налря^ещягт а основании штампа I после полного загруяения: штампа

Анализ результатов позволяет сделать вывод,, чяо прорезь не I включает полностью взаимного влияния! фундаментов. Абсолютная осадоа как существующего, так и> возводимого фундаментов, даже возрастает. Таной эффект является отрицательным для существующего фундамента, так как повыпЕетоя возможность появления трещин в сооружении. Однако увг -ичение осадки возводимого сооружения играет полодительную роль, снижая неравномерность деформации сооружения по его длине и крен Фундаментов как возводимого, так и существующего, при наличии прорези уменьшается.

Третья глава посвниена теоретическим расчетам сиотемы "проектируемый фундамент - прорезь - существующий фундамент". Для расчета устойчивости стенок щелевой прорози, заполнен -ной бентонитовым раствором, вблизи существующего Фундамента, рассмотрены известные аналитический методы: круглоцилиндри-ческих поверхностей скольжения, расчеты, предложенные Нлей-ном, Еоблтаозш, Перлеен, 5Ьпе<?Ье£1, Нис1ег Результаты расчетов сопоставляются с полевния и лабораторными экспериментами.

Проведено математическое моделирование на ЭВЦ - в первом приближении.по программе,составленной автором на языке "БЭЙСК", а затем методой'конечных элементов (ИКЗ), где в основу легла программа А*В.Фадеева, реализующая упруго-пластячесгсое решение.

Для составления расчетной схемы, определения осадки фундамента, возводимого около существующего на неоднородно-уплотненной основании, определяются размеры рассматривав -мой области Супругой неоднородной полуплоскости), ширина ее устанавливается из условий, что боковые грпни удалены от краев "¡ундаментов на расстоянии не менее 3,5 В, гдо В - ширина загруженной площади, при которой влияние граничных условии несущественно. Ширина подошвы фундамента В^(0,Б и 0,5) ы - соответственно в лабораторных и полевых

"■¿ащя иэмерсин. ; попрягг иГ в основании Линии равннх иалряж?<г*й /изобар/ , в линейно д\.(ормя-

втагдпа I прл затрузэнии с ;еднего руемом кассиве в случае плоскоГ: задачи, "КЭ

Рис. I Рис. 2