автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Взаимодействие забивных блоков с сезоннопромерзающими пучинистыми грунтами

116. 9 ?

ШШСГЕРСТВО НАШ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ пошши РОССИЙСКОЙ ФШРАЦШ ПБШСХИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

БАРШВ Лев Михайлович

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗАШШЫХ ЫОКОВ С СВ30НН0-ДРОМЗРЗАЩШ ПУЧШЖТШЙ ГРУНТАМИ.

05.23.02 - Основания ж фундамента ^

Автореферат' диссертации на соаскаязе ученой степени кандидата технических наук

Пермь

- 1592

Работа выполнена в лаборатории оснований и фундаментов Центрального научно-исследовательского, экспериментального и проектного института по сельскоыу строительству.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор МШН B.C.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор ОРЛОВ В.О. - кандидат технических наук, ВОСТРБЦОВ О. К.

Ведущая организация - РосНШагродром.

Занята состоится " 20 " ноября_1992 года в 12 часов

на заседании специализированного совета К 063.66.02 по_присуждению ученой степени кандидата технических наук в Пермском политехническом институте л о адресу: 614600, г.Пермь, 1Ш-45, Комсомольский проспект, 28а, ауд. 423. _

С диссертацией монно-ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан * * _3992 х.

ТИМОФЕЕВА ХМ.

? ; Г } I

ошмгшкшшаата работы

Актуальность темы. Освоение обширных районов Севера, Сибири и Дальнего Востока требуют решения ряда пройдем, связанных с фундзетн-тостроением в слоэашх грунтовых условиях. Одной из таких проблем, имеющих важное научно-техническое и прикладное значение, является проблема морозного пучения сезоянопромерзаэпщх грунтов и их вззимоде:-ствиа с фундаментами.

Необходимость возведения фундаментов в пучияистых грунтах настоятельно требует дальнейшего изучения способов ^ундаментостроения в этих условиях.

Действующи в настоящее время нормативные документы по существу не дают достаточно обоснованных методов прогнозирования, связанных с пучением грунта деформаций фундаментов.

Сказанное в полной мера относится к забивным блокам, являющимся эффективной конструкцией фундаментов. ■ .

В настоящее время наиболее широкое применение нашли блоки в форме усеченной пирамиды. При.забивке вокруг них формируется зонз уплотненного грунта, в результате чего.такие фундаменты обладают высокой несущей способностью. Повышение передаваемого на грунт давления способствует укеяызеншо пучения, грунта. . ... -

Сочетание повышенной несущей способности забивных блоков с улучшенными (с точки зрения уменьшения пучения) свойствами грунта дают основание полагать, что такие фундаменты могут эффективно применяться и в пучинистых грунтах.

Наметившийся в последние' годы подход к проектированию фундаментов, заключающийся в их расчете до деформациям пучения, создает предпосылки к применению забивных блоков, погруженных в грунт на глубину, 'деньпую глубины промерзания. Поэтому исследования взаимодействия зз-Зивных блоков с пучинистыми грунтам, призванные способствовать уво-

жчению объема внедрения таких Фундаментов, являются гаэдой и актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнялась б соответствии с ксмплекс-но11 целевой программой 0.55.16.Ц.

"Целью диссертация является разработка на основе результатов эк; .риыенталькых исследовали!! методе расчета фундаментов из забивных блоков по деформациям лучения.

В соответствии с поставленной целью необходимо било репить следующие основные задачи:

1. Исследовать влияние наклона боковых граней блоков на их подъем и остаточные деформация лучения лрн разных нагрузках.

2. Изучить влияние глубины промерзания грунта на величина гхлу-чивання забивных блоков.

3. Исследовать формирование уплотненных зон вокруг забивных блокоЕ и ех влияние нг пучинистые свойства основания.

4. Определить силы пучения до боковым граням и подошЕе забивных

а

блокоЕ пр:: резных зел::-сшах подъема блоков.

5. Исследовать Секторы, влияющие на осадки блоков в талых г. оттаивающих грунте::, и разработать метод их расчета.

Научная новизна работы заключается в следующей:

- экспериментально установлены закономерности взаимодействия забивных блоков с промерзавши.® и оттаивающими пучпнпстиии грунта;.!:;;

- разработан инженерный метод расчета фундаментов из забивных блоков по деформации пучения;

- разработан .метод определения просадок блоков в оттаивающих и осе док в талых грунта::.

Прлкт::'гес::а~ зп; --'л::остъ работы состоит в расширении области применения забн*гшх блоков в цучинистых хунтах.

Результаты исследований использованы при проектировании и строительстве Лунда-меытоБ из забивках блоков в пучннистых грунтах на территории С:.;ской и Ярославской областей, Бурятской ССР, яри разработ-

ке "Рекомендаций по проектировании и устройству свайных фундзментоз на пучинистых грунтах (ЩИИЗПсельстрой. М, 1989).

Общий экономический эффект от внедрения: полученных результатов составил 180 тис.рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертации долоаены а обсуждены на семинаре "Сельскому строительству - эффективные фундамента" (г.Пенза, 1982г.), на научно-практической конференции (г.Ростов-на-Дону, 1985г.), на 3-й и 4-3 научно-тахняческих конференциях молодых'специалистов и аспирантов ЦЕЖЗПсельзтроя, на зональной научно-практической конференции транспортных строителей (г.Хабаровск, 1985г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ.

На защиту выносятся:

1. Результаты натурных испытаний забивных блоков в сезонно-про-юрзаюших пучваистых грунтах.

2. Метод расчета забивных блоков по деформациям пучения.

3. Метод расчета осадок и просадок забивных блоков в талых и отбивающих грунтах.

Объем и структура •работы. Диссертация состоит из введений, 6 лав, выводов и предложений. Она содержт: страниц -222, прялонений-4, рисунков - 62, таблиц - 24, использованных источников - 180.

__ СОДЕШНИВ РАБОТЕ . ' ' •

Ео введении отражена актуальность выбранного направления рзботы.

Во второй главе обобщен опыт применения забивных фундаментных инструкций различной геометрии в сезоняопромерзаюших дучинистых зунтах, дан анализ результатов исследований факторов, вляяюгда на >розное пучение грунтов и выпучивание фундаментов, на;.:ечени цель л ¡дачи исследования. Отмечено, что значительный вклад в изучение (аимодействия фундаментов, з том ч:сл.е пз,забивных элементов с :сгам грунтом внесли А.А.Бартоломе:*;, Н .И .Баков, О.ГС.Бострецоз, С.-;, ов, а.Н.Гольдите2й, Б.'Л .Даямзтов, Б.Б.Злган, Н Л .Гунов, Ь Л.,

Ю.К.Зарецкий, Н.Х,Зоцаако-, М.Ф.Киселев.П. А.Коновалов, Г.Е.Кульчицкий, Б .Н.Мельников, В.О.Орлов, Н.АЛеретрухин, В.И .Пусков, А.В.Садовский, В.С.Сашн, ВЛ.Ушкалов, ВЛ.Федоров, К.А.Хамидуллин, H.A. Цыгович, В.БЛ!вец я, др.

Пскззано, что деформации лучения грунтов основания обусловлены B3t -лдовлиявдими факторами: помимо физических характеристик грунта необходимо учитывать такав нагрузки на основание, форму фундаментных конструкций и способ их возведения.

Установлено, -что по вопросу влияния формы и размеров забивных фундаментных .конструкций на их устойчивость при лучении грунта и на несущую способность мнения исследователей расходятся. -

Результаты, полученные с помощью существующих методов расчета осадок забиЕных конструкций переменного по высоте сечения (например, пирамидальных свай), не соответствуют фактически измеренным в натур-, них условиях, особенно в начальной стадии загружения.

Это происходит, в основном, из-за неучета конусности боковых граней, а также неполного учета влияния структурной прочности грунта.

Отмечено, что в настоящее время практически нет данных о работе забивных 6локое в лучинистых грунтах, отсутствуют достоверные инженерные методики их расчета по деформациям в талых и оттаивающих грунтах и по деформациям пучения.

Указано, что недостатком дочти всех методов измерения сил пучения является их условность, несоответствие работы' испытываемых моделей работе реальных фундаментов.

В третьей главе приведены инженерно-геологические условия экспериментальных площадок, методика и результаты исследований взаимодействия забивных блоков с лучинистнми грунтами, а такие деформаций их в оттаивающих .и талых грунтах.

Натурные испытания проводились на площадках в Омской и Ярославской областях, велись наблюдения за построенными зданиями в Бурятской ССР.

Площадка в Омской облайти сложена аллювиальными суглинками с лг казателем текучести в пределах ^¿=0.13...1.0, в Ярославской - делюэл альниш и моренными суглинками с показателем текучести =0.33...0.71

На этих шющадках в течение трех зимних сезонов 1981-1984г.г. яг пытаны 20 забивных блоков равного объема (У=0.36 мЗ) с углами сбега боковых граней =0; 5; 10; 15°. Шесть испытанных блоков (с(=5 и были погружены на Т,5м.

Испытаниям подверглись такяе двадцать семь блоков с V =0.045 мЗ и углом наклона боковых граней^ =0...15° с интервалом через 5°.

Таким образом, на воздействие сил морозного пучения грунта были испытаны в натурных условиях 53 забивных блока, загруженных постоянными нагрузками в течение всего периода испытаний.

Кроме того, в течение трех зимних сезонов были испытаны еще три блока высотой 1,0 и и =5°, имеющие-возможность ограниченного подъема, равного I) =0.0; 0.5; 1,0 см.

Все площадки регулярно очищали от снега. Глубину промерзания грунта измеряли мерзлотомерами Данилина и Ратомского. Температурный реапм промерзающего и оттаивающего основания определяли психрометрическими "заленивлеяЕнш" термометрами с ценой деления 0,2°С через специально оборудованные температурные скваяинн.

Наблюдения за влажностью грунтов основания блоков проводили круглогодично в течение всего*эксперимента.

" Измерения перемещений блоков с точностью до ОД мм осуществляли штангенциркулем и прецизионным нивелиром относительно неподЕзхннх реперов специальной конструкции.

Послойные дефорлации загруженного и незагруженного основания изучались с помощью поверхностных и глубинных грунтовых марок.

Статические испытания блоков выполнялись в соответствии с ГОСТ 5686-78.

Обработка результатов экспериментов проводилась с использованием методов математической статистики с оценкой доверительного зоил

изменения основных параметров.

Испытаниям забивных блоков на воздействие сил морозного лучения грунта предшествовало определение зон уплотнения и влажности вокруг погруженных конструкций, анкерующего эффекта, изучение развития и щ текания деформаций в основания загруженных блоков.

Экспериментально установлено, что при забивке блоков в их основании образуется уплотненная зона, качественную и количественную оце к; которой мошо дать с помощью относительной плотности, представляя щей собой отношение плотносш уплотненного и неуплотненного грунта.

Анализ относительной плотности основания показывает, что с ростом^ в пределах 0...150 центр тяжести уплотненной зоны основания ле реыещается вверх, в сторону дневной поверхности грунта.

Установлено также, что в основании блоков образуются три зоны с разной слаглостью грунта. Первая из них примыкает непосредственно к боковой поверхности и подэра конструкций; вторая имеет более высоду вланность ло сравнению с природной влажностью грунта незагруженного основания п переходит в зону с влажностью равной природной.

Показано, что пучение грунта"именно в зоне с повышенной влагнос тью объясняется увеличением деформаций морозного пучения незагруженных блоков с ростом Л .

Испытаниями забивных блоков на выдергивание в соответствия с Ш 5686-78 установлено, что анкерующая способность этих конструкций дол) на учитываться только при'подъемах не свыше Ь =5...6ым. При этом эффектом "засасывания" ло подошве цонно пренебречь в силу его незначительности, а удельное сопротивление отря/ву грунта по боковой поверхности блока ¡>103350 с достаточной для практических деле* точностью принимать равным расчетному сопротивлению грунта на боковой поверхности забивных свай, определяемому в соответствии с главой ШиП 2.02.03-85,

Исследование деборлаций талых оснований нагругаеимх блоков показывает, что на первом этапе загруженая основания окружающий забивной блок грунт перемещается весьма незначительно вниз вместе с конструя

щва.

Псввдоупругая осадка основания происходит большей частью за счет более плотной упаковки частиц грунта в пределах 'уплотненной и малоуп-дотненной зон вокруг конструкции, а ее график имеет прямолинейный характер и весьма пглые значенш S стр.

По мерз дальнейшего загру&ения в работу вовлекаются более дальние слои окруззвщего грунта, разрастается "луковица напряжений". При этом на расстоянии от боковой поверхности, равном стороне верхнего сеченая блока, в основании проявляются значительные растягивающие напряжения. При осадке блока Sстр=0.3.. ,0.5см в глинистых и $стр= 0.8...I.Oca а песчаных грунтах начинают развиваться сдвиговые деформации на границе уплотненной и неуплотненной зон по поверхности с площадью равной (1.0.. .1.2) Зок, связанные с превышением растяпзващих аапряяений прочности грунта на разрыв. Начало развития деформаций здвига да контакте уплотненной и неуплотненной зон объясняется тем, îto прочность грунта на разрыв наименьшая именно в иеуплотнзнном грун-ré. С возрастанием нагрузки в работу все больше вовлекаются слои неуп-ютненной зонн вокруг конструкций. При этом наклонные боковые грани ¡агруяают основание не только в вертикальном направлении, но и взаимодействуй с грунтом за счет расклиниващего эффекта.

С увеличением с{ уменьшается'• осадка блока, поскольку возрастает опротявление грунта большему в нем перемещению боковых граней.

Фаза потеря несущей способности основания блока наступает тоща,. огда нарушается условие предельного равновесия при взаимодействии с рун том боковых граней пирэмидальных забивных конструкций.

Таким образом, показано, что основная осадка блоков в талых грун-зх происходит за счет деформации неуплотненного основания, что ппзво-зет использовать в расчетах характеристики неуплотненного грунта.

Исследования взаимодействия ненагружелных блоков с лромерзаэ":::.! планетам основанием позволяет сделать вывод, что величина ах r*jnynr-

вания возрастает с увеличением À , а относительный подъем блоков со временем уменьшается. При этом отношение подъема ненагруженннх блокоз с с/=0;5;10;15° к деформации пучения незагруженного грунта равняется соответственно 0,6; 0,7; 0,75; 0,8.

©

Абсолютный и относительный подъемы блоков увеличиваются при возрастании <А в интервале 0...10°,"при дальнейшем увеличении et до 15° ко. Р

значения "имеют тенденцию к снижению (рис.1,2). При этом интенсивность их снижения тем ваше, чем больше нагрузка на блоки.

Такое.явление становится возмояным потому, что влияние угла наклона боковых граней яри их взаимодействии с пучшшсшм основанием проявляется неоднозначно. С одной стороны увеличение d влечет за собой рост результирующих сил пучения по боковой поверхности, с другой #

- с увеличением <А и нагрузок на блоки напряженное состояние грунта оказывает большее влияние ..в массиве грунта именно вокруг боковых граней. '

Взаимовлияние этих факторов хорошо прослеживается на рвс.З, откуда можно сделать вывод, что учитывая увеличение несущей способности блоков с ростом о( , рационально применять в пучинистых грунтах блоки с с( =10...15°.

Наблюдения за просадками блоков в оттаивающих грунтах показали, что их характер аналогичен осадкам конструкций в талых грунтах. Поскольку блоки с с/ =10...15° имеют меньше просадки в оттаивающих основаниях по сравнению с конструкциями с меньшими углями сбега, их применение в пучинистых грунтах предпочтительнее и с этой точки зрения.

Б процессе оттаивания грунта забивной блок взаимодействует не с разниненной грунтовой массой, не тлеющей прочности, а с грунтом, сравнительно быстро«восстанавливающим свою прочность. По данным В,Д.Пономарева, в течение первых 1-2 суток после оттаивания восстанавливается около 50,о первоначальной прочности, а через S-I0 дней - 100£.

Тем не менее, осреднении! модуль деформация для грунтов с показателем текучести Jf >-0,75, определенным летом, не превышает в течение

^ V

- П -

к

А

У ■ 14

щ > а*

Ь

ц-

ч

О У О <<,грод. О г/за2.

Рис.1. Зависимость подъема блоков от угла сбега боковых граней: а - 1981-82г.г; б - 1982-83 г.г; в - 1983-84г.г. при нагрузках, кН: 1-уГ=0; 2-_/С=25; 3-_/"=50; 4-/^=75;

сГ

0.6

0.4

О.2.

о 5 /о и, граЪ.

0.0

) 1 и!

У

/ /

/

О 5 /о с(,г/><г2.

О & ос, гряд Рис.2. Зависимость относительного подъема блоков от угла сбега боковых граней: е - 1981-82г.г.; б - 1982-83г.г; в - 1983-€4г.г. при нагрузках, кН: 1-^0; 2-У=25; 3-У=50; 4-уГ=75; 5-^=1С€.

первых десяти сутсд после оттаивания значений Еот=(0.5...0.6} Е, при

=0,26...0.74 находится в пределах Еот={0.7...0.8)Е, а лрв. ,0.25 равен Еот=(0.9...0.95)Е.

В четвертой главе рассмотрены результаты исследований сил цуче-Е." . грунта, действующих на забивные блоки.

Испытанные фундамента загружались постоянными нагрузками таким образом, чтобы на кавдый тип блоков приходилось несколько их ступене!

Величина сил лучения определялась в момента начала и конца поди ма блоков.

Для определения максимальных удельных сил пучения по боковой поверхности блоков устанавливались глубина промерзания грунта л площади его смерзания с боковыми гранями на момент начала' по движки блоков, от куда и нсходляись средняя значения удельных.касательных сил пучения.

Измерение нормальных сил пучения, действующих на подошву блоков, проводилось с помощью трех однотипных составных блоков специальной конструкции в течение трех зимних сезонов. При этом, один из блоков не имел возможности подниматься, два других могли подняться соответственно на 0.5 и 1.0 си. Определение сил пучения производилось сило-иамеритедьннм устройствам с шариковым индикатором.

Величина этих сил определялась по размерам отпечатков на тарированных сменных стальных пласташках.

Установлено, что силы пучения, действующе на боковую поворхаост незагрукеннвх забивных блоков, увеличиваются с ростом утла наклона бс коеых граней по зависимости, близкой к линейной, которую.можно аппроксимировать Функцией ^ {1+ЪЖ1<Ц) , где ^ - удельные силы лу чения, действующие на боковую поверхность блоков с наклонными гранями

- расчетное значение касательных сил пучения, действующих на грз ни призматических блоков, £ы7 - модуль значения угла сбега конструкций.

Силы лучения, действующие на боковую поверхность загрукенных бло

Рио.З. Относительный подъем блоков при одинаковых осадках. 1...1У - блоки с углами О...15°, графики относительно-

го подъема при 5-6 яри £ =4см.

ков, возрастам с увеличением угла сбега (Ж от 0° до 10°, а щи увеличении о^до 15° остаются на достигнутом уровне.

Нормальные силы пучения по подошве блоков практически пропорциональны толщине слоя промерзающего грунта, расположенного под подошво] погруженной'конструкта до нюней границы уплотненного слоя.

При подъеме незагруяеняых блоков уменьшение касательных сил пучения происходит быстрее у блоков'с меньшими углами сбега боковых гр; ней, у загруженных - наоборот.

С возрастанием подъема блоков действующие на их подопву нормальные силы пучения уменьшаются по зависимости, близкой к линейной.

Анализ результатов экспериментов, приведенных в этой главе, позволяет сделать вывод, что для расчетов забивных блокои по деформациям пучения могут быть использованы нормативные значения удельных касательных сил пучения, принимаемые по БСН 29-85.

При этом следует вводить дополнительные зависимое™, связанные ' с формой блоков и воспринимаемыми.ими нагрузками.

В пятой главе доведены методы расчета забивных блоков по деформациям пучения, осадок и просадок в талых и оттаивающих грунтах.

Расчетная схема взаимодействия блока с талым или оттаивающим грунтом приведена на рис.4. При выводе формулы для расчета осадок бло ков в тадых.трунтах приняты следующие допущения:

- наклодаые 1рани и подошва блока взаимодействуют с окружающим грунтом, как еосткеё штамп на линейно-дефоршруемом полупространстве;

- в пределах отдельных слоев грунта основание принимается изотропным;

- в случае прорезки блоком нескольких слоев грунта определяются осрезщенянв характеристики основания вокруг боковой поверхности конст ру:сци:: я ниже её подоявы по общепринятой методике;

- козф^цаеиг порми о % 6°коешс граней принимается как для пря-моуго.-л.пого атампа с шириной, равной сирине среднего сечения блока, и

длиной, раьноЯ —— _-

*

Т стадия

а)/7ри ол Зля ■гликистм ч дм песч ам/х грунтб.

При. для глинистых и. е>с. € дм песчаных грунтоЬ

/¡[стадия

ё 4 Щ+Ш

УслоЬ/ше.

С&. €¿'1 т- л/едеп-ные значеиия ножном-них и. хасателтшна-Кряхен-иЗ! баспрчнч-маемых неу/>4отнециым грунюом ¿¿3разрушения

структурны* связей между его хастч^ан^. Сеу7) 7~ то же,

уплотненным грунтоц. Ср, Ср^ —прочность грук-лъа. на. ро^рыб.

Рис.4. Схема к расчету блоков по деформациям в талых грунтах. I - начальная стадия загрукения: г) начало разрушения структурных связей между частицам грунта вблизи блоков в уплотненной зоне; б) то же, на контакте уплотненного и неуплотненного грунта. П - структурные связи иещу частицами грунта нарушены, яо сохранилось предельное равновесие перед началом сленговых деформаций в грунтовом массиве.

Ш - разЕИша сдвиговый деформаций в грунте.

- коэффициент Пуассона груета 7 определяется до иетодаке <2.К. Лапшина.

Полная осадка блока равна £ - |5стр + ^сд . (I)

Здесь ¿Устр - осадка, связанная с сопротивлением основания, обусловленного сгруктурнши связями между '•частицами грунта, и не превы-шапздя в несвязных грунтах величины./3 стр=0.8...1.0си, а в сеязных-- л$*стр=0.5см.

Предельное сопротивление основания, обеспечиваемое этаги связя-, достигается дта нагрузке на блок^"зтр, определяв-

гда - глубина погружаемой части блока, - рааыер стороны среднего сечения блока в пределах-^, 6( - размер стороны подошвы блока, о( — угол сбега боковых граней, Су,у>у - соответственно сцепле-

ние и угол внутреннего' трения веупдотненного и уплотненного грунта основания.

Осадка, связанная с началом сдвиговых деформаций, равна: _ _________________ /«»

где/( - вертикальная нагрузка на блок, а> СО £ ~ коэффициента форш додоивы и боковой грани блока, ^п ~ коэффициенты Пуассона осяо-ванал кике и выше уровня подошвы конструкции, Ер Б2 - модули деформация грунта под подошвой блока а вокруг его боковой поверхности.

5а предельное сопротивление блока вдавливающей нагрузке при расчете по деформациям следует принимать нагрузку, под воздействием г.отог.о-;'. блок получил полную осадку £ , определяемую по формуле

£ = £ Su.rn.-t (4)

где - предельное значение средней осадки фундамента проек-

тируемого здания или сооружения, устанааиваемое в соответствия с гла-

вой 2.02.01-83;

£ - коэффициент перехода от предельного значения средней осадки фундамента к осадке блока, определенной по данной методике.

Значения коэффициента Д следует принимать равным 0.4 в грунтгЛ с показателем текучести^ <0.25 и 0.3 - при 0.25<^. ^0.75.

Для определения просадок блоков в-оттаивающих грунтах используется методика расчета блоков по деформациям в талых грунтах, при этом принимается:

- лротаивание грунта происходит вокруг всей поверхности малозаглубленного блока одновременно, в силу большей теплопроводности бетона (в 4...6 раз) по сравнению с теплопроводностью грунтового основания;

- коэффициент пористости и показатель текучести оттаивающего грунта определяется в соответствии с "Руководством по расчету, проектированию и устройству малозаглубленннх фундаментов на пучанисгах грунтах" (ЦНИИ Шс ель строй. ЫД993).

- осреднении прочностные характеристики оттаивающего основания принимаются по СНиП 2.02.01-83.

При этш следует иметь ввиду, что величина просадки блока додана удовлетворять условию

. ¿V > к (5)

где /ъ - максимальная величина морозного выпучивания блока.

При разработке метода расчета забивных блоков по де?х>тасцпям лучения попользован принцип ргвенства рябот, совершаемых сплсми пучения и силами, препятствующими Еыпучиванию блока

. (6)

Подъему блока препятствуют передаваемая нагрузкам/ и его собственный вес С.

Б том случае, когда блок прорезает слой сезоняопроиерзгшего грунта, выпучиванию его препятствуют гакпе силы сопротивления толого грунта на боковой поверхности.

Экспериментам установлено, что силы пучения по глубине основания уменьшаются примерно по линейной зависимости:

р<2> «Роа-^-), (?)

где - расчетные удельные касательные силы пучения на глубине ? ; Ро - то та, яри Ж = 0; . СТуЕ - глубина промерзания грунта.

Для определения удельных сил пучения с учетом подъема фундаментов использованы следующие зависимости:

р^ю-Р^Ю-^) да

. ¿ш-¿.а-к) ,(9)

в которых п. - подъем блока, - подъем грунта на глубине г на контакте с фундаментом, б*о - удельные нормальные силы пучения, действующие на подошву неподвижного фундамента,• -основания на уровне подошвы 'фундамента.

Я.

Вас. 5. Схема для расчета згбкхшого блока по дефоршцияза пучения.

подъем ненагруженного

В диссертации дано решение для двух случаев: щи глубине погружения блока, больней глубины промерзания грунта, и при заложении его в слое свзоннопромерзающзго грунта. Рассмотрим второй случай, который является более общем (ряс.5).

С учетом зависимости (7,8) элементарная касательная сила пучения

рлхяа

(Ю)

¿Р^р.а-^-^Хё-гв&Ыг

Примем зависимость подъема грунта на контакте с блоком в виде

'' - 19 - ■•■ -: ■' . ь

где Ь о - покьем поверхности грунта на контакта с блоком. Работа касательных сил лучения определяется по выражению

Работ^, совершаемая нормальными силаш пучения, равна

М2 = (13)

Здесь среднее значение удельных нормальных сил лучения, ¿ср = (>е (I- - размер подошвы блока.

' Воспользовавшись условием равенства работ (6), получим уравнение

о- ?*4-")-

При подъем блока равен

Тогда на основании (14) получим выражение для определения величины подъема поверхности грунта_на контакте с блоком. .

/ _ /а ¿[¿О-¿)-ФО^ФС-^^Шгъ) .

■ v ^ Ъ)]

Подставив значение 1% о з (14) и приняв ¡1 =[)>] » гд- предельно допустимый подъем блока, получим уравнение, из решения которого определим шнлмальнуэ яагрузку-Жт/ /л. > Щ2® которой подъем блока не превосходит предельно допустимого ,

Г^ЛСГ^-^Рп-Р&.р-Ь} (16)

где | (Г7>

ъ^с'ЛО-Ш.); (18)

Для практических расчетов рекомендуется принимать

Ре = 2Т^(1+0,0ГГ«(7); С20)

(21)

" Здесь ^ - нормативные удельные касательные силы пучения, прляи-

маемые в соответствии с ВСЯ 29-85; ¿и - нормативное значение нормального давления морозного пучавия,создаваемое I см промороженного слоя грунта; Ку - коэффициент,учитывающий уменьшение деформации пучения уплотненного грунта ; - подаем ненагружанного неуплотненного грунта на уровне подошва блока.

В диссертации приведены экспериментально установленные значения

¿Н я Ну._ '...............

Б сестой главе приведены данные о внедрении результатов исследований, определена область применения малозаглубленных забивных блоков в слабо, средне - и сильнодучинистых грунтах.

Приводится перечень зданий и сооружений, построенных с применением забивных блоков в пучинистых грунтах. При этом получен экономический эффект в суше 180,1 твс.рублей в ценах 1984 года.

ОЩВ ЗДВОДЦ

исследованиями деформации забивныхгблоков в пучинистых грунтах установлено,,что с возрастанием утла наклона боковых граней аС от 10 до 15° морозное выпучивание одинаково загруженных конструкций увеличивается незначительно, а при оптимальном их загружении они подвергаются меньшим осадкам в оттаивающих грунтах в сравнении с. равным по объему блоками, имеющими меньше / о( < Ю°/ углы сбега,

2.Эксперименты по определению, сил пучения позволили выявить:

- силы пучения .действующие на боковую поверхность загруженных блоков, возрастают с увеличением <А от 0_до 10° а при дальнейшем росте о{ они остаются практически постоянными;

- по подопве неподвижных блоков силы пучения примерно пропорциональны толщине слоя промерзающего грунта от подошвы до нижней границы зоны уплотнения;

- по мере подъема блоков действующие по их подошве силы пучения умень-щааггея в несколько раз.

3. Разработанный в диссертация метод расчета, е основу которого полонено условие равенства работ,совершаемых силами пучения

к сила;.п,прстгтству:0лл:.'л выпучиванию фундамента,позволяет с достаточной дм практических целей точностью определять подъем забивных блоков.

4. Предложенный метод расчета осадок забивных,блоков рекомендуется для проверки условия,согласно которому не допускаются остаточные деформации пучения фундаментов.

5. Фундаменты из забивных блоков еысотой I...1,5 м с углом наклона боковых граней 10...15° рекомендуется применять:

- в слабопучинистых грунтах при глубине промерзания до 3,7 м и минимальных нагрузках 270...С20кН;

- в среднепучинистых грунтах при глубине промерзания до 1,7 м к минимальных нагрузках 350...400 кН;

. - в сильнолучинистых грунтах применение 6локое ограничивается глубиной промерзания 1,5 м.

6. Результаты выполненной работы использованы при разработке "Рекомендаций по проектированию и устройству свайных фундаментов на пучинистых грунтах",при проектировании и строительстве зданий различного на значения .Учтенный экономически;"; эффект составляет более 180 тыс,рубле":.

QCHOBHiis noTQUEii'iH ¿ПОС5РТА:;:И ОЛУБ.^::;ОНЛ!"Л ъ РАБОТАХ:

1. Еременные рекомендации по проектированию фундаментов из пирамидальных евн;: в пучинистых грунтах /ПСХ'., ЦНПЛЭйссльстроГ:, Пермское облколхозстройобъсдинение/ - Пермь,1983. - 11с./Соавторы Саяин Е.С., Шишкин 1.Я./.

2. Исследование работы фундаментов с уплотненным основанием е пучинистых грунтах //Новые конструкции сельскохозяйственных зданий индустриального изготовления и методы их расчета 1£ПП!ЗГ1сельстро2. М., 1984. - с.22.. .36. /Соавторы Са?л.ч 2.С. ."альцева H.A./.

... . ... ' -22 . __

3. Особенности работы фундаментов пирамидальной формы в моро-

зоопасных 1рувтах.//Строительство малоэтажных зданий на просадочных грунтах /тезисы докладов/. - Ростов-на-Дону :Сев.Кав.ЗШЭПсельстрой, 1985. - с.37-39. /Соавторы Мальцев АЛ.,Шишкин BJÏ./.

4. Исследование взаимодействия фундаментов с пучинистым грунто //Сельскому строительству - эффективные фундамента .Пензенский дом науч.-техн.пропаганды. - Пенза, 1882. - с.46-47./Соавторы Санин B.C. Еорщев Е.Б.,Сашн А.Е./.

5. Воздействие нормальных сил морозного лучения на подошву забивных блоков //Пнформ.листок Л 85-87. Бурятский ЦНТИД987. -4с. /Соавтор Санин B.C./.

.6. Влияние угла наклона боковых граней забивных блоков на формирование уплотненной зоны основания // Инфори.листок 5 78-87. Бурятский 1986. - 4с /Соавтор Сажин B.C./.

_7. Метод расчета забивных блоков в оттаивающих и слабых, талых грунтах // Инфори.листок M 73-87. Бурятский ЦШ, 1987. - 4о./Соавтор Сажан B.C./.

— . 8. Величина морозного выпучивания- забивных блоков в .зависимости от их геометрии и воспринимаемых нагрузок // Информ.лйоток

й 76-87. Бурятский ЦШ, 1987. - 5с. /Соавтор Самн B.C./.

9. Метод расчета забивных фундаментных блоков по деформациям пучеяия // Инфоры.листок Л 72-87. Бурятский ЦЕПИ, IS87. - Зс. /Соавтор Сашн B.C./.

10. Вертикальные силы пучелия,действующе на боковые грани забивных блоков //Информ.листок Ii 77-87,Бурятский ЩПИ, 1987. - 4с.

11. Метод расчета осадок забивных блоков и пирамидальных свай // ''¡¡форы.листок П 94-88. Бурятский ЦНТИ, 1988. - Зс.

12. Учет влажности грунта вокруг забивных блоков в зависимости от его температуры и напряненного состояния // Информ.лйоток Л 95-88. Бурятский ЦШ, 1988. - Зс.

13. Рекомендации по проектированию и устройству свайньгх фундаментов на пучинистых грунтах. ЩИИЗЯсельстрой. М., 1289. 24с. / Соавторы Сажан B.C., ЕЬшкин В.Я., Яогосян К.Ш. и др./.