автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Взаимодействие пучинистого грунта с фундаментами, работающими совместно с конструкциями сооружений

ГОССТРОЙ СССР ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

всесоюзный научно-исследовательский,

ПРОЕКТНО-ИЗЫСКАТЕЛЬСКИИ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИИ имени Н. М ГЕРСЕВАНОВА

На правая рукописи

САЖИН Владимир Степанович

УДК 624.151.5:624.131.434

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПУЧИНИСТОГО ГРУНТА С ФУНДАМЕНТАМИ, РАБОТАЮЩИМИ СОВМЕСТНО С КОНСТРУКЦИЯМИ СООРУЖЕНИЙ

05.23.02 — Основания и фундаменты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА—1989

Работ? выполнена в Центральном научно-исследовательском, 91 периментальном в проектной институте по сельскому строительству Госагропрома СССР.

- доктор технических наук, профессо: СОРОЧАН Евгений Андреевич

- доктор технических наук, профессо] БАРТОЛОМЕЙ Адольф Александрович

- доктор технических наук, профессо] ШВЕЦ Виктор Борисович

- РОСНШИАГРОПРОМ

Зашита состоится " ■ " 1989 года в 10 часов на ж

селении специализированного совета Д 033.06.01 при ордена Трудо] го Красного Знамени Всесоюзном научно-исследовательской, проект] иаыскательском в конструкторско-технологическоы институте основ! ний в подземных сооружений вмени Н.М.Герсеванова.

Адрес: 109389, Москва, 2-я Институтская ул.д.6 (проезд до станции метро "Рязанский проспект", далее автобусами 29, 46, 143 в 169 до остановки "Институт бетона").

С диссертацией можно ознакомиться в Совете института.

Автореферат разослан " " 1989 года.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

БЕДУШ ОРГАНИЗАЦИЯ

л

Ученый секретарь специализированного Совета

'.V'

' • ВЛ.ПБТРУЗШН

..." ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность решаемой проблемы

В Политическом докладе ЦК КПСС ШП съезду партии отмечалось, ?о "техническую реконструкцию мы не сможем осуществить без ко-;кного улучшения капитального строительства. А это требует под-, ить на новый индустриальный и организационный уровень весь стро-гельный комплекс".

Учитывая растущий дефицит материальных, трудовых и тошшвно-1ергетических ресурсов в строительстве, выполнить поставленные эдачи с помощью лишь традиционных методов и технологий невозмок-з. Необходимо расширить применение эффективных конструкций зданий сооружений, в том числе фундаментов.

В агропромышленном строительстве, которому отводится большая эль в выполнении Продовольственной программы СССР, задачи ускоре-ая ввода объектов в строй, повышения эффективности во многом дос-агаются за счет применения мелкозаглубленннх фундаментов, в том геле в вытрамбованных котлованах и траншеях, коротких забивных и тронабивных свай. Они являются наиболее рациональными конструкции при строительстве малоэтажных объектов агропромышленного омплекса - жилых домов, зданий содкультбыта, помещений для хране-ия сельскохозяйственной продукции и техники, производственных 3X5шй и др. во многих грунтовых условиях.

Однако использование их в морозоопасных.пучинистых грунтах граничено действующими нормативными документами. Вместе с тем акие грунта занимают более половины территории нашей страны, а а севере Европейской части и в Сибири - более 80%.

В соответствии с нормами глубина заложения фундаментов в уинзетых грунтах принимается не менее расчетной глубины промер-¡ания, а расчет их выполняется по устойчивости на действие сил

гочения.

От глубины залояения фундаментов во многом зависит их сгов< мость, материалоемкость и трудозатраты на устройство. Б чвстнос в районах с глубоким промерзанием грунтов стоимость фундаментов одноэтажных зданий составляет от 30 до 50$ стоимости всего здзн] Практика показала, что глубокое заложение малонагруженянх фундаментов не исключает повреждения конструкций зданий и сооружена

В связи с этим возникла проблема создания новых принципов расчета и конструирования фундаментов на сезоннопромерзаюиих пу< нистых грунтах, существенно снижающих их стоимость и вместе с т< обеспечивающих надежную работу.

Эта проблема может быть решена путем применения фундаментм приспособленных к работе в условиях неравномерных деформаций оснований, вызванных пучением грунта. При этом конструктивные мерс приятия должны быть преимущественно направлены не на преодоление сил пучения, а на восприятие деформаций пучения. Другими словам! решение должно сводиться к рассмотрению задачи о совместной рабе фундаментов и конструкций сооружений с деформирующимся при проме зании пушистым грунтом.

Проектирование фундаментов с использованием их расчета по л формациям пучения открывает возможность расширить область примем ния эффективных конструкций.

Разработка методов расчета фундаментов разного типа по дефо мациям пучения возможна лишь на основе экспериментально установленных закономерностей их взаимодействия с пуадпзстым грунтом.

Так как проектирование фундаментов основывалось, как прави ло, на недопустимости их подъемов силами пучения, исследования факторов, влиявших на подъем одиночных фундаментов, 8 тем более составе зданий, выполнены в ограниченных объемах, результаты их не могут служить базой дош научного обобщения.

Целью диссертации является решение, на основе научного обоб-аения многолетних экспериментальных исследований, проблемы установления закономерностей взаимодействия тернистого грунта с фундаментами разного типа и разработка методов расчета фундаментов ю деформациям пучения.

Поскольку указанная проблема является центральной для фунда-«тентостроения на душистых грунтах, работа напрзвлекнвя на ее ре-пение, актуальна.

В диссертации выполнены комплексные экспериментально-теоретические исследования деформаций пучения фундаментов разного типа -игелкозаглубленных ленточных и столбчатых на естественном основании, гелкозаглубленных в вытрамбованных траншеях и котлованвх, забивных пирамидальных и призматических свай, буронабивных свай, в том числе работающих совместно с конструкциями сооружений и осуществлено научное обобщение их результатов. На основе этого обобщения установлены закономерности взаимодействия фундаментов с сучинисгыми грунтами, позволившие разработать научные основы расчета фундаментов по деформациям пучения и решить комплекс практических задач фундаментостроения на пушистых грунтах, имеющих большое народнохозяйственное значение.

Наиболее важные научные результаты могут быть сформулированы следующим образом:

I. Установлены закономерности взаимодействия с пучинистым грунтом мелкозаглубленных столбчатых и ленточных фундаментов; дана количественная оценка влияния на подъем фундаментов формы и размеров их подошвы, передаваемой нагрузки, подъема ненагруяенно-го основания, скорости пучения и толщины мерзлого слоя грунта, а также влияния перемещений фундаментов на силы пучения.

2. Создана методика и установка для определения сил пучени с учетом податливости фундаментов, защищенная авторским свидете ствоы.

3. Получены решения задач об определении подъема ленточных и столбчатых фундаментов нормальными силами пучения.

4. Предложена модель основания из пучинистого грунта.

5. Выявлены особенности взаимодействия с цучинистым грунта мелкозагдубленных фундаментов в вытрамбованных котлованах и тра: шеях. Изучено влияние напряжений на зависимость интенсивности 5 чения от плотности грунта. Исследовано влияние уплотненных зон г-рунта на подъем фундаментов. Получены уравнения регрессии для определения размеров гтих гон в зависимости от размеров попереч! го сечения, глубины заложения, угла наклона боковых граней фунт мента и влажностных показателей гззунта. Установлено влияние угл! наклона боковых граней фундамента на его несущую способность, н цучивание при разных уровнях навдузки, осадки после оттаивания грунта.

6. Для оценки напряженно-деформированного состояния окружа? щего фундамент грунта при пучении предложено использовать анало: между взаимодействием его с фундаментом и взаимодействием расши] ющегося при нагревании упругого материала с помещенным в него а< солютно жестким включением. Для мелкозагдубленных ленточных фущ ментов, подвергающихся действию касательных и нормальных сил пу* ния, подучено решение плоской задачи термоупругости.

7. Установлены закономерности взаимодействия с пучинистым Грунтом забивных (пирамидальных, призматических) и буронабивных свай. Дана количественная оценка влияния на подаем свай их формь и размеров, нагрузки, подъема ненагдуженной поверхности тцунта. В пределах глубины промерзания гвунта выявлено наличие зон, различно взаимодействующих с боковой поверхностью свай при их выцу*

вании. Установлена зависимость сил лучения от отношения перемещений свай к перемещениям грунта на контакте с их боковой поверхностью. Выявлен уровень нагрузок, обеспечивающих отсутствие остаточных деформаций цучения свай разного типа.

8. Создана методика и установка для исследования изменения

во времени сил пучения, нормальных к боковой поверхности фундаментов, защищенная авторским свидетельством.

9. Для определения сил пучения и вызванного ими подъема свай решена осесимметричная задача термоупругости, составлены алгоритмы и программа расчета на ЭВМ.

10. Дано решение задачи об определении подъема фундамента в общем случае, основанное на использовании условия равенства работ, совершаемых силами пучения и силами, препятствующими выпучиванию фундамента.

11. Установлены закономерности взаимодействия с пучинистым Грунтом фундаментов, работающих совместно с конструкциями сооружений. Выполнена количественная оценка влияния на относительные деформации пучения жесткости и длины стен зданий, а также показателя гибкости системы фундамент-стека, при расчете которого коэффициент жесткости основания из пучинистого грунта определялся по предложенному в диссертации методу.

12. С использованием разработанной модели основания решена задача о взаимодействии балки конечной жесткости на изгиб с основанием, подвергающимся неравномерным деформациям пучения. Решение обобщено на случай, когда балки обладают и сдвиговой жесткостью.

13. Дано решение задачи о совместной деформации балки и опор при их неравномерном подъеме.

14. С использованием метода конечных элементов выполнен анализ влияния пространственной жесткости здания на относительные деформации пучения фундаментов.

15. Показано, что процессам пучения г набухания грунта и взаимодействия этих грунтов с фундаментами присущи многие общие закономерности, что дает возможность при расчете фундаментов в этих грунтах использовать единые методы.

Установленные закономерности взаимодействия фундаментов с пу-чвнистыми грунтами позволили по-новому подойти к решению проблем расчета, проектирования в устройства фундаментов, в том числе к определению подъемов и относительных деформаций, дополнительных усилий в фундаментах и надземных конструкциях, вызванных неравномерным пучением грунта, осадок после его оттаивания; к принципам конструирования фундаментов; выбору оптимальной глубины заложения и рациональной форш фундаментов.

Совокупность установленных автором диссертации закономерное- . тей взаимодействия пучинистого грунта с фундаментами явилась теоретической основой для разработки новых экспериментально проверенных методов расчета их по деформациям пучения, из которых наиболее важными являются:

1. Метод расчета подъема ыелкозаглубленных фундаментов нормальными силами пучения.

2. Метод расчета подъема мелкозагдубленных фундаментов с учетом сил пучения по боковой поверхности.

3. Метод расчета выпучивания свай.

4. Универсальный энергетический метод расчета выпучивания фундаментов.

5. Метод расчета системы мелкозаглубленный ленточный фундамент-стена здания при неравномерном подъеме грунта основания.

6. Метод расчета.деформаций свайных фундаментов при неравномерном пучении грунта.

Дшкшеш?.1? дсшшшде.'кзташзд güc-raomflS

Полученные в диссертации научные результаты позволяют расширить знания о механизме взаимодействия фундаментов с пучинистыми грунтами, обеспечивают возможность более экономно и надежно решать вопросы проектирования и возведения фундаментов на пучинистых грунтах.

Значительная часть разработанных в диссертации методов расчета вошла в нормативные и инструктивные документы или использована при их составлении. Основными из них являются следующие:

- Руководство по проектированию мелкозагдубленных фундаментов на пучинистых грунтах - М.: ЦНИИЭПсельстрой, 1982

- Рекомендации по проектированию и расчету мелкозагдубленных фундаментов на пучинистых грунтах. - М.: НШОСП, 1985

- Ведомственные строительные нормы по проектированию мелко-заглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах (ВСН 29-85). - М.: ЦНИИЭПсельстрой, 1985 .

- Временные рекомендации по проектированию коротких бурона-бивных свай в пучинистых грунтах. - Пермский сельскохозяйственный институт, 1983.

- Временные рекомендации по проектированию фундаментов из пирамидальных свай в пучинистых грунтах. - Пермский сельскохозяйственный институт, 1983.

- Рекомендации по проектированию свайных фундаментов в пучинистых грунтах. -М.: ЦНИИЭПсельстрой, 1987.

- Рекомендации по проектированию и технологии возведения сельских жилых зданий и общественных зданий из монолитного низкогарочного бетона. -М.: ЦНИИЭПграждансельстрой, 1987.

- ТУ 10-69-337-86. Мелкозаглубленные фундаментные блоки. -М.: ЦНИИЭПсельстрой, 1986.

Результата выполненных автором диссертации исследований использованы арв разработке рабочих чертежей, основные среди кото-дах:

- серия 1.812.1-4. Сборные железобетонные мелкозаглубленные фундаменты для сельскохозяйственных зданий. Материалы для проектирования и рабочие чертежа. - М.: ШЗП, 1986.

- Рабочие чер'теаи по серии 2.110-1. Детали фундаментов жилых зданий. Выпуск 5. Материалы для проектирования малоэтажных сельских жилых зданий для обычных условий строительства (дополнение к выпуск? 4). -М-: ЦШШЭПграадансельстрой, 1986.

- шифр 27Н-83. Конструктивные варианты к типовым проектам жилых домов серий 25, 135, 17 и 209. Выпуск П1. У.елкозаглу бленкые фундаменты. Технические решения. -М.: ЩИИЭПсельстрой, 1983.

- шифр 16Н-85. Хозяйственные постройки для сельских жилых домов усадебного типа. Выпуск I. Технические решения с номенклатурой изделий и технико-экономическими показателями. - М.: ЦНИИЭПсель-строй, 1985.

- Альбом чертежей. Мелкозаглубленные фундаменты малоэтажных сельских зданий. - ЩИИЭПсельстрой, 1983.

Полученные в диссертации результаты при научно-методическом руководстве автора диссертации использованы КБ по железобетону Госстроя РСФСР и ЦНШЭЕгражцансельстроем при разработке типовых проектов домов усадебного типа 25, 135, 17 и 209 серий, в которых предусмотрены мелкозаглубленные фундаменты и фундаменты из коротких свай.

Внедрение мелкозаглубленных фундаментов (начиная от опытных образцов до массового использования) проводилось под руководством и при непосредственном участии диссертанта. Применение таких фундаментов позволяет на 50-80$ уменьшить расход бетона, на 40-70$ -трудозатраты, в 1,5-3 раза снизить стоимость фундаментов. Только в

¡исгеме Госагропрома РСФСР экономический эффект от внедрения мел-язаглубленных фундаментов составляет около 3 млн.руб.в год.

toPPgWM.'MÜaff

Основные положения диссертации докладывались на двух Мезду-ародных конференциях по механике грунтов и фунлвментостроенип Будапешт, 1971; Таллин, 1987), на четырех Всесоюзных совещаниях. Керчь, 1968, Киев, 1971; Воркута, 1985; Уфа, 1987), на годичном обрании Научного Совета по криологии Земли АН СССР (Москва, 1983), а заседании Секции оснований, фундаментов и механики грунтов Нв-чно-технического Совета Госстроя СССР (Москва, 1982) и на один-адцати республиканских и региональных научно-технических конвенциях, совещаниях и семинарах (Саратов, 1973; Пенза, 1982 и 1987, ркутск, 1983; Куйбышев, 1983; Смоленск, 1983; Чита, 1985; Ростов-э-Дону, 1985; Москва, 1987; Пермь, 1988; Владивосток, 1988).

Содержание проведенных экспериментальных и теоретических ис-иедований и полученные при зтом результаты опубликованы автором эстоящей диссертации в 67 печатных изданиях.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с целевой эмплексной программой 0.Ц.031 (задание 0.5.02), по плану научно-ис-аедовательских работ ЦНИИЭДсельстроя.

На защиту выносится теоретическая основа разработанных мето-зв расчета в виде установленных по результатам экспериментальных ¡следований закономерностей взаимодействия пучинистого грунта с гадаментами разного типа, сами метода расчета и материалы по их эактическовд использованию при создании эффективных конструкций гндаментов.

Объем работы. Диссертация имеет объем 505 страниц и состоит i десяти разделов, содержит 127 иллюстраций, 108 таблиц, список . ¡пользованной литературы из 229 наименований и 43 страницы прило-гний.

СОДЕИШШЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Большой вклад в исследование процесса морозного пучения грун та и взаимодействия с ним фундаментов внесли А.А.Ананян, A.A.Бари ломей, Г.П.Бредюк, С.С.Вялов, М.Н.Гольдштейн,- Б.И.Далматов, В.Д.Д нов, Б.Б.Елгин, К.Е.Егерев, З.Д.Ершов, З.Ф.Жуков, Ю.К.Зарецкий, Н.С.Иванов, М.Ф.Киселев, Б.Н. Мельников, Н.Н.Морарескул, Э.В.Кос-терин, В.О.Орлов, Н.А.Перетрухин, В.И.Дусков, А.М.Пчелинцев, A.B. Садовский, И.А.Ъотюнов, В.П.Ушкалов, В.И.Федоров, Н.А.Цытович, Л.В.Чистотинов, В.Б.Швец и др.

Закономерности взаимодействия фундаментов с пучиниотыми грун тами непосредственно связаны с условиями, при которых возникают Д' формации пучения.

Во взаимодействии фундаментов с пучинистыми грунтами мното о> щего с взаимодействием их с набухающими грунтами. Большой вклад в решение проблемы строительства на набухающих грунтах внес E.A.Copi чан.

В.О.Орловым разработан интегральный метод расчета величины пучения грунта, наиболее совершенный из всех ныне существующих.

Л.Б.Ганелес и Ю.Р.Оржеховский выявили неоднозначное влияние скорости промерзания на скорость цучения грунта.

Установлено (НЛ.Хархута, Ю.М.Васильев, Дд.Ф.Хейли и др.),чи на величину пучения грунта большое влияние оказывает его плотност;

Согласно данным А.А.Бартоломея, плотность грунта около забив ных свай возрастает при увеличении природной плотности грунта и в среднем превышает ее на 10$. Поэтому наличи-е уплотненной зоны снИ' кает выпучивание свай.

В.Н.Голубков, Л.И.Колесников, В.И.Хазин и др.установили, что

вокруг пирамидальных свай образуется зона уплотнения, размеры которой в верхних промерзающих слоях грунта больше, чем у призматических свай.

По данным Н.Л.Зоценко и Б.И.Завалил , как плотность грунта в сухом состоянии, так и размеры зоны уплотнения за четырехлетний период наблюдений не изменились, что свидетельствует о достаточной устойчивости зоны уплотнения при неоднократном промерзании и оттаивании грунта. К такому же выводу приводят данные ЕЛ.Шушериной о влиянии цикла промерзания-оттаивания на сжимаемость покровного суглинка. По Н.А.Пытовичу, при уплотнении грунта давлением О,2...О,7 МЛа изменение сжимаемости грунтов в процессе их промерзания-оттаивания незначительно.

Б.Б.Елгиныы, М.Ф.Киселевым, Б.Н.Мельниковым, В.О.Орловым, В.Б.Швецом и др.исследовано влияние на выпучивание фундаментов и удельные нормальные силы пучения площади подошвы столбчатых фундаментов. Однако. обоснованная-количественная оценка этого влияния отсутствует. Это в полной мере касается и ленточных фундаментов.

М.Н.Гольдштейн, Н.И.Салтыков, Н.А.Цытоьич и др.справедливо отметили, что мгновенная прочность смерзания, которая получается при сдвиге модели сваи относительно мерзлого грунта, не может служить критерием касательных сил пучения, так как при этом не учитывается релаксация напряжений при длительном действии нагрузки. М.Н.Гольдштейн разработал метод определения сил цучения путем оценки предела длительной прочности мерзлого грунта, которая зависит от характера загружения.

Б.И.Далматов развил и уточнил этот метод, предложил эмпирическую зависимость для определения касательных сил цучения. Этот метод является общепринятым способом определения касательных сил

пучения по вертикальным граням фундаментов.

Выполненные Г.Б.Кульчицким и К.А.Хамидуллиным под руководст-

вом П.А.Коноввлова исследования работы ромбовидных свай показали, что пх выпучивание было значительно меньшим, чем у призматически такой же длены.

В соответствии с экспериментальными данными О.К.Вострецова ненагруженные призматические сваи имеют значительные подъемы и ос таточные де&оркадзн пучения.

Испытания ненатрупенных прззматических свай, выполненные К.А.Хамидуллиным, также свидетельствуют о больших силах пучения.

В.О.Орловым и В.Д.Филипповым установлена минимальная длина ненагрукенных призматических свай, обеспечивающая устойчивость их против сил пучения.

Экспериментальные данные о работе в пучинистых грунтах свай постоянного поперечного сечения с разным уровнем нагрузок практически отсутствуют.

При строительстве на просадочных грунтах широко применяются фундаменты в вытрамбованных котлованах и в выштампованном ложе.

Большой вклад в разработку, исследование, совершенствование и внедрение таких фундаментов внесли Ю.М.Абелев, М.Ю.Абелев, Ю.А. Багдасаров, Ю.В.Власов, А.А.Григорян, В.И.Крутов, И.Г.Рабинович,

В.Л.Рафальзук, Б.А.Сальников, В.М.Шаевич, В.Б.Швец, Р.П.Эйдук и др.

В.Я.Кулиным, И.Г.Рабиновичем, В.Л.Рафальзуком установлено значительное уменьшение интенсивности, и сил пучения грунта, уплот ненного в процессе образования полостей в основании.

Однако имепцихся сведений о работе фундаментов указанного ти па в пучинистых грунтах недостаточно для установления закономерностей их взаимодействия с грунтами разной степени пучинистости.

В.Б.Швец на основе анализа напряженно-деформированного состо яння пучЕКпетого грунта в основании фундаментов разработал метод расчета глубины их заложения в слое сезоннопромерзапцего грунта,

при которой обеспечивается устойчивость фундаментов против совместного действия касательных и нормальных сил пучения.

В.П.Ушкаловым, использовавшим эмпирическую зависимость относительных деформаций от касательных сил пучения, предложен метод расчета фундаментов по деформациям пучения.

Поскольку метод учитывает только касательные силы пучения, он неприменим для расчета мелкозаглубленных и незаглубленных фундаментов.

Ю.К.Зарецхий предложил при определении нормальных сил пучения с учетом фиксированной податливости фундамента использовать модель выдавливания штампа в двухслойное упругое основание. Это решение, хотя оно имеет безусловную теоретическую ценность, все-таки не в полной мере отражает процесс взаимодействия фундамента с пучинис-тым грунтом.

И.А.Тютюнов при расчете подъема фундаментов использовал ту же зависимость удельных касательных сил пучения от подъема фундамента, что и Н.А.Перетрухин. Однако на уменьшение касательных сил пучения оказывает влияние подъем грунта не за пределами зоны влияния фундамента, а на контакте с его боковой поверхностью.

Г.Н.Полянкнн предложил определять силы пучения, действующие на фундамент, фиксируемый связями постоянной жесткости.

Достоинство метода, заключающегося в учете большого количества факторов, влиякшх на взаимодействие фундаментов с пучинистым грунтом, оборачивается в его недостаток при практическом применении, так как многие входные параметры неопределенны или трудноопределимы.

В.И.Пусков в качестве расчетной схемы стены здания принимает балку конечной жесткости на изгиб. Ленточный фундамент представлен как совокупность столбчатых, что является существенным недостатком, снижающим точность получаемых результатов.

Н.С.Штеренфельд получил решение задачи о совместной деформации столбчатых фундаментов, объединенных неразрезанной балкой, с неравномерно выпучивавшимся основанием. Недостаток решения состой: в том, что не учитываются факторы, существенно влияющие на деформации сучения фундаментов, в частности, размеры их подошвы.

Выполненный анализ состояния изученности решаемой в диссертации проблемы показывает, что многие закономерности взаимодействия фундаментов с пучинистыот грунтами изучены недостаточно или вообще не изучены, существующие методы расчета фундаментов имеют много недостатков, мешавших применению эффективных конструкций фундаментов при строительстве на щгчинистых грунтах.

Цель диссертации сформулирована во введении автореферата.

Экспериментальные исследования закономерностей взаимодействия пучинистого грунта с фундаментами

В течение 10 лет на 20 экспериментальных площадках, сложенных грунтами с различной степенью лучиннстости, было испытано более 500 фундаментов разного типа - мелкозаглубленных (ленточных и столбчатых) на естественном основании, мелкозаглубленных в вытрамбованных траншеях и котлованах, забивных блоков, коротких (до 4м) свай: забивных пирамидальных и призматических, буронабивных. Площадки расположены в разных природно-климатических зонах страны (Вологодская, Калужская, Омская, Пермская, Саратовская, Ярославская области, Красноярский край). При выборе экспериментальных площадок степень пучинистости грунта определялась по В.О.Орлову.

В процессе испытаний измерялись перемещения фундаментов, вызванные пучением грунта при промерзании и его усадкой после оттаивания, перемещения слоев грунта вне зоны влияния фундаментов, а ' также около фундаментов, в том числе под их подошвами; определялись влажность, плотность, температура и глубина промерзания

грунта. Кроме того, выполнены исследования сил пучения. При этом использовались как известные конструкции приборов, так и разработанные автором диссертации (а.с.Л» 1196767, 1399391). На часта площадок были устроены навесы и боковые ограждения, остальные систематически освобождались от снегового покрова.

Сваи, фундаменты в вытрамбованных котлованах'и траншеях были подвергнуты статическим испытаниям на осевую вдавливающую нагрузку, сваи испытаны также на действие выдергивающих нагрузок.

Основные закономерности взаимодействия с пучинистым

грунтом мелкозаглубленных фундаментов

В результате исследования деформаций пучения слоев грунта установлено, что при максимальной во время испытаний глубине промерзания грунта, составляющей 2,2 £ ( £ - ширина подошвы) для столбчатых и 5,56 для ленточных фундаментов, передаваемое на основание давление (Р ? 0,05 мПа) оказывает влияние на деформации пучения во всей толще промерзающего грунта. С удалением от подошвы фундамента это влияние уменьшается тем больше, чем больше само давление. Относительная интенсивность пучения (отношение интенсивности пучения при заданном давлении на основание к интенсивности пучения ненагруженното грунта) практически линейно зависит от передаваемого на основание давления, что позволяет при расчете деформаций пучения использовать упругие решения.

Характерно, что даже в слое грунта ограниченной толщины, лежащем непосредственно под фундаментом, интесивность пучения при одинаковом давлении на грунт зависит от площади его подошвы, уменьшаясь с ростом последней.

Интенсивность пучения грунта в основании нагруженного фундамента может быть определена из выражения:

"п

в котором:

I - интенсивность пучения непогруженного грунта, »/о г.....-■■

П)1 - коэффициент условий работы ■/А, где А£ - площад!

подоиаы рассматриваемого столбчатого фундамента, м2, А=1 и

Р, - вертикальные наппясегая в грунте от передаваемого на осно-с вадие давления,

Рл - давление пучения грунта.

Установлено, что давление пучения пропорционально интенсивности пучения. Между коэффициентом пропорциональности с< и скоростью пучепия грунта существует корреляционная связь

= А+В^О+аУ/), (2)

в которой: А=(3,23+0,03), МПа; В=(-8,42+0,25), Ша; 5=1 сут/м.

Бри установлении зависимости (2) использованы результаты испытаний фундаментов на выпучивание, проведенных автором диссертации и М.Ф.Киселевым. Обработка опытных данных выполнена методом "выравнивания кривой" проф.С.С.Вялова. При этом коэффициенты корреляции и вариации равны соответственно 0,98 и 0,01 при доверительной вероятности 0,85.

При прочих равных-условиях влияние передаваемого фундаментом давления на уменьшение его подъема не зависит от изменения интенсивности пучения грунта по глубине.

С ростом площади подошвы столбчатого (ширины ленточного) фув дамента увеличивается объем зоны, в которой действуют напряжения от передаваемой на основание нагрузки» Последние противодействуют объемному расширению грунта при пучении, в результате чего при одинаковом давлении на основание меньшему выпучиванию подвергаются фундаменты с большей площадью (шириной) подошвы.

С увеличением глубины промерзания влияние площади (ширины) подошвы уменьшается.

Обобщение результатов экспериментальных исследований нормаль

них сзл пучения, выполненных автором диссертации и другими специалистами, позволило установить следутоее.

При постоянной скорости пучения грунта удельные нормальные силы пучения пропорциональны подъему ненагруженного основания и зависят от отношения ширины подошвы фундамента к толщине слоя мерзлого грунта под ним, а для столбчатых, фундаментов - также от плоиади подошвы.

Отношение удельных нормальных сил пучения к толщине слоя грунта уменьшается с ее ростом при любом характере изменения интенсивности щчения грунта по глубине, что связано с напряженным состоянием грунта. При формировании нормальных сил пучения имеют место два встречных процесса: с одной стороны, с увеличением толщины мерзлого слоя увеличиваются нормальные силы пучения, с другой стороны, эти силы создают препятствуйте их росту напряженно-деформированное состояние талого грунта. Взаимодействием этих процессов в конечном итоге и определяется зависимость удельных нормальных сил пучения от формы и размеров подошвы фундамента.

Характерно, что с ростом толщины слоя мерзлого грунта влияние ширины подошвы ленточных и площади подошвы столбчатых фундаментов увеличивается.

Уменьшение удельных нормальных сил при подъеме фундаментов практически пропорционально подъему. Коэффициент пропорциональности зависит от скорости пучения и толщины слоя мерзлого грунта, а также от формы и площади подошвы столбчатых и ширины ленточных фундаментов.

Наиболее распространенная методика определения сил пучения путем испытания ненагруженных неподвижных фундаментов обладает существенным недостатком, так как при этом не воссоздается напряженно-деформированное состояние грунта, имеющее место под реальным Фундаментом.

Удельные норлалыше сяды пучения, восстановленные по результатам испытаний но выпучиБалке фундаментов с разным уровнем нагрузок, незначительно отличаются от полученных путем их непосредственного определения при испытании нагруженных неподвижных Фунда-цэнтов.

Особенности взаимодействия с пучинистым'грунтом мелкозаглуб-

^еннме. Фунлр.монтов в внтрамбовтакнЕ .котлованах я трацше/рс..,._

В результате многочисленных испытаний фундаментов в вытрамбованных полостях установлено следущее.

При одинаковом объеме трамбовок о увеличением угла наклона их боковых граней диаметр зоны уплотнения грунта увеличивается, а глубина уменьшается. Размеры зон уплотнения уменьшаются с ростом показателя текучести грунта. Путем математической обработки результатов исследования плотности грунта вокруг вытрамбованных котлованов получены уравнения регрессии для определения раамеров вон уплотнения, в которых наряду с указанными факторами учитывается влажность грунта (природная и на границе раскатывания) а глубина вытрамбования.

Несмотря на то, что щш вытрамбования полостей в основании лучше уплотняется грунт под подошвой трамбовки и о роотом угла наклона боковых граней о1 фундамента уменьшается площадь его подошвы, при одинаковых нагрузках фундаменты с большим оС подвергаются меньшим осадкам. Следовательно, в несушей способности фундаментов такого типа большую роль играют силы отпора грунта по их боковым граням.

В опытах по раздельному определению сопротивления боковой поверхности и подошвы фундаментов с помощью тензорезисторных преобразователей давления установлено, что доля участия боковой поверхности в общей несущей способности фундаментов с =15, 10 и 5° в

грунте с показателем текучести 0,65 составляет соответственно 71, 57 и 63%. С уменьшением показателя текучести грунта эта доля воз-застает.

Анализ результатов исследования деформаций пучения окружающего фундаменты в вытрамбованных котлованах грунта показывает, что :овышение плотности его в 1,15...1,2 раза и сопутствующее этому жижение влажности в 1,43...1,8 раза приводят к уменьшению интен-жвности пучения примерно в 1,4...1,9 раз у боковых граней, в [,6...2 раза под подошвами фундаментов в грунтах с показателем текучести соответственно 0,65...О,25.

Средняя интенсивность пучения грунта под подошвой фундамента • увеличивается с ростом отношения толщины слоя мерзлого грунта к глубине уплотненной зоны.

В зависимости от показателя текучести грунта и типа фундамента в вытрамбованной полости (столбчатый или ленточный) выпучивание IX при отсутствии нагрузки в 1,5...2,8 раза меньше выпучивания однотипных фундаментов, устроенных в отрытых котлованах и траншеях. Гаким образом, общий эффект от уплотнения грунта превышает вызванное им уменьшение интенсивности пучения. Это закономерно, так как уплотнение грунта сопровождается также уменьшением сил пучения. Измерения, выполненные с помощью разработанного автором диссертанта устройства (а.с.Л 1399391), показали, что вызванное уплотнени-эм грунта уменьшение общей силы пучения зависит от отношения глу-Зины промерзания грунта к глубине заложения фундамента, а также от размеров зон уплотнения грунта. Так, при глубине промерзания 2м, общая сила пучения, действующая на фундамент в вытрамбованной тран-лее глубиной заложения 0,5м, уменьшилась на 20%, а сила пучения по подошве - на 3052 по сравнению с соответствующими силами у фундамента в отрытой траншее.

Огносетояьпоз аашучяванге ( £ - ) ненагруженных футша-ша?ов в внтракбоваашх котлованах увеличивается по мере роста относительной глубзны промерзания грунта ( ^/с/ ) в соответстви с заражением

(3)

в котором:

йЬ- эмпирические коэффициенты, зависящие от утла наклона боковых граней фундаментов.

При оС =15, 10 и 5° а =0,26;0,16;0,01: & =0,12;0,16;0,21.

При малых нагрузках фундаменты с больший углами наклона боковых граней подвергаются большему выпучиванию. Однако, начиная с некоторого урозня нагрузок картина меняется на обратную. Например подъем фундаментов в вытрамбованных котлованах объемом 0,36 м3, глубиной заложения 1м цри нагрузке 70 кН был равен 5,2, 4,85 и 4,25 см соответственно при Ы =15, 10 и 5°; при нагрузке 140 кН подъем составил 2, 2,25 и 2,7 см.

Нагрузка оказывает влияние и на подъем поверхности грунта на контакте с боковой поверхностью фундамента, которое увеличивается с ростом утла с( , так как при этом возрастает передаваемое на грунт распорное давление, противодействующее пучению грунта. Установлена эмпирическая зависимость, с помощью которой можно учесть указанное выше влияние.

Исследование интенсивности пучения уплотненного грунта в основании различно натруженных фундаментов показало, что известная зависимость интенсивности пучения от плотности грунта, полученная Н.Я.Хархутой и Ю.М.Васильевым в лабораторных условиях справедлива лишь для малонагруженных оснований. Напряжения оказывают не только количественное, но и качественное влияние на зависимость интенсивности пучения от плотности грунта.

В частности, интенсивность пучения грунта плотностью 1,57 т/й

под фундаментом в вытрамбованной траншее с нагрузкой 17 кН/м в 1,3 раза меньше интенсивности пучения грунта плотностью 1,52 т/м3 под аналогичным фундаментом, устроенным в отрытой траншее.

Дальнейшее увеличение плотности грунта, находящегося в одинаковом напряженном состоянии, не оказывает существенного влияния на интенсивность пучения.

Увеличение нагрузки на фундамент практически не меняет характера зависимости интенсивности пучения от плотности грунта, изменяются лишь количественные показатели интенсивности пучения.

При нагрузках, близких к несущей способности фундаментов, их осадки после оттаивания грунта, больше подъемов, вызванных пучением. Зависимость осадок во времени хорошо согласуется с теорией фильтрационной консолидации грунта.

Всесторонняя оценка возможностей фундаментов в вытрамбованных полостях, включая их работу в пучинистых грунтах, дает основания для рекомендации использовать фундаменты с большими углами наклона боковых граней (10...15°). Такие фундаменты обладают высокой несущей способностью, что, во-первых, позволяет рационально использовать бетон на их изготовление, во-вторых, повышенные нагрузки уменьшают деформации пучения фундаментов. Фундаменты с большими углами наклона боковых граней подвергаются меньшим осадкам после оттаивания грунта.

Отноаение подъема грунта под фундаментами при нагрузках, близких к их несущей способности, к подъему грунта на тех же отметках вне зоны влияния фундаментов со временем уменьшаются, что свидетельствует о долговечности уплотнения грунта.

Результаты испытаний забивных блоков, имевших форму усеченной пирамиды, подтверждают закономерности, установленные для фундаментов в вытрамбованных полостях

Закономерности взаимодействия с пучинистым грунтом коротких тарами дальних свай

Независимо от величины нагрузки, действующей на сваю, выпучивание ее пропорционально подъему ненагруженной поверхности грунта.

Относительное выпучивание нагруженных пирамидальных свай увеличивается с ростом глубины промерзания ^ в соответствии с зависимостью

+ (4)

в которой С - глубина погружения сваи в грунт, а1 =1м. Радиус зоны влияния сваи на деформации пучения окружающего ее грунта увеличивается с ростом размеров верхнего сечения сваи, передаваемой нагрузки и уменьшается с ростом ее длины, что нашо отражение в предложенной эмпирической формуле.

Экспериментально установлено, что в нижней части промерзающего слоя существует приконтактная зона, в пределах которой подъем грунта меньше подъема сваи, вызванного пучением этой части слоя. Так, при изменении глубины промерзания с 0,85 до 1,05м пирамидальная свая поднялась на 18мм, а грунт на глубинах 0,5 и 0,75м переместился соответственно на 14 и 8мм. При увеличении глубины промерзания грунта вокруг аналогичной сваи с 0,95 до 1,08м она поднялась на 11мм, а грунт на глубине 0,75 - на 6мм. При дальнейшем промерзании грунта с 1,08 до 1,13м приращение подъема сваи составило 2мм, а грунта на глубине 0,75м - 1мм, на глубине 1м грунт не перемещался.

Аналогичный эффект был выявлен при анализе результатов испытаний фундаментов в вытрамбованных полостях. Обобщая полученные результаты, следует отметить, что в каждый момент подъема фундамента можно выделить три зоны мерзлого грунта, различно взаимодействующих с ним:

- верхняя часть, в которой произошел срыв грунта относительно фундамента и его подъем превышает перемешение фундамента, а вертикальная составлявшая суммарных сил пучения на боковой поверхности вызывает выпучивание фундамента,

- слой грунта, перемещения которого равны подъему фундамента, а суммарные силы пучения равны нулю,

- нижняя часть промерзающей толщи, в которой деформации пучения грунта меньше подъема фундамента, вызванного деформациями пучения этого слоя и вышележащего грунта. С увеличением подъема фундамента глубина расположения слоя грунта, подъем которого равен подъему фундамента, уменьшается тем быстрее, чем интенсивнее с глубиной уменьшается пучение грунта.

Таким образом, взаимодействие пучинистого грунта с перемещающимся фундаментом принципиально отличается от взаимодействия его с неподвижным фундаментом, на боковой поверхности которого действуют усилия одного знака.

Испытаниями выдергивающими нагрузками установлено, что анке-рупаая способность части пирамидальной сваи, находящейся в талом грунте, оказывает влияние на выпучивание сваи только при незначительной (порядка 0,5 от ее длины) глубине промерзания грунта. Для определения анкерных сил предложена эмпирическая формула.

Осадки пирамидальных свай после оттаивания грунта при нагрузках, составляпких 30% и более их несущей способности, равны или превышают их подъемы в зимний период, остаточных деформаций пучения свай не происходит.

Исследование сил пучения, нормальных к боковым граням пирамидальных свай, выполненное с использованием разработанного автором устройства (а.е.* 1196767) показало, что они уменьшаются с глубиной примерно по линейной зависимости; под их влиянием формируется около 35$ суммарных сил пучения. Установлена зависимость

суммарных сил пучения от касательннх и нормальных сил, а также угла наклона боковых граней фундаментов пирамидальной формы, вкл! чая забивные блоки и фундаменты в вытрамбованных котлованах.

При глубине промерзания грунта, меньшей глубины заложения фундаментов, вызванное подъемом нагруженных фундаментов уменьшение суммарных сил пучения практически пропорционально отношению их подъема к подъему аналогичных ненагруженных фундаментов.

Суммарные силы пучения зависят от передаваемой на фундамент нагрузки, уменьшаясь с ростом последней. Это связано, во-первых, влиянием напряжений на процесс объемного расширения промерзающего грунта, во-вторых - с влиянием нагрузки на размеры зоны уплотнена грунта. Так, средний радиус зоны уплотнения около ненагруженной пирамидальной сваи длиной 2м на глубине 1м равен За, где а - поло вина ширины верхнего сечения сваи. На глубине ниже 1м он равен 2а При нагрузке на сваю 270 кН средний радиус зоны уплотнения по все глубине погружения сваи примерно равен За.

Многолетними наблюдениями установлено, что плотность грунта, окружающего сваи, с нагрузками, приближающимися к их несущей способности, и размеры зон уплотнения со временем не уменьшаются. Более того, относительное выпучивание свай со временем уменьшается.

Закономерности взаимодействия с пучинистым грунтом свай

постоянного поперечного сечения •

Относительное выпучивание ненагруженных свай постоянного поперечного сечения при относительной глубине промерзания в интервале 0,5...О,9 от их длины не зависит от интенсивности пучения грунта и может быть определено из выражения

в котором:

2 - глубина погружения сваи в грунт, м, ^ - эмпирический коэффициент,

Для буронабивных свай диаметром 0,2; 0,35 и 0,5м коэффициент

в равен соответственно 0,4; 0,51 ш 0,28 м"^, для призматн-

-Т/2

ческих забивных свай сечением 0,3x0,Зм ^ =0,35 м .

Уменьшение относительного выпучивания свай с ростом глубины погружения их в грунт закономерно, так как при этом возрастают силы заанкеривания в талом грунте.

Зависимость относительного выпучивания свай от их диаметра объясняется влиянием размеров поперечного сечения как на удельные касательные силы пучения, так и удельные силы сопротивления талого грунта по боковой поверхности сваи.

Проведенными автором испытаниями элементов свай разного диаметра, высотой по 0,3м установлено, что удельные касательные силы пучения уменьшаются с ростом диаметра свай. Использование образцов небольшой высоты позволило наиболее достоверно оценить силы пучения.

Выполненные статические испытания свай выдергивающими нагрузками свидетельствуют о том, что и удельные силы сопротивления грунта по боковой поверхности свай уменьшаются с ростом их диаметра.

Отношение сил пучения к силам, препятствующим подъему свай, в конечном итоге и определяет зависимость выпучивания свай от их диаметра.

К силам, препятствующим подъему свай, следует отнести также усилия, возникающие за счет неодинакового перемещения сваи и грунта в нижней части промерзающего слоя.

О наличии таких сил при взаимодействии пучинистого грунта со сваями постоянного поперечного сечения свидетельствуют результаты

исследования влияния на касательные силы пучения подъема свай. В момент максимального подъема свай одной и той же длины площадь соприкосновения их боковой поверхности с мерзлым грунтом практически одинакова как у нагруженных, так и у ненагруженных свай. Если не учитывать сопротивление части мерзлого грунта выпучиванию свай в услввии равновесия всех сил, то удельные касательные силы лучения, действующие на боковую поверхность ненагруженной сваи, окажутся в десятки раз меньше, чем у нагруженных свай. Такое резкое снижение сил пучения невозможно.

Касательные силы пучения изменяются по глубине примерно по ■линейной зависимости, о чем свидетельствуют результаты измерения их с использованием образцов высотой 0,3м, забетонированшшсква-жинах на разной глубине.

Установлено, что уменьшение касательных сил пучения, вызванное подъемом образцов свай, пропорционально отношению этого подъема к подъему грунта на контакте с ними.

В общем случае зависимость относительного выпучивания свай от нагрузки носит нелинейный характер. Однако в интервале нагрузок (0,5...1) Ф, где Ф - несущая способность сваи, для практического использования эту зависимость можно принять линейной. Для предотвращения остаточных деформаций пучения передаваемая на сваю нагрузка должна быть не менее 0,?Ф.

Многолетние наблюдения показали, что при нагрузках(0,7...1)Ф осадки свай, подвергшихся выпучиванию, не превышают осадок свай, работающих в аналогичных грунтах.

Несущая способность коротких буронабивных свай при заданных осадках может быть определена с использованием разработанного автором инженерного метода расчета, основанного на экспериментально установленных закономерностях из работы в глинистых грунтах.

Влияние жесткости конструкций на относительные

Ш2ШШШЛШШ&МШ£2ЯШ_

В результате испытаний нэзаглубленных ленточных фундаментов, пеших одинаковую длину и ширину, но разную высоту, прз яскусст-)НН0 созданных неравномерных деформациях пучения основания в iaxe установлена количественная зависимость их относительных дэ->рмашй от жесткости поперечного сечения на изгиб. Так, при узэ-геении жесткости сечения в 3,88 и 8,02 раз относительные дефор-шэт фундамента уменьшаются соответственно в 1,2 и 1,5 раза.

Анализ результатов испытаний 5 одноэтажных кирпичных зданий, встроенных на сборномонолитных мелкозаглубленных ленточных фун-шентах, показал: при примерно одинаковой изгзбной жесткости си-гемы фундамент-стена (45...50 Ш.м2) относительные деформация гчения (выгиб и прогаб) увеличиваются с ростом длины здания. От-зснтельная деформация фундамента здания длиной 30м была в 1,4 и ,8 раза больше по сравнению о деформациями фундаментов при длине 1аний 24 и 12м.

Прн такой Ее жесткости на изгиб системы фундамент-стена ада-ie длиной 6м подверглось крену. Аналогичная картина наблюдалась я измерении перемещений фуэдаментов других жестких зданий ограненной длины.

При длине зданий 12м с жесткостью стен на изгиб 46 и 150 *,м2 относительные деформации у первого из них за период наблю-5ний бшш в среднем в 1,4 раза больше.

Однако приведенный выше анализ выполнен без учета пучинис-IX свойств грунтов в основании зданий, в частности, интенсявнос-I пучения, средняя величина которой изменялась от 0,06 до 0,10.

Комплексным параметром, характеризующим совместную деформа-гю основания из пучинистого грунта и системы фундамент-стена,

является показатель гибкости системы, учитывающий жесткость сис: мы на изгиб,жесткость основания при пучении грунта.длину фундаме

Анализ результатов испытаний зданий с использованием показателя гибкости свидетельствует о том, что при изменении его от 0,7 до 2,52 средняя за период наблюдений относительная деформация системы (прогиб, выгиб) увеличилась с 10,Ю"4 до 17,Ю-4.

При показателе гибкости, меньшем 0,5, относительная деформация проявляется в виде крена.

Испытания фундамента нулевого цикла жилого дома усадебного типа, состоящего из пирамидальных свай и цокольных панелей, образующих неразрезанную балку, оснащенного шариковыми динамометрами для определения нагрузок на сваи, показали, следующее.

При неравномерном пучении грунта в плане сваи подвергаются неравномерному подъему. При этом балка, изгибаясь, препятствует неравномерному подъему свай. На опорах балки, каковыми являются сваи, возникают дополнительные усилия, которые пригружают сваи, подвергающиеся большему выпучиванию, и разгружают сваи с меньшими подъемами.

За счет перераспределения нагрузок на свои происходит выравнивание их подъемов, уменьшение относительной деформации фундамента. По данным испытаний фундамента, нагрузки на сваи изменились на 20-28$, в результате чего относительная деформация фундамента уменьшилась на 40$. Жесткость цокольных панелей составляет лишь часть от жесткости всех надфундаментных конструкций. Учет полной жесткости дает значительно больший эффект, о чем свидетельствуют испытания двухквартирного крупнопанельного дома 25 серии, построенного на фундаменте из буронабивных свай, ростверк которого сечением 0,4x0,4м бил выполнен из мнолитного бетона, цоколь высотой 0,6м - из кирпича.

Относительные деформации пучения фундамента этого здания по рэзкым осям были в 2...7,5 раза меньше по сравнению с деформациями без учета жесткости конструкций.

Выполненные испытания фундаментов на неравномерные деформации пучения, обобщение результатов длительных инструментальных наблюдений за зданиями, построенными на мелкозаглубленких в свайных фундаментах, позволили выявить предельные деформации фундаментов (абсолютные и относительные) для разных типов зданий. В частности, установлено, что при подъеме и относительных деформациях монолитных и сСорно-монолитных ленточных фундаментов, равных соответственно 3,5 и 0,0008 см, в зданиях с несущими стенами из блоков и кирпичной кладки не происходит недопустимых деформаций конструкций и нарушения их нормальной эксплуатации.

Общие закономерности взаимодействия пучинистых и

Несмотря на разную природу процессов пучения и набухания грунтов, вызванные ими деформации оснований и взаимодействие этих грунтов с фундаментами характеризуются рядом общих закономерностей. Так, основания, сложенные указанными грунтами, подвержены циклически повторяющимся знакопеременным деформациям. Давление пучения пропорционально интенсивности пучения. Подобная зависимость установлена мезду давлением и интенсивностью набухания.

В слое сезоннопромерзающего грунта существует зона, в пределах которой подъем грунта на контакте с фундаментом меньше подъема самого фундамента, в результате этого мерзлый грунт в пределах указанной зоны создает анкерный эффект. Подобный эффект характерен и для набухающего грунта, что установлено на основе экспериментальных исследований взаимодействия свай с замоченным набухающим грунтом.

Поэтому при расчете фундаментов по деформациям пучения и набухания мотут быть использованы единые методы. Одинаковыми могут

быть приняты и предельные деформации оснований, сложенных.гсучинис тьши и набухапцими грунтами.

Методы расчета мелкозаглубленных фундаментов

На основе экспериментально установленных зависимости относительной интенсивности пучения от вертикальных напряжений в грунте и площади подошвы фундамента (I), зависимости давления пучени* от интенсивности пучения ненагруженного грунта, с использованием функций, аппроксимирующих распределение напряжений в основании, получена формула для определения подъема фундамента Ь нормальными силами пучения:

h.^- Цр*. <6,

в которой:

h^ - подъем ненагруженного основания; Р0 - давление на основание; & - ширина подошвы фундамента;

m - коэффициент условий работы, принимаемый для столбчатых фуг д&ментов в соответствии с (I), для ленточных т =1,6;

oi - коэффициент пропорциональности, зависящий от скорости пуче

^^ Ъ . s(d^d)

Для столбчатых фундаментов J)= —- , где

jS, - коэффициент, характеризующий отношение сторон подошвы фундамента; cfj}d- соответственно глубина активной зоны пучения и глубина заложения фундамента. d d d-d

Для ленточных фундаментов щш —si 2>- (i'^A ^ при 1)^0,2 (4,3£nd-f),

Если давление на основание равно удельным нормальным силам пучения, фундамент не подвергается подъему. На основании (6) удельные нормальные силы пучения равны

р _ (7)

Гг ~ miH

Сравнение вычисленных по формуле (6) подъемов фундаментов с экспериментальными свидетельствует о хорошей согласованности результатов: максимальная разница не превышает 21%, средняя - 6%. Примерно такие же результаты подучены при сопоставлении расчетных а экспериментальных значений удельных нормальных сил пучения.

В соответствии с экспериментальными данными при подъеме фундамента на величину Ь удельные нормальные силы уменьшаются и логут быть определены из выражения

(8)

где С - коэффициент жесткости основания при деформации пучения грунта, С -- ~ •

Выражение (8) по своей структуре аналогично зависимости для определении реактивного давления грунта на подошву фундамента, ле-кащего на винлеровском основании с коэффициентом постели С, прав-ю, в последней отсутствует первое слагаемое.

В качестве механической модели основания может быть принята зистема предварительно сжатых упругих пружин. В общем случае выражение (8) может быть представлено в виде

О)

С использованием этой модели разработаны методы расчета систе-ш мелкозаглубленный ленточный фундамент-стена здания при неравно-!ерном пучении грунта основания. В качестве расчетной схемы при-[ята балка с приведенной жесткостью [Е^] , схема нагружения кото-юй и вид опорных закреплений зависят от конструктивных особеннос-'ей здания, что учитывается введением соответствующих граничных ■словий.

В случае, когда на балку действует распределенная нагрузка, а ависимость рг (х) симметричная относительно середины балки, выз-анные пучением грунта перемещения балки определяются из решения

неоднородного дифференциального уравнения четвертого порядка. При линейной Функции рг (х) решение получено в замкнутом виде. При прс извольной функции Р. (х) дано приближенное решение, рассмотренное е примере экспонепиальной зависимости. Дифференциальное уравнение равновесия балки имеет вид

Л (10)

¿''—г;

I -- - ^Хел ; «^ЩсБз; * = ;

С - половина длины балки;

X' - расстояние от середины балки до рассматриваемого сечения.

Частные решения уравнения (10) без правой части образует фундаментальную систему, состоящую из гипертригонометрических функций. Так как граничные условия однородны, то частное решение уравнения (10) найрено отдельно для ^(х) и . При этом

использован метод Коши.

Внутренние усилия в сечениях балки определены на основании известных дифференциальных зависимостей между перемещениями балки, изгибающими моментами и поперечными силами.

Для расчета фундаментов в общем случае, когда распределение сил пучения по длине балки подчиняется любой функциональной зависимости и на балку действуют произвольные нагрузки, дан приближенный метод. В этом случае задача сводится к решению системы уравнений, полученных из условия совместности деформаций балки и основания и условия равновесия.

Кроме того, в диссертации разработан метод расчета стены здания с учетом влияния деформаций сдвига. Для этого в левую часть дифференциального уравнения равновесия введено слагаемое

4'[к''к" (X) . в котором \-^^/[(гА]^ » где Сб'^Л приведенная сдвиговая жесткость сечения балки.

Для решения уравнения равновесия без правой части использовано характеристическое уравнение 0} корни которого представлены в виде: 2^2= «^¿^¿с;

_ Частное решение уравнения не отличается от такового при

Метод расчета мелкозаглубленных ленточных фундаментов

<2,j4.ey.QW.- сил. пучения по., бокррдй поверхности_

В общем случае рассматривается ленточный фундамент с наклонными гранями, подверженный действию сил пучения по подошве и боковой поверхности. При определении сил пучения использована аналогия процесса взаимодействия фундамента с пучинистым грунтом и взаимодействия длинного абсолютно жесткого включения с расширяющимся при нагревании бесконечным слоем из упругого материала толщиной и шириной, равным соответственно глубине промерзания и ^ ширине В зоны влияния. Трапецеидальное сечение фундамента представлено в виде ступенчатого бруса. На подошву каждой^ступени" (гак же,как и фундаменте) действуют нормальные силы пучения, а на ее боковую поверхность - касательные. Установлено, что увеличение числа ступеней сверх 12 оказывает весьма незначительное влияние на точность расчета.

Решение получено в безразмерных координатах, равных х=ШьХ, 2=/?и2 +■ У- , где Л11)Ч+- неизвестные постоянные, определяемые (так же^как и постоянные в функции напряжений) из граничных условий: вертикальные перемещения подошвы фундамента и ступеней равны нулю, вертикальные перемещения грунта на границе зоны промерзания, в местах сопряжения зон под ступенями, равны между собой; вертикальные перемещения поверхности на границе зоны влияния фундамента равны деформации пучения; касательные напряжения на границе этой зоны отсутствуют, так же, как нормальные напряжения на поверхности грунта в пределах зоны влияния.

Задаче решена в перемещениях; принято допущение, что горизонтальные перемещения грунта равны нулю.

Б результате решения задачи определены нормальные и касатель ше напряжения, действупщие на элементы фундамента. Путем интегри рования этих напряжений получена формула для определения силы пу-

Гр =1 ЩЬ {^туСВ-х.^,-^.^.)].

где ■ у - коэффициент Пуассона мерзлого грунта.

Постоянные 1 Су^ и ширина зоны влияния фундамен-

та В определяются по приведенным в диссертации формулам.

Сравнение полученных <по формуле (II) сил пучения с найденными экспериментальным путем свидетельствует о надежности предложенного метода. Для расчета на ЭВМ составлена программа.

Подъем фундамента при нагрузке Л* определяется по установленной экспериментально зависимости

которая рекомендуется для практического применения.

Методы расчета деформаций пучения свай

Метод рассмотрен на примере пирамидальной сваи. В качестве расчетной схемы принят цилиндр радиусом В с помещенным в нем со-осно конусом радиусом а.

Задача решена с использованием дифференциальных уравнений осесимметричного термонапряженного состояния цилиндра. Приняты следушцие граничные условия: на внешней границе цилиндра радиальные напряжения отсутствуют, а вертикальные перемещения на поверхности равны величине пучения грунта ^ ; на границе мерзлого грунта с талым вертикальные перемещения равны нулю, при непод-

важной свае радиальные перемещения грунта вокруг нее равны нулю, а вертикальные изменяются в соответствии с зависимостью

й> = 4^~ тго, £ (шг) Со5 т2} (13)

где *

^ £ - соответственно коэффициент Пуассона и модуль деформации мерзлого грунта; /Я-1, Ъ - текущие координаты; X {у ряд Бесселя первого рода от чисто мнимого аргумента нулевого порядка; а, - постоянный коэффициент, определяемый из выражения

а< г -----(14)

1 4(1-)*) т2 З^Стё)

В результате решения задачи определены напряжения в цилиндре. Сила Гл определена численным интегрированием по частям произведений рядов Бесселя на тригонометрические функции от ГПЕ . При трех членах разложения рядов сила пучения определяется по формуле Рп = mal^4(^-¿)LFCm3a3(¿f,-2)■^з¿emгaг■i^ +¿fma(¿r<) +3$та(зг-г) ¿~г) + 81г] + (15)

+ Н(1-^)(тсх-1р) +4 (¿-¿)та [тгаг-31рта * + л£г Сх-л)*2тгаг{4+тгаг)-^1ртаСТ-Я) *

* О +тгаг)+1гр (2*3тга) (*г-8)| .

Сила пучения, действующая на сваи постоянного поперечного сечения С = О ) , на основании (15) равна

Р,-8тгаа, {гО-^Ьта + р'^/па+т3"/^ (16)

Сравнение силы пучения, определенной по формуле (16), с полученной из точного решения показало, что при 0,32 погрешность приближенного решения не превысила 10$.

Подъем сваи при нагрузке А/ определяется по формуле (12).

В диссертации получено также приближенное решение для непосредственного определения величины выпучивания сваи. Принятая функция радиальных перемещений учитывает образование зазора на

контакте свел с грунтом. Крома того, учтено установленное экспериментально наличие зон, различно взаимодействующих с переметающейся сваей.

Для расчета величины выпучивания пирамидальных свай получена формула

(17)

1яе Уг - коэффициент, равный 2,44; Р^Р- соответственно плотность грунта в сухом состоянии и плотность твердых частиц грунта;

^ - коэффициент, зависящий от геометрических размеров свай, глубины промерзания и температуры грунта, нагрузки на сваю, значения ■которого табулированы с помощью ЭВМ.

Осадки свай, подвергшихся деформациям пучения, определяются суммированием осадки ненагруженной сваи £0 , обусловленной усадкой грунта при оттаивании, и осадки $ы , вызванной нагрузкой

Осадка 50 определяется из решения задачи, обратной рассмотренной. С применением ЭШ найдены осадки ненагруженных свай с разными геометрическими размерами, при различных значениях /у и с!^ .Для определения ¿к мо1ут быть использованы существующие методы расчета. В частности, для буронабивных свай такой метод разработан автором диссертации.

Универсальный энергетический метод расчета выпучивания

фундаментов

При разработке метода использована экспериментально установленная зависимость изменения сил пучения по глубине, а также зависимость сил пучения от отношения перемещения фундамента к перемещению грунта на контакте с ним. В расчет вводятся суммарные силы пучения, учитывающие совместное действие касательных и нормальных сил пучения на наклонную грань сваи.

Подъем пирамидальной сваи определяется по формуле

Ьяк---¿777- > <»>

Т 1+ и/^

которой Н1 = 4(1+пе*-)Т(а- , гае

X - средние по глубине промерзания удельные касательные силы пучения, П =0,04 1/град;

Л - угол наклона боковой грани к вертикали;

С - собственный вес свая;

Л/а- сила сопротивления талого грунта.

Метод монет быть использован и при расчете свай постоянного

перечного сечения. В этом случае "^<^=0, а для буронабивннх

ай диаметром с/ а = ^/8.

Сравнение расчетных подъемов свай с экспериментальными сви-

тельствует о надежности метода.

Подъем фундаментов, заложенных в слое сезоннопромерзапдего

унта, определяется по формуле

А ь —' (19)

I ъ-ра+ц

которой . ,

и, -- г (1.ы)г л [гащулд^щ )]+&;

О-Р^МЬ-^)А,

з ¿¡Ць^И

подъем основания в уровне подошвы фундамента; (Су- коэффициент, учитывавший уплотнение грунта, ачения коэффициентов Ку , со } )л приведены в диссертации.

В диссертации приведена формула для определения подъема и ночных фундаментов.

Таким образом, энергетический метод может быть использован I расчета подъема фундамента любого типа, в этом и состоит его шерсальность.

Методы рйсчета фундаментов с учетом жесткости

радземных конструкций

В качестве расчетной схемы принимается балка с изгибной жес костью CEJj , равной приведенной жесткости надфундаментных конструкций, лежащая на опорах, перемещения (подъемы) которых определяются одним из предложенных способов. Под действием сил пучения сваи неравномерно выпучиваются. За счет жесткости балки происходит перераспределение нагрузок на сваи. Дополнительные нагрузки на сваи определяются из решения системы уравнений, в которых используются условия совместности деформаций балки и опор, t также условие равновесия. Зная эти нагрузки, можно определить ас солютную и относительную деформацию пучения фундамента и знутрег ние усилия в балке.

В диссертации рассмотрено также решение, в котором фундаме* представлен в виде простраственной стержневой системы. Использован метод конечных элементов. Решение реализовано по программе "Лира" на ЭВМ.

ВЫВОДЫ

I. Проведено обобщение результатов обширных многолетних зкс периментальных исследований работы в пучинистых грунтах фундамег тов разного типа (мелкозаглубленных на естественных основаниях i в вытрамбованных полостях, пирамидальных, призматических и öypoi бивных свай), в том числе в составе зданий и их фрагментов. На основе этого обобщения выявлены закономерности взаимодействия Фз даментов с пучинистыш грунтами, предложены принципы их описани? позволившие разработать научные основы расчета фундаментов и решить комплекс практических проблем фундаментостроения на пучинис тых грунтах, имеющих большое народнохозяйственное значение.

2. Наиболее важные для технических расчетов фундаментов, ввергшихся подъему нормальными силами пучения, научные полояе-? и принципы, разработанные в диссертации, могут быть сформули-заны в следующем виде:

2.1. Для определения напряженно-деформированного состояния груженного грунта в процессе его морозного пучения правомерно тользовать упругие решения.

2.2. При постоянной скорости пучения влияние передаваемого на ювание давления на подъем слоев грунта не зависит от степени

) пучинистости и характера изменения интенсивности пучения по гбине, поскольку давление пучения пропорционально интенсивности 1ения, между коэффициентом пропорциональности и скоростью пуче-I существует корреляционная связь.

2.3. При постоянном давлении на основание интенсивность пуче-I уменьшается с ростом размеров подошвы фундамента. Установлена пгчестванная зависимость между этими факторами. При постоянной грузке меньшему выпучиванию подвергаются фундаменты с меньшей >щадью подошвы.

2.4. При прочих равных условиях удельные нормальные силы пу-шя, действующие на подошву неподвижного фундамента, пропорцио-сьны подъему ненагруженного основания. По мере подъема фундамен-эти силы уменьшаются примерно по линейной зависимости; коэффи-ят, характеризующий влияние перемещения фундамента на удельные (мальные силы пучения, равен отношению этих сил к подъему нена-■женного основания.

2.5. в качестве механической модели основания при пучении нта может быть принята система предварительно сжатых упругих жин, расчетными параметрами которой являются удельные нормаль-

силы пучения и коэффициент жесткости основания. Неравномер-ть пучения грунта в плане характеризуется изменением по неко-

торой зависимости удельных нормальных сил пучения.

3. Полученные в диссертации положения, характеризующие взаи модействие боковой поверхности фундаментов разного типа (в вытра бованных котлованах и траншеях, пирамидальных, призматических и ронабазных свай) с пучикистым грунтом, сводятся к следующему:

3.1. Независимо от уровня нагрузки, степени пучинистости и .относительной глубины промерзания грунта, типа и формы фундамент выпучивание их пропорционально подъему ненагруженной поверхности

Установлены корреляционные связи мевду относительным выпучи ванием ненагруженных фундаментов и относительной глубины промерз • ния.

3.2. Взаимодействие пучинистого грунта с перемещающимся фун ментом принципиально отличается от взаимодействия его с неподвиж ным фундаментом. В первом случае'за счет неодинаковых перемещени

' фундамента и грунта щжконтактной зоны в нижней части промерзающего слоя создается усилие, препятствующее выпучиванию фундамент во втором - весь слой промерзающего грунта участвует в формирова нии сил пучения.

3.3. Угод наклона боковых граней фундаментов неоднозначно в яет на их выпучивание: подъем ненагруженных и малонагруженных фу даментов увеличивается с ростом этого угла; начиная с некоторого уровня нагрузок картина меняется на обратную. Суммарные силы пучения, действующие на боковые грани фундамента, могут быть опред лены путем умножения касательных сил на эмперический коэффициент учитывающий наклон этих граней.

3.4. Давление на грунт оказывает не только количественное, ; и качественное влияние на зависимость интенсивности пучения грун та от плотности грунта. С увеличением показателя текучести грунт отношение подъема фундаментов с уплотненным основанием к подъему

подобных фундаментов, устроенных в отрытых котлованах, уменьшается. Размеры зон уплотнения (диаметр и глубина) в зависимости от глубины заложения, наклона боковых граней фундаментов и влажност-ных показателей могут быть определены по предложенным в диссертации уравнениям регрессии.

3.5. На фундаменты, заложенные в слое сезоннопромерзашего грунта, распространяются положения и принципы, разработанные как для фундаментов, подъем которых вызван только нормальными силами пучения, так и для фундаментов, взаимодействующих с пучинистым грунтом по боковой поверхности.

3.6. Относительное выпучивание фундаментов всех типов со временем уменьшается; для каждого из них выявлен уровень нагрузок, обеспечивающих отсутствие остаточных деформаций пучения. Для мелко заглубленных фундаментов пирамидальной формы установлен угол наклона боковых граней, обеспечивающий минимальные перемещения в период промерзания и оттаивания грунта.

3.7. Силы пучения на боковой поверхности фундаментов зависят от отношения подъема фундамента к подъему находящегося с ним в контакте грунта на рассматриваемой глубине.

• 3.8. Имеется достаточно близкая аналогия между взаимодействием пучинистого грунта с фундаментом и процессом взаимодействия расширяющегося при нагревании упругого материала с помещенным в него абсолютно жестким включением, что позволяет при расчете напряженно-деформированного состояния окружающего фундамент пучащегося грунта использовать решения задач термоупругости.

3.9. Использование условия равенства работ, совершаемых силами пучения и силами, препятствующими выпучиванию фундаментов, дает возможность определять подъем фундаментов любого типа.

ЗЛО. Процессам взаимодействия пучинистого и набухавшего

грунта с фундаментами присуши некоторые общие закономерности. По! тому разработанные методы расчета фундаментов могут быть распространены на те а другое грунты.

4. Сформулированные в дассортащи прташпы, характеризующие совместную работу фундаментов с конструкциями зданий при неравномерном пучовга грунта, ваключаются б следущем:

4.1. Под влаяшеы жесткости конструкшй происходит перераспределение нагрузок мевду фундаментами: фундаменты с большими подъемами догружаются, а Емешге меньиго подъема разгружаются, в результате чето происходит выравнивание их подъемов, и относител: нае деформации умоньшаются в несколько раз.

4.2. Комплексным параметром, характеризующим совместную работу системы основание-фундамент-стена здания является показатея гибкости, учитывашдий длину фундамента (стены), изгибную жесткость стены, жесткость основания при пучении грунта.

4.3. Предельные деформации пучения оснований могут быть при няты равными предельным деформациям для набухающих грунтов.

5. Разработанные в диссертации принципы и положения послужи ли научной основой для создания новых методов расчета фундаментов, основными их которых являются:

- Метод расчета подъема мелкозаглубленных фундаментов но-мальными силами пучения.

- Метод расчета подъема мелкозаглубленных фундаментов с уче Том сил пучения по их боковой поверхности.

- Метод расчета выпучивания свай.

- Универсальный энергетический метод расчета выпучивания фундаментов.

- Метод расчета системы мелкозаглубленный ленточный фундамент-стена здания при неразномерном подъеме грунта основания.

- Метод расчета деформаций свайных фундаментов при неравномерном пучении грунта.

6. Выполненные разработки позволяют дать ответ практически на все принципиальные вопросы, связанные с применением эффективных конструкций фундаментов при строительстве на пучинистых грунтах;

7. Полученные в диссертации результаты нашли применение в нормативных документах, ГОСТах, типовом проектировании, при разработке эффективных конструкций фундаментов и широко применяются в проектировании и строительстве. Экономический эффект только от внедрения мелко заглубленных фундаментов составляет около 3 млн.рублей

в год.

Из 67 опубликованнхы работ по темме диссертации основными являются следущие:

1. Упругоплачтическое распределение напряжений вокруг горных выработок различного очертания (монография). - М.: Наука, 1988, 94с.

2. Метод определения величины подъема свай при замачивании набухающих грунтов. Основания, фундаменты и механика грунтов, 1968, Л I, с.27-29.

. 3. Оцределение величины подъема свай в замоченном набухающем грунте - Строительство на набухающих грунтах. - М.: Стройиз-дат, 1968 (Материалы Всесоюзного совещания), с.33-35.

4. Особенности строительства на набухающих грунтах. - Промышленное строительство, 1969. № 6, с.22-23.

5. Определение деформаций оснований из набухающего грунта с учетом его совместной работы с сооружением. - Основания, фундаменты и механика грунтов, 1970, № I, с.28-31.

6. Метода расчета стены здания на неравномерный подъем основания при набухании грунта. - Сб.№ 60 НШоснований. Основания,

фундаменты г подземные сооружения. М.: Стройиздат-, 1970, с.105-119 (в соазторстье с Шиловой О.Д.).

7. Deform&tiono of Buildings due to Expansive Soil,-

4-tli Conference on Soil Mechanics»Publiehing House of the Bunga-riem Academy of Sciences.Budapest,I97l,pp.749-756.

8. Учет жесткости конструкций при определении деформаций оснований, сложенных набухашша грунтами. - Материалы Ш Всесоюзноп совещания по механике грунтов, основаниям и фундаментам. Киев, Буш вельник, 1971, с.259-262.

9. К вопросу о модели основания из набухавшего грунта. Сб. Л 61 НИИоснований. Основания, фундаменты и подземные сооружения. М.: Стройиздат, 1971, с.69-77.

16. Расчет стены здания на неравномерный подъем фундаментов. Сб.№ 62 НИИоснований. Основания, фундаменты и подземные сооружения. М.: Стройиздат,. 1973, с.80-84.

11. Метод определения несущей способности боковой поверхности буронабивных свай. Вопросы проектирования и устройства фундаментов из набивных свай. Изд-во Саратовского университета, 1973, с.53-60 (в соавторстве с Бейритом А.Г.).

12. Исследование взаимодействия мелкозаглубленных фундаментов со слабопучинистым грунтом основания. - Основания, фундамента и механика грунтов, 1984, й 4, с.21-23 (в соавторстве с Борщевым В.В., Сажиным A.B.).

13. Результаты исследований взаимодействия боковой поверхности коротких буронабивных свай с сезоннопромерзаюшими пучинис-тыми грунтами. - -Мейвузовский сборник научных трудов: Повышение эффективности и качества сельского строительства. - Пермский сельскохозяйственный институт, 1985, с.59-70 (в соавторстве с Зе-киным В.Н.)

14. Проектирование мелкозаглубленных фундаментов - Бюллетень строительной техники, * II, М.: Стройиздат, 1985, с.И-12.

15. Взаимодействие пирамидальных свай с пушистыми грунтами. - Проектирование и инженерные изыскания. 1986, # I, с.22-24 (в соавторстве с Шишкиным В.Я.).

16. Взаимодействие мелкозаглубленных фундаментов с пучинис-тыми грунтами. - Материалы 1У Всесоюзного совещания по механике грунтов, основаниям и фундаментам. Том 2, Методы проектирования эффективных конструкций фундаментов. - M. : 1987, с.248-249 (в соавторстве с Зекиным В.Н., Мальцевой H.A., Шишкиным В.Я.).

17. Исследование взаимодействия мелкозаглубленных ленточных фундаментов с пучинистыми грунтами. - Основания, фундаменты и механика грунтов, 1987, * 4, с.5-7 (в соавторстве с Борщеэым В.В.).

18. Влияние жесткости надфундаментных конструкций на выпучивание пирамидальных свай. - Материалы Всесоюзного совещания в г. Воркуте, Геокриологический прогноз при строительном освоении территорий. М.: Наука, 1987, с.90-94 (в соавторстве с Зекиным В.Н., Шишкиным В.Я.).

19. Допустимые деформации малоэтажных зданий на пучинистых Грунтах. - Доклады советских ученых но П Международной Балтийской конференции по механике грунтов и фундаментостроению (Таллин, 1015 мая, 1988 г.) - M., 1988, с.49-55 (в соавторстве с Шишкиным В.Я).

20. Проектирование и строительство фундаментов сооружений не пучинистых грунтах (монография). - Изд-во Саратовского университета, 1985,-236с (в соавторстве с Волохом A.C., Шишкиным В.Я.).