автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Взаимодействие гидротехнических сооружений гравитационно-свайного типа с грунтами основания

На правах рукописи

::ъ од

.1 г ■•г».л

I ° ¿л.и

Костромин Федор Сергеевич

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ГРАВИТАЦИОННО-СВАЙНОГО ТИПА С ГРУНТАМИ ОСНОВАНИЯ.

Специальность 05.23.07 - «Гидротехническое и мелиоративное строительство»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2000

Работа выполнена на кафедре «Водное хозяйство и морские порты» Московского государственного строительного университета.

11аучный руководитель - кандидат технических наук,

профессор ЛЕВАЧЕВ Станислав Николаевич.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор ДИДУХ Борис Иосифович; кандидат технических наук, САМАРИН Владимир Федорович.

Ведущая организация - НИИОСП им. Н.М. Герсеванова.

Защита состоится 20 июни 2000 года в 15— часов на заседании диссертационного совета Д.053.11.04 в Московском государственном строительном университете по адресу: г. Москва, ул. Спартаковская, д.2/1, ауд. 212

/

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Государственного Строительного Университета

Автореферат разослан 17 мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Н5М.З-0&.О + 1064.44-5-04,0

Боровков B.C.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы: До недавнего времени в России и за рубежом морские нефтегазопромысловые сооружения возводились, как правило, в незамерзающих акваториях. С выходом на акватории со сложными природными условиями и особенно на замерзающие акватории, время, в течение которого можно проводить строительно-монтажные работы, в несколько раз уменьшилось. Поэтому технические решения платформ ориентируются на конструкции максимальной заводской готовности и интенсивные методы проведения строительно-монтажных работ. Этим требованиям в наибольшей мере удовлетворяют гравитационные платформы, которые по сравнению с другими типами морских нефтегазопромысловых сооружений обладают следующими преимуществами:

возможность буксировки и установки на место после полного выполнения строительно-монтажных работ в доке или па закрытой акватории;

непродолжительность установки на место и полная готовность к эксплуатации;

возможность хранения добытых углеводородов в опорном блоке платформы; ------

возможность демонтажа и повторного использования при минимальных затратах.

Таким образом, для условий мелководного шельфа, осваиваемого в настоящее время на северных и дальневосточных морях РФ, гравитационные платформы являются одним из наиболее предпочтительных типов сооружений, которые необходимо рассматривать при освоении таких месторождений.

Однако я связи с недавним началом промышленного освоения шельфа замерзающих морей количество действующих ледостойких гравитационных платформ невелико и для них пока не выработано хотя бы относительного единообразия в конструктивном решении фундаментной части; в настоящее время проводится его поиск. Поскольку для ледостойких гравитационных платформ в условиях мелководья определяющим фактором является сопротивление горизонтальным ледовым нагрузкам, одним из возможных и эффективных способов улучшения их работы будет являться дополнительная анкеровка плиты сваями и/или оболочками.

Получаемый таким образом комбинированный гравитационно-свайный фундамент (далее ГСФ) позволяет:

"возводить ледостойкие гравитационные платформы практически на любых грунтах, обеспечивая безопасные условия эксплуатации; передавать нагрузки на более прочные грунтовые слои и, тем самым, улучшить работу фундамента;

уменьшить массу и размеры возводимых платформ, что приведет к сокращению капитальных затрат на обустройство месторождений. Отсутствие в современной литературе рекомендаций по расчету подобных конструкций обусловливает особую актуальность проведения как

теоретических, так и экспериментальных исследований с целью разработки соответствующих методов расчета.

Целью диссертационной работы являлась разработка рекомендаций по проектированию оснований ледостойких гравитационно-свайных платформ (ЛГСП) на совместное действие внешних силовых факторов в условиях нелинейной работы грунта, отражающей в необходимой мере специфику подобных сооружений. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. С помощью критического анализа натурных данных, ранее проведенных опытов, существующих конструкций фундаментов гравитационного типа и методов их расчета определить направления экспериментальных и теоретических исследований.

2. Осуществить экспериментальные исследования поведения системы «фундамент гравитационно-свайного сооружения — фунтовое основание» в условиях, характерных для ЛГСП.

3. Отработать методику крупномасштабных экспериментов по изучению работы оснований гравитационно-свайных сооружений и обеспечить их комплексный характер, заключающийся в исследовании напряжений на контакте конструкции и грунтового массива и внутри него, а также нагрузок и перемещений системы «фундамент-основание», что потребовало применения уникальной опытной установки.

4. С учетом существующих методов расчета и на основе экспериментальных данных разработать рекомендации по расчету фундаментов ледостойких гравитационно-свайных платформ. Новизна выполненной работы заключается в следующем:

1. Проведенные комплексные исследования впервые позволили в необходимом объёме оценить напряженно-деформированное состояние системы «гравитационно-свайное сооружение — грунтовое основание» в условиях работы, характерных для ледостойких платформ.

2. По результатам выполненных при непосредственном участии автора крупномасштабных экспериментальных исследований впервые установлены:

физическая картина процесса взаимодействия гравитационно-свайного сооружения с грунтом, начиная с первых этапов нагружения, вплоть до потери основанием несущей способности, определены основные закономерности этого процесса и причины, их обуславливающие; необходимость учета влияния полного водонасыщения грунтового основания на его деформативность в зависимости от коэффициента пористости грунта;

оптимальные условия расположения свай в составе гравитационно-свайного сооружения, рациональные способы их закрепления в теле платформы.

3. В расчетном плане автором предложена методика статического расчета оснований ледостойких гравитационно-свайных платформ, позволяющая: отразить в расчете влияние основных факторов, определяющих работу

основания (комплексное воздействие нагрузок и последовательность их приложения, водонасыщение грунтового основания и т.д.); проследить весь путь деформирования грунтового основания, начиная с первых ступеней нагрузки, вплоть до потери им несущей способности, получать в ходе расчета информацию о распределении усилий между подошвой плиты фундамента и отдельными составляющими свайного поля на данной ступени нагружения. Результаты исследований имеют практическое значение:

1. Даны рекомендации и установлены зависимости по определению деформационно-прочностных параметров, необходимых для ' расчета гидротехнических сооружений гравитационно-свайного типа в реальных условиях их работы.

2. Предложены рекомендации по расчету фундаментов ледостойких гравитационно-свайных платформ, отражающие специфические условия их работы, в которых использованы применяющиеся на практике в настоящее время методы расчета его составных элементов.

3. Внесены предложения по конструированию как свайной части, так и фундамента в целом.

На защиту выносятся результаты подготовленных и выполненных при непосредственном участии автора экспериментальных исследований поведения системы «гравитационно-свайное сооружение - грунтовое основание» для условий работы ЛГСП и рекомендации по методике расчета оснований этих сооружений.

Структура и объём работы: диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографического списка использованных литературных источников из 75 наименований; рукопись содержит 198 страниц машинописного текста, 15 таблиц и 99 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава содержит обзор конструкций гидротехнических сооружений с дополнительной анкеровкой. В рассмотренных конструкциях гравитационных комбинированных фундаментов дополнительная анкеровка выполнена в виде свай и консольных ребер. При этом наличие ребер позволяет не только передать нагрузки на нижележащие слои грунта и снизить опасность подмыва фундамента, но и облегчить работы по его выравниванию. Наличие свай, в свою очередь, позволяет, наряду с возможностью передачи нагрузки от сооружения на более плотные нижележащие слои, снизить массу сооружения и, следовательно, расход строительных материалов, а также уменьшить габариты фундамента и всего сооружения в целом. На основании двух последних преимуществ можно сделать вывод о том, что применение свай в качестве элемента фундамента гравитационного сооружения позволит заметно снизить стоимость строительства всего сооружения, даже при учете увеличения объема работ, связанного с погружением свай и их закреплением в гравитационную часть. При этом необходимо учитывать, что основная нагрузка на сооружения в

условиях замерзающих морей возникает от воздействия ледяных полей, поскольку даже при небольших толщинах льда его воздействие на сооружение во много раз превышает ветровые, волновые и эксплуатационные нагрузки. Поэтому для круглогодичного бурения и эксплуатации скважин в замерзающих морях не всегда возможно использование существующих типов конструкций оснований, применяемых для разработки месторождений в незамерзающих морях; в ряде случаев для этого требуется создание специальных морских ледостойких оснований, рассчитанных на воздействие льда.

Во второй главе рассмотрены существующие методики расчета как гравитационного, и так и свайного оснований, и для дальнейшего использования рекомендованы методика Федоровского-Лунина для гравитационных оснований и методика кривых нелинейного деформирования P-U для свайных.

Гравитационное основание

Подробное описание данной методики можно найти в публикациях на эту тему, здесь же остановимся на рассмотрении её основы - контактной упругопластической модели грунта. Данная модель построена на следующих закономерностях:

упругий слой конечной толщины, для которого заранее приняты линейные функции распределения вертикальных и горизонтальных перемещений по глубине, покрыт слоем вертикальных и горизонтальных «винклеровских» пружин с упруго-пластическими свойствами, на которые установлена плита;

вертикальные и горизонтальные перемещения фундамента являются суммой соответствующих перемещений верхнего и нижнего слоев; усилия от плиты через пружины полностью передаются на упругий нижний слой конечной толщины;

возможные комбинации нормальных а и касательных т напряжений на контакте «плита-грунт» ограничены областью допустимых значений, получаемой для каждого участка под штампом из решения уравнения Кеттера для линий скольжения в грунте при его выпоре «вперед» и «назад»;

в пределах этой области принимаются законы нелинейного деформирования с уменьшающимся модулем сдвига грунта и ростом вертикальной осадки по мере развития сдвиговых перемещений; с выходом же на предельную поверхность деформирование происходит по неассоциированному закону пластического течения; при попадании на границу, в случае дальнейшего нагружения данного участка поверхности грунта, движение может осуществляться только по этой поверхности, что отвечает ситуации перехода одного предельного состояния в другое.

Для автоматизации данной методики расчета оснований гравитационных платформ в среде Mathcad 7 Pro создана соответствующая программа. Пользователь имеет возможность получить все характерные зависимости типа «нагрузка - перемещение» от начала деформирования вплоть до потери

>снованием несущей способности, трансформацию контактных напряжений с юстом нагрузки, величины предельных нагрузок, оценить наличие отрыва ¡адней грани плиты при ее моментном нагружении, качественно учесть 1сторию нагружения основания. Сопоставительные расчеты показали удовлетворительную сходимость с опытными данными и результатами ттурных наблюдений. Разработанная методика была также успешно каптирована и для расчетов фундаментов гравитационных платформ с обочными элементами.

Свайное основание ,

Рассмотрены существующие методики расчёта свай на горизонтальные тгрузки (оптимальными для использования в составе ГСФ являются короткие кесткие сваи, воспринимающие только горизонтальные и моментные нагрузки см. ниже)). Для совместного расчёта свай в составе ГСФ рекомендована методика кривых нелинейного деформирования P-U, подробно описанная в штературе и основные положения которой приводятся ниже.

Реакция грунтового основания моделируются рядом независимых свинклеровских» пружин, каждая из которых имеет нелинейную :арактеристику «реакция грунта Р - перемещение С/». Свая рассматривается :ак балка переменной (в общем случае) жесткости, опирающаяся на множество юдагливых опор. Расчет сваи сводится к решению известного уравнения гзгиба балки:

d2/dz2(EI(z)d2!//dz2) + p{z,u) = 0, (1)

де EI(z) - изгибная жесткость сваи; P(z,u) - суммарный реактивный отпор рунта. Функции P(z,u) для каждой опоры (пружины) задаются, исходя из :войств грунтового основания (его деформационных и прочностных траметров), глубины расположения опоры и формы разрушения грунта при ■оризонтальном нагружении сваи. Сам расчет реализуется посредством )ешения на каждой итерации системы линейных уравнений, получающейся при :онечно-разностной идеализации уравнения (1). Искомым является вектор •оризонтальных перемещений сваи U в узлах сетки разбиения. Система имеет амкнутый вид и при численной реализации быстро сходится к решению при здании следующих четырех граничных условий:

- равенство изгибающего момента и поперечной силы в уровне грунта заданным величинам при расчете по нагрузкам: М(и)ф = Мзад, Q{u)ф = Н31а; >. - задание перемещения и угла поворота сваи в уровне грунта при расчете по

перемещениям: uiv = м'ф = I - равенство нулю изгибающего момента в концевом сечении сваи: М(и)коп = 0;

I- - равенство нулю поперечной силы в концевом сечении сваи: Q(u)кон = 0.

Изложенная методика расчета одиночной сваи на горизонтальные и юментные нагрузки реализована в среде Mathcad 7 Pro, причем процесс ;адания кривых «Р—U» автоматизирован - достаточно ввести только расчетные тараметры грунта. Программа позволяет проводить расчет свай как на

заданный массив перемещений и углы поворота в уровне грунта, так и на массив сил и моментов в голове сваи.

Анализ условий работы ледостойких гравитационных платформ с дополнительной анкеровкой для малых и средних глубин указывает на то, что основным расчетным случаем для них будет являться прогнозирование их сопротивляемости горизонтальным нагрузкам от ледовых полей с учетом реальной истории нагружения и пластических свойств грунтового основания, а высокая стоимость и ответственность таких сооружений, огромные нагрузки, передающиеся на основание, зачастую сложные геологические условия района строительства предъявляют повышенные требования к используемым методам расчета оснований гравитационных платформ, которые должны учитывать реальную нелинейную деформируемость 1рунта, его водонасыщенность, комплексное воздействие внешних силовых факторов и историю их приложения.

В третьей главе сделан обзор проведенных ранее экспериментальных исследований как гравитационного и свайного, так и гравитационно-свайного фундаментов. По представленным в этой главе материалам можно сделать следующие выводы:

Поведение под нагрузкой гравитационного основания главным образом зависит от соотношения приложенных к нему вертикальной, горизонтальной и моментной сил, а также от того, приложена ли вертикальная нагрузка с эксцентриситетом или без него. Основная расчетная характеристика свайных фундаментов -коэффициент горизонтальной сопротивляемости грунта - является сложной функцией глубины, жесткости грунтового массива и сваи, а также размеров ее поперечного сечения. Степень развития пластических деформаций и закон изменения коэффициента зависят от перемещения и характера изгиба сваи. Для длинных свай, заглубленных в однородный грунт, решающее значение имеет правильность задания коэффициента в наиболее активной верхней части основания, приблизительно равной 1/3 глубины погружения.

Для описания коэффициента горизонтальной сопротивляемости грунта можно применять экспериментальные зависимости между реактивными давлениями и перемещениями Р~и, полученных в различных сечениях сваи по глубине.

Основными параметрами для получения графика нелинейного деформирования Р-1} являются начальный коэффициент горизонтальной сопротивляемости к0 и предельное горизонтальное давление на грунт <тпр, зависящие от механических свойств основания, вида действующей нагрузки, способа погружения сваи в грунт и глубины расчетного сечения.

Граничные условия (тип закрепления головы сваи, условия работы нижнего конца) практически не влияют на форму и параметры кривых Р-II в пределах относительных перемещений и^й <0,35. Несущая способность комбинированной гравитационно-свайной

конструкции увеличивается по сравнению с ГФ и свайным фундаментом, но при этом на нее влияют значения начальных жесткостей как плиты, так и сваи. При приложении горизонтальной нагрузки на первых ступенях нагружения усилия в основном воспринимает плита, и только при приближении ее несущей способности к предельному состоянию большую часть приложенной нагрузки начинают воспринимать сваи. Если на сваи в составе ГСФ передавать вертикальную нагрузку, то сопротивление плиты горизонтальным нагрузкам будет уменьшено. Водонасыщение грунтового основания значительно снижает несущую способность ГСФ.

Что касается закрепления свай в теле гравитационной части, то, в результате проведенных ранее исследований установлено, что оптимальной принципиальной схемой конструкции узла является такая, при которой горизонтальное и моментное усилия воспринимаются плитой и сваями, а вертикальные нагрузки - только плитой гравитационно-свайного фундамента, т.е. обеспечивается свободное вертикальное перемещение свай относительно плиты. Это обусловливается стремлением в максимальной степени использовать силы трения от гравитационной части основания. При передаче на сваи вертикальной нагрузки общая несущая способность конструкции будет снижена в связи с уменьшением сопротивляемости фундамента воздействию горизонтальных нагрузок.

Таким образом, представленный в данной главе обзор экспериментальных исследований гидротехнических сооружений демонстрирует актуальность и целесообразность проведения работ по изучению поведения под нагрузкой гравитационно-свайных оснований ледосгойких платформ и разработки метода их расчета с учетом особенностей проектирования как гравитационных, так и свайных фундаментов. При этом наиболее актуальным является уточнение характера и закономерностей изменения кривых «Р-Ц» от различного расположения свай под плитой, соотношения длины свай и площади плиты, горизонтальной и вертикальной нагрузки, а также от наличия моментной нагрузки.

С целью изучения поведения комбинированного гравитационно-свайного фундамента платформ под действием статических вертикальных и горизонтальных нагрузок в отраслевой научно-исследовательской лаборатории морских нефтегазопромысловых сооружений (ОПИЛ МНГС, г.Москва) были проведены серии экспериментов, описание которых составляет содержание четвертой главы. При их выполнении принята повторность опытов в каждой серии не менее двух, в зависимости от их сходимости. При проведении экспериментов серии различались по конструкции моделей и составу нагрузок:

1 серия: работа плиты под действием горизонтальной и вертикальной нагрузок;

2 серия: работа свайной группы по схеме свайного ростверка под действием горизонтальной нагрузки;

3 серия: совместная работа плиты и группы свай под действием тех же нагрузок.

Возможности созданной в ОНИЛ МПГС установки, на которой проводились экспериментальные исследования, характеризуются параметрами её основных элементов.

Конструкция модели.

Модель гравитационного фундамента (рис.1) представляет собой стальную плиту с плановыми размерами 1,94*1,94 м", усиленную ребрами до жесткости, практически исключающей ее прогиб при вертикальном нагружешги. В плите сделаны 22 квадратных отверстия для установки двухкомпонентных контактных датчиков давления грунта (рис.2) и 11 овальных отверстий для установки свай, которые прн необходимости могут быть закрыты. Кроме этого, на плите имеются узлы для шарнирной передачи на плиту вертикальных, наклонных и горизонтальных нагрузок, в том числе с эксцентриситетом (для имитации опрокидывающего момента). Стальные специальные консоли обеспечивают установку динамометров для измерения усилий в головах свай. Сваи имеют длину 1,8 м, наружный диаметр 115 мм и толщину стенки 5,5 мм. На поверхности сваи на расстоянии 60 и 90 см от верхнего конца свай в специальных коробах установлены мессдозы для регистрации горизонтального отпора грунта. Причем две сваи оснащены мессдозами как с передней, так и с тыловой стороны, а две другие только с одной стороны.

Рис.1. Общая схема гравитационно-свайного фундамента. Измерительная аппаратура.

Регистрация параметров напряженно-деформированного состояния модели проводилась следующим образом:

измерение напряжений на контактной поверхности плиты осуществлялось двухкомпонентными тензометрическими датчиками ДГК-2 в количестве 22 шт.;

контактные напряжения на поверхности свай измерялись тензометрическими мессдозами ПДП-70 в количестве 12 шт.; сосредоточенные усилия в узлах крепления свай к плите измерялись с помошью кольцевых динамометров ДСР (8 шт.);

Р

н

и

вертикальные и горизонтальные нагрузки на модель измерялись с помощью образцовых манометров (4 шт.);

осадки и перемещения установки фиксировались прогибомерами 6ПАО-ЛИСИ (6 шт.) и прогибомерами Максимова (4 шт.). Вторичная измерительная аппаратура представлена электронным комплексом, который включает в себя измеритель статических деформаций СИИТ-3, платы связи СИИТ-3 с компьютером, и собственно компьютер с процессором Pentium с тактовой частотой 133 МГц. Система позволяет в задаваемом режиме опрашивать до ста каналов источников информации — тензодатчиков, скоммутированных по мостовой или полумостовой схемам. Сигналы выводятся на компьютер и могут быть обработаны по специальной программе в зависимости от задач эксперимента. Особо следует отметить наглядность получаемых результатов и возможность их анализа в ходе проведения эксперимента.

19*1 С

Рис.2. Схема расположения двухкомпонентных контактных датчиков:

15 - номера датчиков;

1 - номера свай.

Нагрузка.

Основой гидросиловой системы является насосная станция СНУ-5. Вертикальная нагрузка на штамп создается двумя гидроцилиндрами, каждый из которых способен развить усилие до 40 тс. Горизонтальная нагрузка прикладывается тремя силовыми гидроцилиндрами по 16 т каждый. Цилиндры связаны друг с другом гидравлической сетью через пульт управления. На пульте управления на каждый из четырех цилиндров установлены редуктор ГА-

213, позволяющий регулировать и фиксировать давление в системе, переключатель ГА-140, изменяющий направление движения штока цилиндра и манометр для измерения нагрузки на каждом этапе нагружения. Особенностью системы является возможность регулирования нагрузки с пульта управления и обеспечение стабильности вертикальной нагрузки при изменении горизонтальной.

Среди основных достоинств этой установки можно отметить следующие: задаваемый и контролируемый режим приложения вертикальных, горизонтальных и моментпых нагрузок, величины которых (суммарное усилие равно 120 тс) способны довести крупномасштабную модель до предельных состояний по 1рунту;

возможность задания практически любой истории нагружения модели в статическом режиме (проект реализации циклического нагружения находится в стадии разработки);

оснащение комплекса измерительной аппаратурой в объеме, позволяющем регистрировать все наиболее важные параметры напряженно-деформированного состояния системы «сооружение -грунтовое основание» в автоматическом режиме с выводом обработанных результатов на монитор компьютера в режиме реального времени;

возможность проведения экспериментов в фунтах произвольной влажности, вплоть до полного водонасыщения грунтового основания. Благодаря автоматизированной системе снятия отсчетов измерительной аппаратуры и обработки полученных результатов вся итоговая информация по каждому опыту представляет собой серию графиков, отражающих напряженно-деформированное состояние (НДС) системы «модель - грунт основания» на всех этапах нагружения вплоть до разрушения.

За предельное во всех сериях экспериментов принималось такое состояние, при котором наблюдались образование ярко выраженной призмы выпора грунта перед плитой и непрерывный рост перемещений модели практически при постоянной горизонтальной нагрузке.

Поведение плиты характеризуется следующими графическими зависимостями:

график Р-1¥ отражает работу плиты при ее центральном вертикальном нагружении до Р = 64 (или 40) тс, при которой затем производился сдвиг модели;

график Н-1/ характеризует работу плиты в горизонтальном направлении при постоянной вертикальной нагрузке (Р=сопз1);

график Я-Ждо,, свидетельствует об увеличении осадки (/Кдо„ -дополнительная осадка) плиты по мере ее смещений при неизменной вертикальной нагрузке;

график Н-ф отражает крен плиты (ф) с изменением угла наклона равнодействующей нагрузки;

В серии испытаний гравитационно-свайной конструкции ее напряженно-деформированное состояние кроме вышеупомянутых графиков характеризуется

Таблица

Описание серий проведенных опытов

Схемы установки в сериях опытов

Число опытов

Нагрузка

Измеренные величины

Орта I: Гравитационный фундамент СГФ)

Р I

II

Р„»=64т Н—»lim

1) Горизонтальные перемещения свай и ш 1 ампа;

2) вертикальное перемещение штампа;

3) контактные напряжения на подошве штампа.

Серия 11: Свайный ростверк ССР) (4 сваи)

н

Рмах=0

Н—>lim

1) Горизонтальные перемещения свай и штампа;

2) давление грунта на сваи;

3) усилия в головах свай.

Серия 111-1 Гравитаннонпо-сваПный фундамент(4 сваа) Серия 111-1а ГСФ с шарннрно закрепленным!! сваями

Р„«=64т Н—»lim

1) Горизонтальные перемещения свий и штампа;

2) вертикальное перемещение штампа;

3) контактные напряжения на подошве штампа;

4) давление грунта на сваи;

5) усилия в головах свай.

Серия 111-2- ГСФ (3 шэрнирно закрепленные сван) Серия 111-2а: то же. с моыентпой нагрузкой Серия 111-26: то же. с водонасьпцснием грунта

р = 1 мах

=64(40)т Н—»lim

2)

Горизонтальные перемещения свай и штампа; вертикальное перемещение штампа; контактные напряжения на подошве штампа; давление грунта на сваи;

усилия в головах свай.

также следующими дополнительными зависимостями:

график Р,-Н дает представление о распределении горизонтальной нагрузки // между плитой и каждой из свай (Р,);

графики Р~и характеризуют изменение контактных напряжений на боковой поверхности свай (Р) в зависимости от нагрузки на сваю и, следовательно, от ее перемещений;

графики £/св-С/гр отражают горизонтальные перемещения массива грунта в характерных точках при смещениях модели, а также взаимные перемещения грунта и свай на разных уровнях по мере увеличения горизонтальной нагрузки.

3,5 ................

4

4.5 -

УУ,мм Зависимость средней осадки от нагрузки Рпри Н*0

5 10 15 20 25 30 Зависимость смещения и от нагрузки Н при РСОП51=64ТС

I 0 0.05 0,1 0,15

Зависимость наклона штампа от нагрузки Н при Рсог51=64 тс

уу мм Зависимость дополнительной осадки от горизонтальной нагрузки при Р СИ11р64 тс

------- —~— 1

--г-—*-____ -----—4

О 5 10 16 20 25 30 Кривые нелинейного деформирования Р-и (Н=уаг; Р»™ГМтс)

5 10 15 20 25 30 Кривые нелинейной деформируемости Р-и (Нчап 64 тс]

зосо

2500 2000 1500 1000 500 0

Р.кгс

тг*'1

-♦-И -Я-П -»-РЗ -Х-Р4

и,мм

0 5 10 15 20 25 30 Зависимость между перемещениями и усилиями на сваях при Рйоп.(364 тс

Рис.3. Результаты эксперимента серии Ш-1.

Поведение свайного ростверка характеризуется соответственно графиками Н- V, Рсв - Я, - {/.

Во всех опытах, включающих сваи, и особенно в сериях с тремя сваями большое внимание было обращено на величину и характер изменения отпора грунта по боковой поверхности свай, о чем свидетельствуют графики Р,—С/¡, связывающие давление грунта и перемещение сваи на данной глубине.

В процессе экспериментальных исследований всего было проведено 19 опытов, не считая методической серии. Из них 2 опыта - с моделью гравитационного фундамента, 15 - с моделью гравитационно-свайной конструкции и 2 - со свайным ростверком (см. табл.1).

В качестве примера приводится полный объём информации, полученной в каждом опыте и отражающей напряженно-деформированное состояние гравитационно-свайной конструкции модели (серия Ш-1)(см. рис.3).

При обработке результатов исследований и их обобщении отдельные «выскакивающие» показания приборов и измерения, полученные во время непредвиденных сбоев аппаратуры, были исключены из дальнейшего рассмотрения.

В опытах большое внимание уделялось обеспечению равномерной и постоянной плотности грунтового основания. Результаты контроля плотности с помощью динамического зондирования по периметру плиты приведены на

в,СМ

1N ударов

20 40 60 80 100 120 Характерные кривые пенетрации по 4 точкам (по периметру плиты)

Рис.4. Результаты динамического зондирования.

рисунке 4. По этим данным, с учетом тарировочных зависимостей для легкого зонда, а также по результатам стандартных сдвиговых испытаний образцов грунта, были приняты нормативные значения физико-механических характеристик основания у" - 1,66 т/м\ гр" = 36°, с" = 0,06 кг/см2.

Кроме того, образцы грунта были испытаны на сдвиговом приборе конструкции Крыжановского, характерной особенностью которого является возможность сдвига грунта в результате перемещений как верхней каретки, так и нижней. Возможности прибора значительно шире стандартных. Он позволяет помимо статических испытаний проводить исследования при повторных или знакопеременных нагрузках.

Сопоставительный анализ деформаций и несущей способности экспериментальной установки.

1. Анализируя осадки плиты в серии I и плиты в составе гравитационно-свайной модели (серия III) при действии вертикальной нагрузки (см. выше) можно отметить следующее: и в том, и в другом случае графики P-W носят практически линейный характер, что свидетельствует об отсутствии пластических деформаций при сравнительно небольших нормальных напряжениях сгСр тах— 1,67 кг/см2 и осадках 1Ут:а~ 5 :6 мм. При этих напряжениях грунт работает по существу в «упругой» стадии линейного деформирования (см. рис.5).

70 ' ! Р, Т;

- ГФ,серия I -ГСФ, серия 111-1

- ГСФ,серия III-2 .

- ГСФ .водонасыщ. грунт

W, мм

Рис.5. Зависимость осадки от вертикальной нагрузки при //=0.

Влияние свай на осадку плиты также практически не велико. Некоторое увеличение осадки в опытах 111 серии находится в пределах точности измерений и может быть вызвано технологическими особенностями укладки грунта в межсвайном пространстве.

В то же время незначительный разброс значений максимальных осадок а различных опытах косвенно может свидетельствовать о сравнительно постоянной плотности укладки грунтового основания. Некоторые расхождения, особенно на начальных этапах нагружения, являются следствием недостаточной степени выравнивания поверхности грунта, в первую очередь при наличии свай.

По результатам обработки графиков P-W получено расчетное значение деформационного параметра основания - модуля общей деформации Е. По разным опытам значения Е колеблются в пределах от 700 кг/см2 до 900 кг/см2. Особый интерес представляет сопоставительный анализ перемещений, и в первую очередь,- осадок штампа на грунтовом основании естественной влажности и в состоянии водонасыщения (рис.5). Несмотря на одинаковую первоначальную плотность сложения грунта, его деформативносгь в состоянии водонасыщения существенно выше, а модуль деформации составляет 240 кг/см2, изменяясь от 120 кг/см2 на начальных этапах до 360 кг/см2 в конце нагружения. Это явление, отмеченное еще в предыдущих исследованиях до настоящего времени не получило теоретического обоснования, нигде не

отражено в нормативной литературе, и в то же время имеет существенное значение в строительной гидротехнической практике.

2. При анализе результатов наибольшее внимание было уделено работе моделей под действием горизонтальных нагрузок. На рисунке 6 совмещены итоговые зависимости Н-1У для плиты - ГФ (серия I) и плиты со сваями - ГСФ (серия III).

Рис.6. Зависимость горизонтального смещения от горизонтальной нагрузки при Рсоп5^64тс.

Таким образом, можно заключить, что для конструкций платформ, допускающих определенные горизонтальные смещения, наличие свай в основании может существенно увеличить его несущую способность, которая, при этом, будет зависеть от их количества и расположения под гравитационной частью фундамента. При малых расчетных перемещениях наличие свай значительно повышает надежность фундамента и запас устойчивости. Степень влияния свай на несущую способность ГСФ и его деформативность будет также зависеть от соотношения деформационных жесткостей фундаментной плиты и свайной группы. Т.е. следует учитывать не только количество свай, но и их изгибную жесткость (диаметр и толщину стенок), глубину забивки и характер закрепления в плите.

3. В ходе испытания конструкций ГФ и ГСФ при горизонтальном нагружепии было качественно подтверждено (и получены соответствующие количественные значения) явление дополнительной осадки при горизонтальных смещениях (см. рис.7). На графиках Н-]Улоп отражена осадка плиты при постоянной вертикальной нагрузке по мере увеличения горизонтального пагружения и смещений, которая обычно не учитывается в существующих методах расчета и вызвана переупаковкой частиц грунта в сдвигаемом массиве. В опытах величина этой дополнительной осадки для ГФ оказалась соизмеримой с осадкой от вертикальной нагрузки. В тоже время для ГСФ серии III-1 при тех же смещениях она составила половину

первоначальной, что можно объяснить частичным зависанием плиты на свайных динамометрах.

Рис.7. Зависимость осадки от вертикальной и горизонтальной нагрузки,

4. Еще одной характерной особенностью работы фундаментных конструкций под действием комбинированной нагрузки, отмеченной в экспериментах, является их крен - даже при центральном вертикальном нагружении и приложении горизонтальной нагрузки практически без эксцентриситета (см. рисунок 8). Это явление, отмечавшееся и ранее, вызвано, в основном, переходом части грунтового массива перед плитой в предельное

Н,т

о г '_I_ ф.град

I 0 0,1 0,2 0,3 0,4 '

I_,_____. . ___________

Рис.8. Наклон плиты от действия горизонтальной нагрузки при Рсоп$1=64 тс.

состояние. Как видно из сопоставления графиков Н-ф для ГФ и ГСФ (серия III-1) крен последней конструкции несколько больше, так как на него влияют моменты в головной части свай, которые увеличиваются по мере повышения уровня горизонтального нагружения. В то же время при свободном закреплении свай (серия III-1а) и небольших начальных перемещениях крен для

ГФ и ГСФ значительно отличается. При эксцентрично приложенной нагрузке (Ш-2а) это явление выражено ещё более ярко.

Сравнительный анализ работы свай.

При проведении экспериментальных исследований основное внимание уделялось роли и эффективности применения свайной анкеровки в работе гравитационного фундамента на горизонтальную нагрузку. Па графиках Н~и (рис.9) сопоставлены на интегральном уровне работа свайной группы под фундаментной плитой в составе ГСФ (серия III-1) с той же группой из 4 свай

Рис.9. Сопоставительный анализ работы свай н плиты в различных сериях.

и такими же условиями их закрепления в головной части, но без вертикальной пригрузки поверхности грунта («одиночные сваи» в СР).

Вопреки существующим предположениям о существенном влиянии пригрузки грунта на несущую способность свай при их горизонтальном пагружешш в данной конструкции ГСФ этого не наблюдается. Более того, при начальных смещениях сваи в ГСФ сопротивляются сдвигу хуже, чем в СР, и лишь в состоянии, близком к предельному, они воспринимают большие нагрузки, чем в составе СР. Различия в работе свайной группы в целом при разных схемах испытаний незначительны, причем передние сваи под плитой практически совсем не сопротивляются, а задние работают лучше, чем «одиночные» (в составе СР) (см. далее).

Эти данные хорошо согласуются с общепринятой схемой работы грунтового основания гравитационного сооружения при его горизонтальном нагружении (см. рис.10). По мере нагружения в передней зоне образуется охватывающая глубинные слои грунта призма выпора, в пределах которой смещения частиц грунта практически равны перемещениям сооружения. В тыловой же части основания наблюдается плоский сдвиг плиты по поверхности основания, а смещения частиц грунта меньше, чем у плиты, и быстро затухают с глубиной. Таким образом, верхние слои грунта, окружающие переднюю сваю, имеют горизонтальные смещения, практически равные перемещениям плиты, а значит и перемещениям головы сваи.

Эпюры распределения горизонтальных смешений грунта по глубине

Рис.10. Схема обоснования различного характера работы свай в составе комбинированного фундамента.

Следовательно, у верхней части передней сваи нет возможности передать нагрузку на грунт. А поскольку основной вклад в работу свай на горизонтальную нагрузку вносят именно верхние слои грунта, то становится очевидным, почему передние сваи в ГСФ воспринимают значительно меньшие горизонтальные нагрузки, чем задние.

С точки зрения физической картины взаимодействия фундаментной плиты и свай через грунтовую среду этот факт объясняется следующим образом. При горизонтальных перемещениях плиты по ее подошве возникают касательные напряжения, которые распространяются вглубь сдвигаемого массива грунта и «толкают» переднюю сваю, верхняя часть которой находится в этом массиве. На задние (тыловые) сваи касательные напряжения практически не влияют. Однако массив грунта перед ними, пршруженный нормальными напряжениями под подошвой плиты, частично увлекается под действием этих касательных напряжений в направлении смещения плиты. Тем самым в определенной степени снижается его сопротивление перемещениям задних свай. Очевидно, что это ослабление зависит от соотношения нормальных а,, и касательных г напряжений, которое в предельном состоянии связано зависимостью г = <р при с=0.

На графиках рисунка 11 видна степень участия передних и задних свай в восприятии горизонтальных нагрузок под подошвой ГСФ (серия 111-1). Это качественное различие может быть решающим при выборе оптимальной схемы размещения свайного поля в основании гравитационно-свайных фундаментов платформ.

Анализ полученных результатов по сваям и условий проведения экспериментов позволяют отметить следующее:

При всех схемах нагружения модели передняя свая практически не работает в связи с тем, что большая её часть находится в пределах массива грунтового основания, подверженного действию касательных напряжений на

Р,тс

* передн. ~*ь-задн.

1 2,5

! 1,5

0,5

0

2

-О

Н,тс

0

5

10

15

20

25

Рис.11. Зависимость усилий на сваях от горизонтальной нагрузки при Рсопз1=64 тс.

его поверхности под подошвой плиты, практически в зоне предельного состояния по выпору грунта.

Задняя свая во всех опытах на начальных этапах нагружения воспринимает наибольшую нагрузку. Её «лидирующая» роль наблюдается в процессе всего цикла нагружения ГСФ горизонтальной силой без момента. Причем, как и в опытах серии 111-1 её сопротивление в несколько раз больше сопротивления передней сваи и примерно в два раза выше сопротивления средней. Эта же закономерность сохраняется в экспериментах с водонасыщенным грунтом. Снижение сопротивляемости центральной сваи вызвано частичным влиянием на нее грунтового массива, находящегося под воздействием касательных напряжений, возникающих при сдвиговых перемещениях плиты, т.е. уменьшением относительных перемещений сваи и грунта перед ней.

При воздействии на ГСФ моментной нагрузки (повышение точки приложения к плите горизонтальной нагрузки) картина сопротивления свайных элементов качественно меняется. По мере увеличения опрокидывающего момента роль центральной с паи в восприятии горизонтальных нагрузок повышается, и сё сопротивление оказывается больше, чем сопротивление задней сваи. Объяснение этому явлению находится в физической картине перераспределения нормальных напряжений под подошвой плиты, вызванного действием момента. Это перераспределение вызывает уменьшение пригрузки в районе задней сваи и увеличение в районе передней и центральной свай. На переднюю сваю это никак не сказывается, так как грунт здесь уже находится в состоянии, близком к предельному.

Сопротивление задних свай горизонтальной нагрузке в ГСФ при действии момента на сопоставимых этапах перемещений почти в два раза меньше, чем при горизонтальном нагружения без момента. Вероятное объяснение этому - разгрузка тыловой зоны под плитой и, следовательно, задних свай, а также передача части нормальных напряжений под передним краем плиты на сдвигаемый массив грунта, практически не сопротивляющийся горизонтальным нагрузкам.

Анализ кривых нелинейного деформирования.

Качественный характер изменения кривых нелинейного деформирования Р-11 для передних и задних свай ГСФ и одиночной сваи (в составе свайного ростверка) на двух уровнях по глубине (0,15 м и 0,45 м), полученных в экспериментах серии III-1, представлен на рисунке 12. При анализе полученных результатов отмечено принципиальное отличие зависимостей Р-11 для свай в составе ГСФ и в составе ростверка. Благодаря пригрузке поверхности грунта

Рис. 12. Характер зависимостей Р-11 (серия Ш-1).

плитой криволинейная зависимость Р-1/ для свободной сваи трансформировалась в прямолинейную. При этом сопротивление грунта горизонтальным перемещениям задних свай ГСФ оказалось больше, чем одиночных, а передних - значительно меньше.

Учитывая важность установления расчетных значений, относящихся к серии экспериментов Ш-2, основное внимание было обращено на измерение перемещений свай в местах установки мессдоз. Для этого наклон свай измерялся в двух точках - по верху консолей, жестко закрепленных на сваях, и в точке крепления свай к плите. Результаты этих измерений позволили достаточно надежно определить точку поворота свай на каждом этапе нагружения и, следовательно, величину перемещения мессдоз. Полученные при этом уточненные зависимости Р-11 для свай, расположенных по краям плиты и в середине, а также для двух уровней по глубине приведены на рисунке 13 (расположение свай - см. табл.1).

Анализируя полученные графики, необходимо отметить следующее: на начальных этапах горизонтального нагружения, при перемещении свай до 6-8 мм, во всех случаях кривые нелинейного деформирования Р-11 изменяются практически линейно;

их угол наклона уменьшается по мере приближения к передней грани плиты;

грунт перед передними сваями практически не сопротивляется

перемещению свай;

по мере увеличения горизонтальной нагрузки и вызванного ею опрокидывающего момента кривые Р-11 искривляются для задней сваи в

10

.Ь = 0,45 м -И=0,15 м

4 8 12 16

Смещение задней сваи (среднее)

I

и, мм

20

Р.КГС/СМ2

10 8 6 ;

2 О

10 г I

I

я !

.11 = 0,45 м -1-1 = 0,15 м

8 12 16 20 Смещение центральной сваи (среднее)

Р,кгс/см

и, мм

28

0 45 м 0,15 м

12 16 20 24 28 32 Смещение передней сваи (среднее)

! и.мм

36

Рис.13. Характер зависимостей Р-Ц(серия П1-2).

сторону уменьшения угла их наклона, для центральной - в сторону увеличения;

несмотря на потерю общей устойчивости ГСФ при глубинном сдвиге, ни в одной точке грунта на контакте со сваями не было достигнуто предельного состояния.

В пятой главе представлены рекомендации по расчёту и проектированию гравитационно-свайных фундаментов. Основные положения рекомендуемой методики расчета ГСФ сводятся к следующему:

1. В основу расчета закладываются разработанные и апробированные методы расчёта гравитационных и свайных конструкций (см. выше) с внесением в них изменений по результатам экспериментов.

2. Для расчёта гравитационного элемента используется программа А.Ф.Лунина «Гравитационное основание», разработанная на основе двухслойной контактной упругопластической модели грунта (см. выше), использующая стандартные характеристики грунта основания и позволяющая учесть следующее:

развитие напряженно-деформированного состояния под плитой по мере приложения к ней нагрузок;

величины вертикальных и горизонтальных перемещений, возникающих от соответствующих усилий и момента.

3. Для расчёта свайных элементов используется программа «Свайное основание», в основе которой лежит методика кривых нелинейного деформирования Р-Н (см. выше) и учитывающая следующее:

сопротивление свай как вертикальным, так и горизонтальным нагрузкам; напряженно-деформированное состояние грунта в околосвайном пространстве в зависимости от степени пригрузки поверхности основания;

жесткостные и геометрические параметры сваи. Совместный пошаговый расчёт плиты и свай с учетом расположения свай под плитой и их количества.

В качестве примера работоспособности вышеупомянутых программ на рисунке 14 приведены результаты расчета одной из серий опытов (см. ниже) с ГСФ. Видно хорошее совпадение расчетных и опытных графиков (приведены основные зависимости «горизонтальная нагрузка Н— горизонтальное смещение плиты и», «Я — дополнительная осадка плиты РГД0П», «// - крен плиты <р», «вертикальная нагрузка Р - осадка IV» и кривые нелинейного деформирования Р-Н для заданного расположения свай под плитой).

Использование вышеизложенных методик в расчете ГСФ требует определенного критического анализа. Очевидным следует признать требование максимального использования сопротивляемости горизонтальным нагрузкам каждой из составных частей комбинированного фундамента. Как показали проведенные опыты, наличие свай под плитой может приводить (в той или иной степени) к уменьшению се горизонтальной сопротивляемости - сваи частично разрушают грунт, находящийся в околосвайном пространстве. Минимизация этого эффекта может быть достигнута соответствующим расположением свай под подошвой плиты.

|-эадн.са (опьл)

I— — центр се (опьт) - - - - перпд св (очыт)

; --мди се (расчет)

----цвктр СБ (расчет)

перед св (расчет)

Рис. 14. Сопоставление расчетных зависимостей и результатов опыта с ГСФ.

В свою очередь, влияние плиты на сваи может быть как положительным (увеличение сопротивляемости), так и отрицательным. Сваи, расположенные в области формирования призмы выпора воспринимают значительно меньшие горизонтальные усилия в отличие от свай, находящихся в районе тыловой и центральной грани. Как отмечалось ранее, оптимальными для использования в составе ГСФ следует признать короткие жесткие сваи, воспринимающие только горизонтальные и моментные усилия, т.к. такой способ крепления свай позволяет максимально использовать вес плиты при восприятии сдвигающих нагрузок от льда. Кроме этого, расположение свай в составе комбинированного фундамента необходимо назначать исходя из того, что расстояние между ними не должно быть меньше семи диаметров, т.к. в противном случае на работу свайной части накладывается отрицательное взаимовлияние свай.

Для расчета сваи важно правильно задать граничные условия на ее конце. При расчете длинных гибких свай одним из этих условий является равенство нулю угла наклона концевого сечения: (рк = 0. Однако, для коротких жестких свай это условие становится неприемлемым. Очевидно, что в данном случае необходимо использовать требование равенства нулю поперечной силы в концевом сечении: (),, = 0, тем более, что оно автоматически приводит к равенству суммарного отпора приложенной горизонтальной силе, в отличие от условия <рк = 0, когда результатом расчета является некоторая сила, которая не уравновешивается отпором грунта. Условие ()к = 0 влечет за собой равенство реактивного отпора грунта приложенному горизонтальному усилию в том случае, если по торцу сваи не возникает горизонтальной силы. Поскольку на

Рис.15. Блок-схема расчета ГСФ ледостойких платформ на статические нагрузки.

сваи в ГСФ вертикальное усилие не передается, а сама свая достаточно короткая, то торцевое усилие практически отсутствует.

Расчетная схема для свай в ГСФ может быть представлена таким же образом, как и одиночных - необходимо только соответствующим образом задать кривые нелинейного деформирования «Р-Ш, которые помимо всего прочего, будут также зависеть от расположения свай (у тыловой, передней грани или в центре плиты) и уровня нормальных и касательных напряжений на

контакте «плита - грунт», изменяющихся в процессе нагружсния фундамента.

При этом влияние плиты на сваи учитывается путём корректировки кривых «P-U» следующим образом:

увеличивается значение предельного давления на сваю Рпрсл; в связи с изменением характера давления грунта коэффициент активного давления ^заменяется на коэффициент давления покоя /.„; фактическое перемещение сваи определяется разностью перемещений собственно сваи и близлежащего грунта: u^u^-iir-p.

С учетом изложенных основных положений алгоритм расчета ГСФ ледостойких платформ на статические нагрузки может быть сведен к следующей схеме (см. рис. 15):

1. На основании геологических изысканий определяются характеристики грунта в месте установки платформы.

2. Исходя из типа конструкции платформы в целом, а также ira основании гидрологических и метеорологических наблюдений определяются нагрузки на ГСФ и их расчетные величины. Задаются расчетные параметры ГСФ (жесткость, вес и геометрия его элементов).

3. Задаются граничные условия для составных элементов ГСФ (см. выше).

4. В соответствии с историей пагружения основания, вплоть до потери грунтовым основанием несущей способности, на основе контактной упруго-пластической модели фунта проводится пошаговый расчет плиты без свай - результатом является зависимость «горизонтальное смещение плиты - угол наклона плиты».

5. В зависимости от заданного расположении свай и от уровня нормальных и касательных напряжений на поверхности грунтового основания назначаются кривые нелинейного деформирования «P-U» для каждой сваи в составе ГСФ на данной ступени нафужения.

6. Проводится расчет свайной фуппы на полученную при расчете плиты совокупность горизонтальных перемещений и углов поворота плиты, рассматриваемой в данном случае как ростверк.

7. Суммирование реакций плиты и свайной фуппы при одинаковых смещениях и соответствующих углах поворота позволит получить интефальпые зависимости «нагрузка-перемещение» для ГСФ от первых ступеней нафужения до потери основанием несущей способности.

Рекомендации но конструированию комбинированных фундаментов ледостойких платформ.

На основании выполненных исследований можно сформулировать следующие рекомендации, которые следует учитывать при проектировании ГСФ ледостойких платформ:

1. Для максимального использования сил гравитации и минимизации затрат на погружение свай они должны быть относительно короткими и жесткими, а их крепление с плитой следует выполнять таким образом, чтобы сваи не воспринимали вертикальную нафузку. При этом длина

свай должна быть соизмерима с глубиной сдвигаемой толщи грунта в зоне установки свай.

2. С целью предотвращения отрицательного влияния свай друг на друга расстояние между ними должно быть не менее семи диаметров.

3. В общем случае сваи следует располагать в центральной части фундаментной плиты. Однако, в случаях, когда известно преобладающее направление действия ледовой нагрузки, анкерующие сваи следует устанавливать преимущественно на площади той половины фундамента, со стороны которой ожидается ледовая нагрузка, поскольку именно такое их расположение дает наибольший эффект в повышении горизонтальной сопротивляемости конструкции.

4. Так как расположение свай оказывает большое влияние на их работу, то при реальном проектировании конкретных ГСФ следует помимо расчетных исследований проводить экспериментальные проработки основных вариантов установки свай, поскольку это может иметь значительный экономический эффект.

5. При проектировании гравитационно-свайного фундамента платформы или иного сооружения следует производить деформационный расчет, учитывая возможность горизонтальных перемещений, если таковые допускаются.

6. В тех случаях, когда перемещения должны быть ограничены по тем или иным соображениям, эффективность применения свай может быть оценена с позиций повышения надежности фундамента в отношении его устойчивости (как отношение несущей способности в предельном состоянии к расчетным горизонтальным нагрузкам при заданных перемещениях).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с целями и задачами выполненной диссертационной

работы, ее результаты могут быть сформулированы следующим образом:

1. Как показывает накопленный опыт морской добычи полезных ископаемых, одним из наиболее вероятных способов освоения нефтяных и

/ газовых месторождений на континентальном шельфе замерзающих морей РФ, характеризуемых относительно небольшими (до 30-40 м) глубинами, может стать строительство ледостойких платформ гравитационно-свайного типа, при проектировании которых должны учитываться все особенности их работы — сложный характер силового воздействия, нелинейность работы грунта, водонасыщенность основания и др.

2. В результате анализа существующих методов расчета гравитационных фундаментов с дополнительной анкеровкой на действие горизонтальной нагрузки установлено, что к настоящему времени отсутствуют практические рекомендации, позволяющие учесть все указанные особенности работы ЛГСП в реальных условиях. Для разработки рекомендаций но расчету и конструированию фундаментов платформ

такого типа были проведены экспериментальные и теоретические исследования работы системы «фундамент гравитационно-свайного сооружения - грунтовое основание».

3. Отработана методика крупномасштабных экспериментов по изучению работы оснований 1равитационно-свайных сооружений и обеспечен их комплексный характер, заключающийся в исследовании нагрузок и перемещений системы «фундамент-основание», что потребовало применения уникальной опытной установки.

4. Полученные результаты исследований конструкции фундамента гравитационно-свайного типа позволили установить физическую картину его работы в грунтах различной влажности, получить необходимые параметры для расчета взаимовлияния составных элементов и другие данные для разработки и апробации метода расчета.

5. Исследование различных модификаций модели фундамента дало необходимый материал для разработки рекомендаций по оптимизации параметров свайного поля, жесткости, условий закрепления и расположения свай под фундаментной плитой, необходимых при проектировании подобных конструкций в реальных условиях.

6. Выполненные расчетно-теоретические исследования позволили разработать основные принципы проектирования оснований ледостойких гравитационно-свайных платформ на совместное действие внешних силовых факторов в условиях нелинейной работы грунта, алгоритм их расчета и сформулировать методы учета взаимного влияния плиты и свай.

Результаты работы были представлены на IV международной

конференции «ОСВОЕНИЕ ШЕЛЬФА АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ РОССИИ»

RAO-99 (Санкт-Пегербург, Россия, 29 июня-2 июля 1999 г.).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА

1) Взаимодействие морских нефтегазопромысловых сооружений гравитационно-свайного типа с грунтами основания: Сб. докл. IV международной конференции «ОСВОЕНИЕ ШЕЛЬФА АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ РОССИИ» RAO-99. - Санкт-Петербург, Россия, 29 июня - 2 июля 1999.

2) Manuals of 10th International Offshore and Polar Engineering Conference. Topic 12. Sheraton Seattle, Seattle, USA, May 28 - June 2, 2000. (prepared for print)

3) Сборник научных трудов кафедры «Водное хозяйство и морские порты» Московского государственного строительного университета. - М.: МГСУ, 2000. (готовится к печати)

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ГРАВИТАЦИОННОГО ТИПА С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ АНКЕРОВКОЙ

ЗАГЛУБЛЕННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ОСНОВАНИЙ

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ.

2.1 Фундаменты гравитационного типа.

2.1.1 Основные положения нормативных документов и рекомендации по расчету гравитационных оснований.

2.1.2 Основные принципы расчета взаимодействия фундаментов гравитационных платформ с грунтом основания.

2.2 Расчет свайных фундаментов.

2.2.1 Основные положения нормативных документов и рекомендации по расчету свайных фундаментов.

2.2.2 Особенности взаимодействия свай и свайных кустов с грунтом основания.

2.2.3 Расчет одиночных свай на горизонтальные и комбинированные нагрузки.

2.2.4 Расчет свайных групп.

2.3 Предпосылки к расчету гравитационно-свайных фундаментов.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФУНДАМЕНТОВ МОРСКИХ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

С ГРУНТОМ ОСНОВАНИЯ.

3.1 Фундаменты гравитационных сооружений.

3.2 Фундаменты свайных сооружений.

3.2.1 Расчетные параметры свай в несвязных грунтах.

3.2.2 Особенности расчета свай в водонасыщенных песчаных грунтах.

3.3 Гравитационно-свайные фундаменты (ГСФ).

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

РАБОТЫ ГРАВИТАЦИОННО-СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА НА СТАТИЧЕСКИЕ

НАГРУЗКИ.

4.1 Цель экспериментальных исследований.

4.2 Основы методики экспериментальных исследований.

4.3 Оснащение экспериментальной установки.

4.4 Методика проведения экспериментов.

4.5 Результаты исследований.

4.6 Анализ результатов исследований.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ

ГРАВИТАЦИОННО-СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ.

5.1 Предпосылки к созданию метода расчета комбинированных фундаментов.

5.2 Основные положения расчета гравитационно-свайных оснований.

5.3 Рекомендации по конструированию комбинированных фундаментов ледостойких платформ.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5.

Начиная с 1989 г., начался спад добычи углеводородов на суше в связи с расформированием прежней системы управления народным хозяйством и отставанием в создании новой рыночной системы управления. Кроме этого в связи с распадом СССР создалась неблагоприятная обстановка в области нефтяного и газового машиностроения. В Азербайджане осталось около 80% всего производства нефтедобывающего оборудования, а на Украине - основное производство труб. Старение основных производственных фондов нефтедобывающего комплекса, резкое снижение объемов поисково-разведочных работ (ПРР), истощение и обводнение разрабатываемых месторождений также являются определяющими причинами падения добычи углеводородов. Доля высокопродуктивных разведанных запасов сырья снизилась за последние 30 лет с 90% до 51%, а выработаны они уже более чем на 60%. Эта тенденция хорошо видна и в Западной Сибири, где доля запасов нефти с дебитами новых скважин более 10 тонн в сутки уменьшилась с 98% до 55% за те же 30 лет. Ухудшение структуры запасов привело к снижению среднего дебита новых скважин до 15,1 т/сут в 1997 г. против 58 т/сут в 1975 г., а по Западной Сибири - 16,5 т/сут против 160 т/сут соответственно.

Сложившееся положение с качеством сырьевой базы потребовало значительного увеличения объемов буровых работ и капитальных вложений на создание новых мощностей для компенсации падения добычи углеводородов и поддержания всей системы в работоспособном состоянии. В условиях резкого снижения дебитов скважин для создания одинаковых мощностей требуется в 2-3 раза больше скважин. Однако, ввод менее продуктивных скважин с быстропадающей добычей уже не обеспечивает роста добычи. Учитывая степень изученности нефтегазоносных регионов (Западная Сибирь, Восточная Сибирь, Якутия, Прикаспийская впадина, Тимано-Печорская провинция и др.), а также сложившуюся тенденцию замедленного перевода неразведанных ресурсов в промышленные запасы можно прогнозировать дальнейшее ухудшение их структуры.

Одной из главных альтернатив выхода из сложившейся тяжелой ситуации является освоение углеводородных запасов континентального шельфа РФ. Подтверждением такого вывода являются исключительно благоприятный геологический прогноз, успешная конкуренция по экономическим показателям крупных высокодебитных морских месторождений.

Освоение континентального шельфа, наряду с решением чисто энергетических задач, будет способствовать развитию инфраструктуры районов Арктического побережья.

Российская Федерация обладает самым обширным в мире шельфом. Наиболее перспективными районами являются Арктические и Дальневосточные моря, на долю которых приходится около 95% прогнозных запасов углеводородов. Только на шельфы Баренцева, Карского и Охотского морей РФ приходится потенциальных извлекаемых ресурсов нефти и конденсата 8,6 млрд.т и балансовых ресурсов свободного газа 44 трлн.м . Основная часть этих ресурсов сосредоточена в недрах шельфа арктических морей (табл.1). Высокая оценка перспектив нефтегазоносности континентального шельфа России, проведение ПРР на первом наиболее эффективном этапе и положительные результаты геологоразведочных работ (ГРР), полученные главным образом на шельфах Западной Арктики и о. Сахалин, указывают на благоприятные условия для поиска, разведки и подготовки к промышленной эксплуатации новых крупных морских месторождений. За последние 12-15 лет на шельфе страны открыто 25 месторождений нефти и газа, среди которых ряд крупных и уникальных по запасам месторождений нефти и газа на шельфе Охотского, Баренцева и Карского морей. Запасы и ресурсы нефти и газа по ряду месторождений, выявленных на шельфе морей России приведены в таблице 2.

Как показывают результаты предварительных проработок, для районов освоения шельфа замерзающих морей, отличающихся относительно небольшими глубинами (до 30-40 м), одним из наиболее предпочтительных вариантов разработки месторождений являются именно ледостойкие

Таблица 1

Состояние и структура НСР УВ в недрах шельфа арктических морей России на 1.01.1997 г.

Шельфы Перспективная площадь (тыс.км2) Начальные суммарные ресурсы (НСР) Разведанные запасы нефть (млн.т) конд. (млн.т) св. газ (млрд.м3) раст. газ (млрд.м3) нефть (млн.т) конд. (млн.т) св. газ (млрд.м3) раст. газ (млрд.м3)

Арктических морен 2893,3 30882 4072 67705 3917 540.7 57.9 5126.3 28.5

9545 2666 56479 1182 148,1 41,6 5126,3 6,9 в той числе:

Баренцева (вост. 735,9 2865 367 21485 385 31 3205.4

часть) 860 270 17086 115 27 3205,4

Печорского 132,3 6407 208 2477 682 457.0 41 73.8 Ш

2078 119 2106 230 131,9 2Д 73,8 4,0

Карского 661,9 11610 2397 36138 1850 83.7 22.8 1847.1 14.9

3103 1565 31188 480 16,2 12,5 1847,1 2,9 в т.ч. Обская и 89,4 810 493 6279 90 83.7 19 16.6 14.9

Тазовская губы 284 319 5400 30 16,2 2,3 16,6 2,9

Оч

Таблица 2

Запасы и ресурсы нефти и газа по месторождениям на шельфе России по состоянию на 01.01.98 г.)

Название моря Месторождение Тип месторождения Запасы (нефть - млн. т, газ - млрд. м3) Примечание геологические извлекаемые нефть газ нефть

1 2 .3 4 5 6 7

Баренцево море Штокмановское ГК - 3205.4 - Запасы утверждены ГКЗ РФ

Лудловское Г - 211.2 -

Мурманское Г - - - Запасы забалансовые 120,6 млрдм*

Сев.-Кильдинское Г - 15.6 - Прогнозируемые ресурсы газа СЗ-26.1 млрд.м'3

Ледовое Г - 422.1 -

Печорское море Приразломное Н 294.9 - 83.2 Запасы утверждены ГКЗ РФ

Сев.-Гуляевское НГК 37.9 51.8 11.4

Варандей-море Н 124.1 37.2 Прогнозируемые ресурсы нефти (баланс/извл.) СЗ-119.9/36.0 газа СЗ - 5.3 млрд.м3

Медынское море Н 369.6 71.8

Карское море Русановское ГК 779.0 Потенциальные ресурсы категории СЗ - 3348.3 млрдм3

Ленинградское Г - 1051.6 - Прогнозируемые ресурсы газа СЗ- 3065.7 млрдм3

Продолжение табл. 2

1 2 3 4 5 6 7

Охотское море Одопту-море НГК 168.5 84.3 42.5 Запасы утверждены ГКЗ РФ

Чайво НГК 88.0 140.5 19.5 Запасы утверждены ГКЗ РФ

Пильтун-Астохское НГК 357.6 65.5 80.2

Лунское НГК 51.9 384.1 7.8 Запасы утверждены ГКЗ РФ

Киринское ГН - 75.4 -

Венинское Г - 1.5 -

Японское море (Татарский пролив) Изыльметьевское Г - 4.6 -

Каспийское море (Дагестанский сектор) Инчхе-море НГК 15.5 13.8 8.0

Балтийское море (Калининградский шельф) Кравцовское(Д-6) Н 20.6 - 8.2

Калининградское (С-9) Н 1.4 0.5 В консервации

Азовское море (Краснодарский шельф) Бейсгусугское Г - 9.2 - В эксплуатации с 1971 года.

Прибрежное ГК - 10.0 -

Октябрьское г - 11.3 - В консервации

Западно-Бейсугуское Г Запасы забалансовые 2.6 млрдм3 оо

Рис. 1. Конструкции нефтегазопромысловых сооружений гравитационно-свайного типа: а, б - ледостойкие погружные металлические платформы на свайном основании (до 30 м); в - ГИО со свайной анкеровкой (до 10 м); г, е, ж - ГИО с ограждением в виде моноблока (г) и собираемым из кольцевых элементов (е, ж) (20.40 м); д - ГСП с заглубленными стенками (40. .60 м) (по [1]). гравитационно-свайные платформы (ЛГСП), надежность работы которых в значительной степени зависит от характера их взаимодействия с грунтом основания. В отличие от наземных и береговых сооружений, поведение оснований морских гравитационно-свайных платформ будет определяться целым комплексом специфических факторов, среди которых основными являются: сложный характер силового воздействия, включающий значительные по величине вертикальные, горизонтальные и моментные нагрузки; развитие перемещений сооружения, допускаемых условиями эксплуатации, при которых ярко проявляются нелинейные свойства грунта; заполнение пор грунта водой, отражающееся на поведении основания; ярко выраженный пространственный характер деформирования сооружения, обусловленный формой фундамента и, в большинстве случаев, отсутствием преимущественного направления действия горизонтальной нагрузки.

В связи с этим на рисунке 1 представлены возможные конструкции нефтегазопромысловых сооружений гравитационно-свайного типа для бурения и эксплуатации скважин на замерзающих морях (в скобках указана глубина моря, на которой эксплуатация данного типа сооружения наиболее экономически эффективна).

Принятые в нормативных документах (2, 3, 4) методы расчета стабилизированных перемещений сооружений не позволяют в полной мере учесть специфику работы гравитационно-свайных оснований морских нефтегазопромысловых гидротехнических сооружений (МНГС) и поэтому не могут быть применены при проектировании весьма ответственных сооружений континентального шельфа. Перечисленные обстоятельства и обуславливают, в основном, актуальность предпринятого исследования.

Целью диссертационной работы являлась разработка рекомендаций по проектированию оснований ледостойких гравитационно-свайных платформ на совместное действие внешних силовых факторов в условиях нелинейной работы грунта, отражающей, в необходимой мере, специфику подобных сооружений. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. С помощью критического анализа натурных данных, ранее проведенных опытов, существующих конструкций фундаментов гравитационного типа и методов их расчета определить направления экспериментальных и теоретических исследований.

2. Осуществить экспериментальные исследования поведения системы «фундамент гравитационно-свайного сооружения - грунтовое основание» в условиях, характерных для ЛГСП.

3. Отработать методику крупномасштабных экспериментов по изучению работы оснований гравитационно-свайных сооружений и обеспечить их комплексный характер, заключающийся в исследовании напряжений на контакте конструкции и грунтового массива и внутри него, а также нагрузок и перемещений системы «фундамент-основание», что потребовало применения уникальной опытной установки.

4. С учетом существующих методов расчета и на основе экспериментальных данных разработать рекомендации по расчету фундаментов ледостойких гравитационно-свайных платформ. Новизна выполненной работы заключается в следующем:

1. Проведенные комплексные исследования впервые позволили оценить напряженно-деформированное состояние системы «гравитационно-свайное сооружение - грунтовое основание» в условиях работы, характерных для ледостойких платформ.

2. По результатам выполненных при непосредственном участии автора крупномасштабных экспериментальных исследований впервые установлены: физическая картина процесса взаимодействия гравитационно-свайного сооружения с грунтом, начиная с первых этапов нагружения, вплоть до потери основанием несущей способности, определены основные закономерности этого процесса и причины, их обуславливающие; необходимость учета влияния полного водонасыщения грунтового основания на его деформативность в зависимости от коэффициента пористости грунта; оптимальные условия расположения свай в составе гравитационно-свайного сооружения, рациональные способы их закрепления в теле платформы.

3. В теоретическом плане автором разработана прикладная методика статического расчета оснований ледостойких гравитационно-свайных платформ, позволяющая: отразить в расчете влияние основных факторов, определяющих работу основания (комплексное воздействие нагрузок и последовательность их приложения, водонасыщение грунтового основания и т.д.); проследить весь путь деформирования грунтового основания, начиная с и Л первых ступеней нагрузки, вплоть до потери им несущей способности, получать в ходе расчета информацию о распределении усилий между подошвой плиты фундамента и отдельными составляющими свайного поля на данной ступени нагружения. Результаты исследований имеют практическое значение:

1. Даны рекомендации и установлены зависимости по определению деформационно-прочностных параметров, необходимых для расчета гидротехнических сооружений гравитационно-свайного типа по разработанной методике.

2. Предложены рекомендации по расчету напряженно-деформированного состояния основании ледостоиких гравитационно-сваиных платформ, отражающие специфические условия их работы.

3. Внесены предложения по конструированию как свайной части, так и фундамента в целом.

На защиту выносятся результаты подготовленных и выполненных при непосредственном участии автора экспериментальных исследований поведения системы «гравитационно-свайное сооружение - грунтовое основание» для условий работы ЛГСП и рекомендации по методике расчета оснований этих сооружений.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5.

1) Расчет ГСФ должен базироваться на крупномасштабных экспериментальных исследованиях, т.к. расчет по МКЭ является достаточно сложным и дорогим.

2) При расчете ГСФ целесообразно проводить раздельный расчет: гравитационная часть - по методу на основе контактной упругопластической модели грунта; свайная часть - по методу кривых нелинейного деформирования «Р~и».

3) Оптимальными в составе ГСФ являются жесткие сваи, расположенные в центральной части фундамента на расстоянии не менее семи диаметров друг от друга и не воспринимающие вертикальные усилия.

190

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В соответствии с целями и задачами выполненной диссертационной работы, ее результаты могут быть сформулированы следующим образом:

1. Как показывает накопленный опыт морской добычи полезных ископаемых, одним из наиболее вероятных способов освоения нефтяных и газовых месторождений на континентальном шельфе замерзающих морей РФ, характеризуемых относительно небольшими (до 30-40 м) глубинами, может стать строительство ледостойких платформ гравитационно-свайного типа, при проектировании которых должны учитываться все особенности их работы -сложный характер силового воздействия, нелинейность работы грунта, водонасыщенность основания и др.

2. В результате анализа существующих методов расчета гравитационных фундаментов с дополнительной анкеровкой на действие горизонтальной нагрузки установлено, что к настоящему времени отсутствовали практические рекомендации, позволяющие учесть все указанные особенности работы ЛГСП в реальных условиях. Для разработки рекомендаций по расчету и конструированию фундаментов платформ такого типа были проведены экспериментальные и теоретические исследования работы системы «фундамент гравитационно-свайного сооружения - грунтовое основание».

3. Отработана методика крупномасштабных экспериментов по изучению работы оснований гравитационно-свайных сооружений и обеспечен их комплексный характер, заключающийся в исследовании нагрузок и перемещений системы «фундамент-основание», что потребовало применения уникальной опытной установки.

4. Полученные результаты исследований конструкции фундамента гравитационно-свайного типа позволили установить физическую картину его работы в грунтах различной влажности, получить необходимые параметры для расчета взаимовлияния составных элементов и другие данные для разработки и апробации метода расчета.

5. Исследование различных модификаций модели фундамента дало необходимый материал для разработки рекомендаций по оптимизации параметров свайного поля, жесткости, условий закрепления и расположения свай под фундаментной плитой, необходимых при проектировании подобных конструкций в реальных условиях.

6. Выполненные расчетно-теоретические исследования позволили разработать основные принципы проектирования оснований ледостойких гравитационно-свайных платформ на совместное действие внешних силовых факторов в условиях нелинейной работы грунта, алгоритм их расчета и сформулировать методы учета взаимного влияния плиты и свай.

1. Симаков Г.В., Шхинек К.Н., Смелов В.А., Марченко Д.В., Храпатый Н.Г. Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе. -Д.: Судостроение, 1989.

2. СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

3. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.

4. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.- 48 с.

5. Замарин Е.А., Фандеев В.В. Гидротехнические сооружения. 5-е изд. -М.: Колос, 1965.

6. Михайлов A.B., Левачев С.Н. Водные пути и порты. М.: Высшая школа, 1982.

7. Смирнов Г.Н., Горюнов Б.Ф., Курлович Е.В., Левачев С.Н., Сидорова А.Г., Корчагин Е.А. Порты и портовые сооружения. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1993.

8. Михайлов A.B. Судоходные шлюзы. М.: Транспорт, 1966.

9. Мирзоев Д.А. Нефтегазопромысловые ледостойкие сооружения мелководного шельфа.'-М.: ВНИИОЭНГ, 1992.

10. Малышев М.В. Прочность грунтов и устойчивость оснований сооружений. М.: 1-е изд. - 1980; 2-е изд., перераб. и доп., Стройиздат, 1994.

11. Доусон Т. Проектирование сооружений морского шельфа. Л.: Судостроение, 1986.

12. Розин Л.А. Расчет гидротехнических сооружений на ЭЦВМ. Метод конечных элементов. Л., 1971.

13. Ухов С.Б. Расчет сооружений и оснований методом конечных элементов. -М.МИСИ, 1973.

14. Лунин А.Ф. Взаимодействие морских нефтегазопромысловых гидротехнических сооружений гравитационного типа с грунтовым основанием: Диссертация на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М., 1988. -222 с.

15. Власов В.З., Леонтьев H.H. Плиты, балки и оболочки на упругом основании. -М.: ГИФМЛ, 1960.

16. Пастернак П.Л. Основы нового метода расчета фундаментов на упругом основании при помощи двух коэффициентов постели. М.: Госстройиздат, 1960.

17. Руководство по проектированию свайных фундаментов. М.: Стройиздат, 1980.

18. Опыт проектирования и строительства фундаментов, в том числе свайных, стационарных платформ для разведки и добычи нефти и газа на континентальном шельфе при глубинах до 200 м/ ГПИ Фундаментпроект, НИИОСП.-М.: 1982.

19. Временные указания по расчету трубчатых железобетонных свай диаметром 0,8 < D < 1,6 м на вертикальные и горизонтальные нагрузки. МСН 171-71/ММСС СССР М.: 1971.

20. Курилло C.B. Расчет свайных групп в основании морских нефтегазопромысловых сооружений. Автореф. дисс. на соиск. ученой степени канд. техн. наук/МИСИ-М.: 1984.

21. Буслов A.C. Исследование работы свай на горизонтальную нагрузку и влияние "кустового эффекта" в связных грунтах. Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. Хабаровск: 1969.

22. Голубков В.Н. Несущая способность свайных оснований. М.: Стройиздат, 1950.

23. Миронов В.В. О методе расчета свай на горизонтальные нагрузки. -Основания, фундаменты и механика грунтов, 1971, №3.

24. Кезди А. Несущая способность свай. Науч.-тех. бюл. Основания и фундаменты, 1957, №20.

25. Горбунов-Посадов М.И., Маликова Т.А. Расчет конструкций на упругом основании. М.: Стройиздат, 1973.

26. Колесников Ю.М. Исследование и расчет свай на совместное воздействие внешних нагрузок с учетом нелинейной деформируемости оснований. -РНТС. Нефтепромысловое строительство, 1980, вып.2.

27. Ильичев В.А., Монголов Ю.В., Шаевич В.М. Свайные фундаменты в сейсмических районах. М.: Стройиздат, 1983.

28. Левачев С.Н., Федоровский В.Г., Колесников Ю.М. и др. Расчет свайных оснований гидротехнических сооружений. (Б-ка гидротехника и гидроэнергетика; Вып. 86) -М.: Энергоатомиздат, 1986, 136 с.

29. Горбунов-Посадов М.И. Узловые вопросы расчета оснований и опирающихся на них конструкций в свете современного состояния механики грунтов/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1982. -№4. - С.25-27

30. Мурзенко Ю.П. Результаты экспериментальных исследований характера распределения нормальных контактных напряжений по подошве жестких фундаментов на песчаном основании/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1965. - №2.

31. Куликов А.К., Шеляпин P.C. Экспериментальные исследования распределения контактных напряжений центрально нагруженной тензобалки на песчаном основании//Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1983. - №3.

32. Шеляпин P.C. О влиянии контактной касательной составляющей реактивного сопротивления на напряжения в балке-стенке на грунтовом основании/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1973. - №6.

33. Малышев М.В. О несущей способности оснований сооружений/УГидротехническое строительство. 1951. - №3.

34. Федоров В.К., Криворотов А.П. Характер распределения напряжений в песчаном основании под гибким и жестким штампами, расположенными на его поверхности//Известия ВУЗов. Строительство и архитектура.1971. -№10.

35. Евдокимов П.Д. Прочность оснований и устойчивость гидротехнических сооружений на мягких грунтах. M.-JI.: Госэнергоиздат, 1956.

36. Евдокимов П.Д., Кашкаров П.Н. Экспериментальные исследования несущей способности песчаного основания при эксцентричной наклонной нагрузке на штамп//Известия ВНИИГ. 1979. -т.130. - С.71-76

37. Евдокимов П. Д., Кашкаров П.Н. Некоторые результаты экспериментального изучения горизонтальных и вертикальных смещений жестких штампов на песчаных и глинистых грунтах//Известия ВНИИГ. -1970. -т.93. -С.162-174

38. Алипов В.В. Методика и основные результаты модельных исследований песчаных оснований бетонных гидротехнических сооружений. В кн. Проектирование и исследование оснований гидротехнических сооружений. -JL: Энергия, 1980. С.81-83

39. Исследовать, разработать и внедрить методы расчета фундаментов ледостойких платформ: Отчет о научно-исследовательской работе. Часть 1./№ гос. регистр. 01860022920. -М.: МИСИ, 1987.

40. Исследование и расчет свайных групп, подверженных горизонтальным нагрузкам/ C.B. Курилло, В.Г. Федоровский, Ю.М. Колесников, С.Н. Левачев. В кн.: Вопросы повышения прочности и надежности портовых гидротехнических сооружений. М.: Транспорт, 1984.

41. Колесников Ю.М., Курилло C.B., Левачев С.Н. Исследование свайных опор при значительных горизонтальных перемещениях. РНТС. Нефтепромысловое строительство, 1980, вып.З.

42. Завриев К.С., Шпиро Г.С. Расчеты фундаментов мостовых опорглубокого заложения. М.: Транспорт, 1970.

43. Глушков Г.Н. Расчет сооружений, заглубленных в грунт. М.: Стройиздат, 1977.

44. Березанцев В.Г. Расчет оснований сооружений. М.: Стройиздат, 1970.

45. Буданов В.Г. Исследование взаимодействия подземной части одностоечных свободностоящих опор ЛЭП с грунтом основания. Автореф. дисс.на соиск. ученой степени канд. техн. наук./МИСИ М.:1976.

46. Христофоров B.C., Евдокимов B.C., Смирнов П.Н. Экспериментальные исследования взаимодействия жестких свай-оболочек с грунтами при горизонтальных нагрузках.- Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1979, №8-9.

47. Шибакин С.В., Лунин А.Ф. Учет ребристых элементов в расчетах фундаментов гравитационных платформ. М.: Нефтепромысловое дело, ВНИИОЭНГ, 1992, 25-29 с.

48. Poulos H.G. Marine Geotechnics, London, UNWIN HYMAN, 1988.

49. Andersen K.H., Seines P.B., Rowe P.W., Craig W.H. Prediction and Observation of a Model Gravity Platform on Drammen Clay. Proc. BOSS'79, England, 1979, p. 427-446.

50. Prevost J.H. et all. Offshore Gravity Structures: Centrifugal Modeling. Journal of the Geotechnical Eng. Div., ASCE, Vol. 107, №2, 1981, p. 125-141.

51. Rowe R.W. Displacement and Failure Modes of Model Offshore Gravity Platforms Founded on Clay. Proc. Offshore Europa'75 Conference, 1979, p. 218.1-218.16.

52. Andersen K.H., Stenhamer P. Static Plate Loading Test on Overconsolidated Clay, №61, Publ. №145, Oslo, 1983, p.1-7

53. Reese L.C., Cox W.R., Koop F.D. Analysis of lateral loaded piles in sand.

54. Proc. VI Annual Offshore Technology Conference, 1974.

55. API RP2A. Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms. American Petroleum Institute. Eighth Ed. Dallas, Texas, 1977.

56. Rules for the design construction and inspection of Offshore structures. Det Norske Veritas. Oslo, 1977.

57. Broms B.B. Stability of flexible structures (piles and pile groups). General report. 6th ECSM and FE, v. 2.1, Vienna, 1976.

58. Jamiolkowski M., Garassino A. Soil modulus for laterally loaded piles. Sixth EC on SM and FE, March 22-24, Vienna, 1976.

59. Poulos H., Davis E. Pile foundation analysis and design. John Wiley & Sons, 1980.

60. Focht J.A., Kock K.J. Rational analysis of the lateral performance of offshore pile groups. Proc. 4 Annual OTC, Houston, Texas, 1973.

61. Matlock H., Ingram W.B., Kelley A.E., Bogard D. Field tests of the lateral-load behaviour of pile groups in soft clay. 12 Annual OTC, Houston, Texas, v.4, May, 1980.

62. Meyerhof G.G. Bearing capacity and settlement of pile foundations. Proc. ASCE, v. 102, N GT3, 1976.

63. Bogard D., Matlock H. Computer program for the analysis of beam-columns under static axial and lateral loads. Proc. 9 OTC, Houston, Texas, 1977.

64. Cooke R.W., Price G., Tarr K. Jacked piles in London clay: interaction and group behaviour under working conditions. Geotechnique, v. 30, N 2, 1980.

65. Young A.G., Kraft L.M. & Focht J.A. Geotechnical considerations in foundation design of offshore gravity structures. Proc. 7th Annual OTC, Houston, Paper OTC 2371,1975.

66. Lauritzen R. & Schjetne K. Stability calculations for offshore gravity structures. Proc. 8th Annual OTC Houston, Paper OTC 2431, vol.1, 1976.

67. Meyerhof G.G. Bearing capacity of foundations under eccentric and inclined load. Proc. 3rd Int. Conf. Soil Mech. Foundat. Engng, Rotterdam, vol.1, 1953.

68. Eide O. & Andersen K.H. Foundation engineering for gravity structures in the northern North Sea. Publ. no. 154, Oslo: NGI, 1984.

69. Poulos H.G., Davis E.H. Elastic solutions for soil and rock mechanics. New York: Wiley, 1974.

70. Hobbs R., George P.J. & Mustoe G.G.W. Some applications of numerical methods to the design of offshore gravity structure foundations. In Numerical methods in offshore foundations. Ch. 14. Chichester: Wiley, 1978.

71. Prévost J.H. & Hughes J.R. Analysis of gravity offshore structure foundations subjected to cyclic wave loading. Proc. 10 Annual OTC, Houston, Paper Otc 3261, 1978.

72. Smith I.M. Aspects of the analysis of gravity offshore structures.1. Proc. 2nd Int.

73. Conf. Num. Meth. Geomech., Blacksburg, ASCE, vol.2, 1976.

74. Recommended practice for planning, designing and constructing structures and pipelines for arctic conditions, API, Second edition, 1995, 82 p.