автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Взаимовлияние фундаментов на основаниях, включающих водонасыщенные лёссы

6 од

, мл".

/ и»--' МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 624.131.383:624.131.5 РИСКУЛОВ Хашим Артикбаевпч

ВЗАИМОВЛИЯНИЕ ФУНДАхМЕНТОВ НА ОСНОВАНИЯХ, ВКЛЮЧАЮЩИХ ВОДОНАСЫЩЕННЫЕ ЛЁССЫ

05.23.02 — Основания и фундаменты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент — 1993

Работа выполнена на кафедре «Механики грунтов, оснований и фундаментов» Ташкентского архитектурно-строительного института.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор П. А. Коновалов.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор X. 3. Расулов,

кандидат технических наук, профессор Е. С. Песиков.

Ведущая организация — ТПО «УЗСТРОИМЕХАНИЗА-

ЦИЯ».

Защита состоится 1993 г. в

час на заседании Специализированного Совета Ташкентского архитектурно-строительного института, по адресу: 700000, г. Ташкент, ул.' Якуба Коласа, дом 16, ауд. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ташкентского архитектурно-строительного института-

Автореферат разослан ¿(/^-Р ¡993 г

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат технических наук,

доиент ^п. X, ХАМРАЕВ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В республике Узбекистан и других государствах Средней Азии лессовые просадочние грунта занимают виа-птее -льную чч.сть территории. По даннш Г.Л. Чавлакога 25*? всей площади центральной п кчшой частей Средней Азии, исключая горные пепи и пустыни, слсясны лессовыми отложенным.

Поливной характер земледелия, активное орогаение полей, Аиль-транил из многочисленных каналов и арыков, обили« новы* гидроуз -лов и водохранилищ, утечки из коммуникаций - неё г>то, в итоге прк-родиг к интенсивному подъему уровня подзеиних вед. D Узбекистане отмечено, что во икогих раМонах уровень подземных вод неуклонно поднимается, хотя скорости подъема в рааштакк районах не один» -коры. В основном величина составляет 0,4-0,6 м/год. Однако п некоторых: vooïp.4 Ферганской долины -зга скорость достигла 3 м/год. У тагг0"0 подъема уровня подэ®кнг« йод есть много отрннательньт сторон. Поднкиагааяся вода занимает одно из двух положений: или вто-дит на дневную поверхность, пли устанавливается па определенной глубин» от неё (в 2-Зм). Е первой случае для будущего сооруггил« образуется однородное годопасыценное основание, характерное низкой неоуче'4 способность© и повгазютоП деформируемость».

Во втором случае ш кхеом дело с двухслойным основанием пли, кпк чаяв .»сего го'-онуят, основание» со enoTi»t эсдопадодекчнч слоем.

Вопрос изменяя нштряяенно-це'.Ьормярс'В&нчого состояния таких однородных и ссобс'1чо неоднородней: оонаятяй чвляется чр»эв»«9Й -но актуальным. Он, естественно, требует нротлочиоК пгстпнсп,;и срй-иетльнкс теоретических и Ьколартаснтп-льнчх кеоаеаозвняП для ек'.р-чеш'я особенностей работа игдэнэскяткчх с.лоэв в ссновзтге и

г:х вяианял на работу основания в полон.

F («ЛЬ РАКШ. Изучение ¡»опросов нйбднор^дн»«

ссгоямг.я, слогд^нкг« леесогм:»я грунтами ч подгггаюкрм иодтад»??»-j'î'm слоем, а особенно равяг^делтельной способноетл к впаичевлцюп»;

фундаментов, устроении* па такого рода основаниях. Чстду тем,массовое строительство в из/чаемом регионе, изменение гидрогеологи -чезких условий, возрастание стоимости вямли, а как следствие ^того, стремление к более компактному раз»:егцекип яилых знаний в ма -лых город!« н поселках, а таюке цехоо л других сооружений на про-ишленнкх шожадках, делшлт яти проблемы весьма актуальными. Существующие нормативные документы не содержат никаких расчетных: положений, отражающих специфику поведений от и* оснований иод нагрузкой.

НАУЧНАЯ ИОШВНА. Научная новизна работн заключается в елрду!»-

- изучена распределительная способность неоднородных оснований, елтаентак лёссовши грунтами,при различном расположении по ого глубине уровня подземных вод;

- экспериментально исследовано взаимовлияние лакточчих гТ>ун -даментяЕ на неоднородных основаниях при различных расстожгатх *гег-ду их краями и возрастающих давлечтах;

- разработана методика расчёта распределительной способности неоднородных оснований с учётом просадогтного грунта методом пененных элементов;

- прядложено, изучено и рсплпооэакэ мероприятие по сшгеенют взатаовлилния фундаментов па неоднородке.м основании в виде гася -щей прорези.

ПРА1!ТИЧ!!СК0Е ЗНАЧЕНА. Практическое значение выполненной тп-бстн открывает возможность прогноза ряспреяег иге г, ьчо? способности оснований, вклпчяяцнх еяей Бодопасыцинюго леоеосого грунтл, с учетом просадочинх явлений.

ГЕЗУЛЬГ/ЛН 1Ш1Щ)!ЗЛПШ. Результаты иеоледугчшй могут яьзорэтьсп При ПрС'ЭТ'ГИрОВННКИ и СТр'ДИ-.'РЛЬСТПС Ш ТСрр':ГСр1'Л'С У Г) -¿ок.'пта'т кчи г рчадомгаут г*г,'нт":"-гх упячг*"** гидтис у\г'г>, р.

устройство гасящих прореаей позволяет обходиться без применения шпунта для специальных разъединительных стенок.

Диссертант принимал участие в подготовке проектной документации фундаментов объекта и г.Андияаи, где были испольэоз&ны результаты его исследований. Общий экономический эффект от внедра!кя результатов исследования составил 82 тыс.руб. в ценах 1584г.

АПРОБАЦШ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы доложены на:

- Всесоюзной научно-ирактшесиой конференции "Лёссовке прсса-дочине грунты как основания зданий и сооружений", Барнаул ,1990г.

- Международной конференции по проблемам строительства на структурно-неустойчивых грунтах, г.Самарканд,1992г.

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных исследований опубликованы в открытой печати 3 печатных работы.

СТРШУРА И ОБЪЕМ РАБОТ!/. Диссертация состоит из введения , четырёх глав, общих выводов и содержит 149 страниц, 60 иллюстрация 12 таблиц и 104 использованных источников литератур!.

Во введении, в первой главе обосновнваетсл актуальность, цели, научная новизна и практическая значимость теми диссертпцион -ной работы. Там хе напоминается о большем вкладе в исследования просядочных грунтов В.М.Абелева, М.Ю. Абелева,Ю.А.Еагдасаров.%Ч.Н. Гольдштейна,А.А.Григорян,Н.Я.Денисова, Н.М.Кригера,В.И.Крутова, А.Д.Муетофаова, Е.Д.Рождественского, Ё.А.Сорочана и др. Б меньшей степени изучались воденаскщенназ лёссовыо грунта. Но исследования М.Ю.Лг"влев5.,И.Бурхансва,Я.Д.Гняьмкна,Р.Ч.Кодряновой, П.Д. Коновалова, А.С.МарчонкоД.?Оол>щука,Н.А.Цытовича и др. позволяет огметить, что к водокасидснном состоянии толщи просадоччга лё*оовнх гя^йтов иенкчт тсярв^ер р.гбо^ч осчо®ччпя поп

нагрузкой.

второй главе ргясматрччзе: -зя еот.г«к»уе с рпепрэ -

депнгельной способности оснований и взаимовлиянии Фундаментов на цюс. Так, в частности для расчета дополнительных осадок от вблизи загруженное площадей обычно используются метода, основанные на теории лине.йно-дефорлируемого полупространства, что, естественно, приводит к расхождения« мевду расчетными деформациями и Лактичес- ■ кими.

Это привело к широкому применения прибликённьгг, якгаиричеогк»: и инженерных методов расчёта. В главе анализируется метод угловых точек, расчетные методы Б.И.ДалматорЧ, Б.Н.^емочкина.П.А.Коновалова, Г.В.Раскина,Е.И.Теплкикого,А.Я.Финтуиала,ТЛ?.Пим!1ной,Р.Крияе-ка-Р.Конднера,Ньшарка,Харьковского ПромстроПЧШптгаекта к др., а также описание аварийных деформаций зданий и еоору^еннЧ из-за взаимовлияния фундаментов, описанных в работах ТЭ.Ч.Абелева, Я.Ф. Болгова, К.Вентяра, В.Е.Глуютова,Б.И.Далматова,Ф.К.1апшйна, А.И, Пилюгина, А.В.Пилягнна, В.И.Рыбакова,С.Н.Сотнпкова, Г.П.Чеботарева, Э.Кёглера и А.Шейдига I! др. Экспериментальна исследованиям взаимовлияния фундаментов и зон распределения деформаций под ни-'-ми в расчетных грунтах посвятили свои работы Э.С.Бяцтаяевич, ДА. Григорян, В.Л.Голубков, А.М.Гельфандбсйч.Г.И.Швецов,К.Е.*3гоэов, Т.Н.Зимина.БД.Ксванёв,Л.И.Колесников ,П,А.Коновалов,Л.И.Чачвелов А.П.ИочаевецД.И.Пйлпгин,Г.В.Распт,АЛ!.Работниг?ов, Л.Ф.Пальчиков А.А.Собе!1Ин,О.К.Ткачёв,Р.А.Усм?лов, О.Б.ФиамскиЙ и др.Обобщение гкАеизложепньтт работ позволят1 отметигь пледущее.

Расчетные методы прогноза р,?.спредел!Ггельной способности загруженного основания чаде всего дадт зввшеиння результате, что эас- . тапллет принимать меры по предотвранечио влипши фундаментов дпу на друга даче в тех случаях, когда его на практике мп*<»т I: не быть или сио будет не сущэетвшшю». Рпя»л«ист0О из имепци^ея топоров оценки распределительных свойств рснорпииВ нг> учмтнтт? его сложр-

нпя по глуоине и особ^пм'-* ^ г^ч^го гл^^.

Практика строительства, и эксплуатации зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях свидетельствует о значительном количестве случаев их повреждения вследствие непринятия мер по исключен!® взаимовлияния вновь возводимых зданий на существующие. Как правило, такие повреждения чате всего отмечаптся при строительстве на водонасы.ценнък неоднородных основаниях с включением сильносжимаеных слоев.

Результаты экспериментальных исследований распределительной способности в большей степени посвящены изучении либо однородных оснований, либо оснований, сложенных напластованиями грунтов, резко отличающихся как по дефорлатгашм и прочностным свойствам, так и по генезису. В то гоэ время изменение распределительных свойств в основаниях, сложенных структурно-неустойчивыми грунтами, чувствительных я водонасыценио (например, лёссовых просадочинх 1 при их эамачиванкп снизу и влияние этого процесса на наттряженно-дефорлировашое состояние ставаего неоднородном основания за ред- 4 ким исключением осталось вне поля зрения исследователей.

Диапазон конструктивных мероприятий, сткаодих: взаимовлияние фундаментов друг на друга невелик. Большинство р.з них дорогостоящи и в ряде случаев не всегда аффективны. 3 связи с изложенным очевидно, что необходима дальнейлая проработка копструктивннх решений в этой направлении. .

В третьей главе излагаются'результаты лабораторных исследований взаимовлияния фундаментов ка неоднородном основании, включающем токщу водснасьщенного грунта. В специально сконструированном лотке с прозрачной стенкоЯ покрытой расмзр;ой сеткой н гмевцей отделение, позволявшее водокасьг^ать грунт,, было проиедеио 24 опнта с жесткими штампами шириной 6 п 10 см с двухкратной повтор!сотьп. Во всех опытах ямгггировалгзь плоская задача. В качестве слабого подстглащего слоя использовался "водонасщеннрй лрссоечй суглинок

Нарушенной структуры, а верхний слой был представлен песком. Два загрузочных устройства позволяли создавать давление на уровне подошвы штампа от 0,025 до 0,2 ЧПа. Толщина верхнего песчаного слоя составляла + 4$, а расстояние между моделями фундаментов в плане в различных опытах также составляло величину, равную 1$!- 4$. Укладка слоев грунта в лоток осуществлялась но специальной методике, обеспечивающей равную плотность грунта в различных опытах. Осадки штампов поверхности грунта фиксировались с помоцыо поверхностных и глубинных марок, индикаторами часового типа и прогибоме-рами 6-ПАО ЛЖИ (с точностью 0,01мм).

Характер деформаций основания выявлялся с помощью горизонтальных полос, выполненных с помощь» белого песка, укладываемого через 2 см тонкими слоями при подготовке основания в лотке. Для снятия сил трения о стекло у штампов скаиивалась передняя стенка.

Расхождения между физкко-ыех&ническпми свойствами грунтов в лотке в повторных опытах не превшали 20-25%.

Для каждого опыта использовались одновременно два штампа определенной ширины. Сначала на подготовленное основание устанавливался птамп и давалась нагрузка ступенями от 0,0125 Ша, затем до 0,05 ЧПа, затем по 0,025 ЧПа до 0,1 МПа. Каждая ступень Еыдер-.яивалась до условной стабилизации 0,01 мм/час. Нагрузка в 0,1 ЗДа для штампа №1 является максимальной и она постоянна по всех опытах. После затухания осадок загружался в штамп установленный на расстоянии от штампа 2.6 , ¡6 , в такой же после-

довательности до момента, когда при постоянной нагрузке наблюдается резкое приращение осадки ( в 2-3 газа превышающее от предыдущей ступени). Данная нагрузка принималась за предельную. Фиксация осадки штампов производилась от момента приложения нагрузки через 5,10,15,30,60 твтут и далее через один час до условной стабилизации. Послойн.чо перемешенип в основанги исерялксь готан-

генциркулен относительно исходит данных; линий на смотровом стекле и фотографировались. Каждый опыт проводится с двухкратной пов-торностью. Для сравнения опыт с подобными параметрами проводился на однородном песчаном основании. Определение зоны распространения деформации по глубине в стороны на контакте слоев велось с помощью глубинных марок.

Изучение качественной картины деформированного состояния основания, полученной нами в результате лабораторных исследований, позволило сделать ряд выводов:

- при толщине слоя песка Н„ $ <йпри нагружении штампов дате малыми нагрузками происходило разрушение основания. Все деформацн имели местный характер и не выходили за пределы подсивы штампа;

- при толщина песчаного слоя Нп > Зо неоднородное основание, включающее слой грунта, под нагрузкой ведёт себд как однородное, ширина зафиксированной визуально зоны деформации поверхности не превышала Р, 7-г |,0б

- увеличение ширины зоны деформации при толщине песчаного, слоя в пределах от {,5& до 2, 5& обуславливалось включением в работу слабого слоя грунта;

- взаимное влияние осадок штампов на неоднородных основаниях со слабым подстилающим слоем начинало сказываться на расстоянии /, меньие 5,£<3;

- ширина штампа не влияла на относительные велкчгиы ; и¡6 ; Н/б • В настоящем эксперименте были использованы штампы размером (?= ¿сн, б--/(?см, но качественная каргота деформаций была одинаковой;

- учитывая '.со обстоятельство, что слабый'слоя в опытах был предо ывлен лес с опта суглинками нарушенной структуры, сильно ттэчижишимиея при водоиасачении, распределотеяышя способность' неоднородного основания ногл'а оказаться сяакмо а,ш:г»енной, неге-

ли это может бить в грунтах естественной структуры.

-В четвертой главе изложены результаты полевых исследований

взаимовлияния фундаментов на неоднородных основания.

В геоморфологическом отношении ¡экспериментальная площадка расположена на 11-й надпойменной террасе р.Кара-Дарья в г.Андижане. В геологическом строении площадки принимавт упастве аллювиальные верхнечетвертнчные отложения.

Подземные води располагались на глубине 1-2 м от днавной поверхности. Однородный слой лессовидного суглинка, лежащий на гра-внйно-галечниковых отлояенклх, длительное время подвергался в нижней части постоянному водонасыдения, что в конечном итоге привело к образование двух геологических элементов. Верхний из них ха-рактеркзуетоя меньшей степенью влажности, чем нкхниД и твердой консистенцией.

Экспериментальная площадка была подобрана таким образом, чтобы вышепоименованные напластовали грунтов были вьщеряаны в пре -делах ее границ с тем, чтобы в основании парных штампов, устанавливаемые по методике Д.Е.Полыпина-Н.Я.Гудчицкого, всегда залегала равная по высоте толпа однородных по состоянию грунтов.

Отбор грунтов ненарушенной структуры, последующие исследования их физических свойств, а так*е сдвиговое и компрессионные испытания в соответствии с действующими ГОСТ позволили установить основные физико-механические характеристики верхнего и подстилающего слоев, лёссовидных суглинков, слагающих опытную площадку (табл.2).Значения модулей деформации вычислены по результатам компрессионных испытаний грунтов в интервале давлений Р.-^И ^ЧМП^

Для изучения взаимодействия Фундаментов на основаниях, сложенных водонасьщеннцмя лёссовыми трунтя.ш?, на описанном еьмо участ-

»j *] h. ! мэ ¡ fi а\ A j A¿ е ;

ПП i СКВ. j м j j ГУ CU j ГУ CM j г/cu j j

I ' 81 1,1 . 0,21 1,79 1,50 2,71 1,22

Z 81 ' 1,7 0,20 1,76 1,47 2,71 1,10

3 7/88 1,5 0,19 1,71 1,44 2,72 1,07

4. 82 1,8 0,21 1,75 1,45 2,71 1,03

5 81 2,5 0,36 1,71 1,33 2,71 0.96

6 7/88 2,6 0,38 1,70 1,23 2,72 0,82

7 ' 82 2,3 0,30 1,73 1,27 2,71 0,88

8 82 3,2 0,39 1,72 1,24 2,71 0,85

s, ; ! Я. i 1 i lp i i т j*. } ip: 1 J град J С .!.£.-. Ша J ЫПа

0,47 0,41 0.28 0,13 0 19 • 0,023 8,2

0,49 0,39 0,27 0,12 0 20 0,019 8,0

0,4S 0,36 0,20 0,16 0 18 0,017 8,4

0,53 0,40 0,25 0,15 0 . 19 0,020 8,4

1,0 0,36 0,20 0,16 1 ,0 24 0.032 4,0

1,0 0,39 0,26 0.13 0,93 25 0,029 4,4

1,0 0,40 0,26 0,14 0,71 23 . 0,031 4,6

1,0 0,41 0,25 0,16 0, ,HI 24 0,027 4,2

ке был устроен полигон, представляющий собой террасами нарезанные площадки шириной Юм. Уровень поверхности первой площадки совпа -дал с уровнем подзе.-.шыс род. Уровень поверхностй^гшощадки превьт -шал уровень первой на /г - 6 , где " 6 - ширина принятого в экспериментах штампа. У третьей площадки уровень ее горизонталь -ной поверхности находится на расстоянии = 2 в 0т уровня подземных вод-. Длина каждой террасы составляла 30 м.

Взаимодействие фундаментов моделировалось с помощью бетонных блоков с размерами 2,4 х 0,6 х 0,4 и. обще!1 площадью 0,96 м^ и соотношением сторон ¿-б , что приближает работу штампа к ра -боте ленточного фундамента.

В качестве грузов использовались дорожные плиты весом 4,0г . На площадке КГ сложенной водонасьгценнымя лёссовыми грунтами была

смонтирована одна установка. Па площадке №2 я I 3, представляю -Чих собой двухслойное основание со слабым подстилающим слоем, было смонтировано по 3 установки с расстоянием между соседствующими блоками,- равном

26« 56.

Для исследования послойных деформаций оснований применялись глубинные винтовые марки, а распределительной способности - поверхностные марки.

Для регистрации перемещений марок лрзпенялись прогибочеры конструкции Егорова с точностью 0,1 мм.

Нагрузка в опытах прикладывалась ступенями по 0,02 Г>Яа. Раз -грузка велась ступенями, величина которых в два раза превышала ве -личину ступеней нагруження. За условную стабилизацию осадок принималась скорость осадки штампа 0,1 мм/час.

Поровое давление измерялось специальными датчиками на основе месдозы с гидравлическим преобразователем конструкции Д.С.Баранова. Диапазон измеряемых давлений для месдозы составлял 0-0,4 Ша.

Точность измерения напряжений не превышала 0,002 !5Яа. Погрешность измерения порового давления в среде била не более 7-10%. Под каждый блогаитамп устанавливались по специальной методике 4-8 датчи -ков порового давления. Поровое давление регистрировалось с по^ощьа автоматического измерителя деформаций Л ¡й-4-4

Распределительная способность оснований, как это следует из ранее выполненных и проанализированных нами в главе 2 экспериментов, в значительной спепени зависит от деформационных свойств и консистенции грунтов, находящихся в однородном основании на контакте со штампом - фундаментом. Достаточно наглядно это было установлено нами в опытах с однородным основанием, когда вся толгда

грунта в основании была представлена водонасыщенннм лессом( fi-C), При росте Давления Р в диапазоне от 0,06 до 0,1 \fla величина осадочной воронки1.выросла вдвое ( с 0,45 -s- 0,55 . до I.06-. Превышение этого давления и достижение Р » 0,12 МТа приводит я резкому (до 53 4 67%) возрастанию осадок S ¡птампоп (видимо за счет пластических дефорааций) и даже некоторому врезании их в грунт, что ранее уже отмечалось на подобных грунтах И.И. Черка -еовым и П.Л. Коноваловым. Однако величина осадочной воронккЦвч-росла всего на 5%, '

Совершенно иной характер формирования осадочной воронки наблюдается нами в опытах с неоднородным основанием; где водонасы -ценный слой лёссового грунта был прикрыт сверху слоем лёсса ее -тественной влажности и ненарушенной структура толстой /ь= 6 ( опыты КЗ и 8) и h.-26 (опыты .f i и 4). Обращают на себя внимание сразу два обстоятельства: при одних и тех же давлениях на уровне подошва штампов здось отмечалась менмгая, чем в опытах с однородном основанием, осадка S и значительно большая величина осадочной воронки /, . (см. рис Л)

( _ 0,0 6 мпя

2 _ о,об МЛа

3 - о. (О Шог

4 - 0,12 мл«

Анализ результатов выполненных экспериментов свидетельствует о том, что заглубление слабого подстилающего слоя, представленное го водонасыщентгыми лёссовпми грунтами, имеющими вдвое меньшее значение «одуля деформации, чем верхний перекрывающий его слой лес -сового грунта естественной влажности, приводит: ■

- к увеличению распределительной способности неоднородного основания при к=6 в 1,5 - 1,8 раза, в при = 2-в - в 2,7-2,9 раза;

- к уменьшению величин осадок штампов;

- к более пологому развитие осадочной воронки за пределами штампов.

Эти материалы не протеворечат наши* лаборатормнм эксперимен -том, где аналогичное явление так же было вскрыто.

Следует отметить, что расположение по глубине сильносжимавие-го слоя, например, торЦл» как ото быно в опытах П.А.Коновалова, Н.С.Никифоровой, Т.Н.Горовой, Л.Ф.Сальникова и др. Сснование повышает распределительную способность в 8-10 раз, особенно если соотношение модулей деформации слоев, составляющих неоднородное -основание, > .¡о . Естественно, умеет значение на

£ и

какой глубине располагается слабый подстилающий слой.

Ранее отмечалось, что неоднородность основания влияет на его распределительную способность. Так в опытах Барда, Еерленда и

Галуа, а также Джибсона нижележащий плотный грунт вызывал умень -шение осадки поверхности мелового грунта вокруг стального резервуара по сравнению с рассчитанной по теории линойно-деформируеиого полупространства. Конечно, распределительная способность неоднородных оснований, представленных двумя слоями лёсса (сухого и эамоченнор го) не идёт ни в какое сравнение с загорфованныи основанием, но и с ней приходится считаться.

Интересные закономерности можно проследить из рассмотрения характера изменения размеров осадочной воронки Ь при увеличении давления на основание. Если грунт основания полностью водонасосен, то осадочная воронка увеличивалась не очень интенсивно только до давления, близкого к 0,1 ЧПа, а далее рост давления на грунт не приводил к возрастанию /, .

Вместе с тем заглубление слабого подстилающего слоя способствовало повышению распределительной способности основания. В пределах использованных нами в опытах давлений (до Р = 0,12 Ша)' наблюдался постоянный н интенсивный рост размеров осадочной воронки.

В связи с тем, что наши исследования велись с водонасыщенными грунтами, где деформации, как правило, затянуты во времени, нами исследовался так же процесс роста размеров осадочной воронки во времени. В однородннх водонасыценнък основаниях ( Я = 0) после су -ночной выдержки итампов размеры осадочной воронки больше не воз -растали (см.рис.2) не снотря на то, что нагрузка на основание продолжала выдерживаться с той же интенсивностью. В неоднородных оа-нованиях ( к = в » к - 2 в- ) даке поело выдерики в течение 35 часов при Р = 0,1 Ша рост £ ещё продолжался. Есть основания полагать, что дальнейший рост размеров осадочной воронки во времени не внесёт скблько-нибудь существенных изменений в установленную нами зависимость I - у (¿)- .

5 Ю ts го 25 ¡o JS Т ч<* с

Рис.2

Рад особенностей формирования сжимаемой толщи грунта бал вскрыт прр анализе замеров послойных перемещений грунта однородного и неоднородных оснований. Опнты показали, что по мере возрастания давлеч -я на уровне подошвы фундамента глубина сжимаемой толщи увеличивалась независимо от однородности основания. Эту закономерность и раньше наблюдали в своих исследованиях Х.Р.Хакимов, В.Н.Го-лубнов, П.А.Коновалов и др. Вместе с тем <*лло установлено, что размеры скичаэмойт тощи по глубине находились в прямой зависимости от расположения кровли водонасьгценного слоя грунта. В том случае, когда основание целиком слагалось волонасщенными грунтами сжимаемая толча находилась в интервале h = (/,5--при Давлениях Р « 0,05fÓ,T2 Mía. В данной сл.учае замеренная величина сжимаемой толщи была меньше расчетной по СНи11 2.02.01-83 в 2-3,5 раза.

По мере перемещения кровли слабого грунта вниз величина сжинаемой толщи заметно возрастала.' Тая, в частности, при ¡г- - в величина сжимаемой толщи в том же, ранее отмеченном интервале давлений возросла до ^5,Р>.При от ом в верхней зоне

h - в уже концентрируется чуть более 53& деформаций. При

величина сжимаемой толщи достигает (1,754-3,7)(э, но концентрация деформаций в верхней зоне снизилась до Для зтого типа основания замеренная величина сжимаемой толщи была лишь в 1,5 раза тоньше раоочитанной в соответствии с требованиями С1М1 2.02.01-83. Однако обнаруженное явление отнюдь не свидетельствует о том, что, если кровля слабого слоя заглубляется ещё ниже, то замеренная глубина сжимаемой толщи будет равна расчётной.

В тех случаях, когда кровля слабого грунта находилась на глубине, где напряжения в грунте от нагрузки на фундамент не превышали структурной прочности слабого грунта Рстр , т.е.выполняется условие: < РСтр ;

перемещения в грунте будут отсутствовать к, следовательно ника -кого увеличения величины сжимаемой толщи не произойдет.

Показания датчиков порового давления, установленных на раз -личных глубинах в водонасыщенных грузах, свидетельствуют о возрастании распределительной способности оснований по мере понижения уровня залегания кровли слабого водонасыщенного грунта(естественно, до определенной степени, как это отмечалось нами ранее).

Представляет большой интерес и процесс снижения порового давления в подонаснщечмом слое во времени при постотшом давлении на уровне подошвы Фундамента. Нагрузка на фундаменты проакткчес,-ки прикладывалась мгновенно, но максимальная величина порового давления на глубине к в сформировалась в среднем через 10 ч для всех трёх гидов оснований. После достижения поровым давлением максимального значения при Р - с«пч^ за СЧ!?Т фильтрацион -ной способности грунтов основания оно начинало медленно снижаться. Через 20-30 часов после достижения давлением максимума оно снижается от 1,8 до 3,0 раз ( в зависимости от приложенной к фундаментам нагрузки). Величина стабилизированного порового давления эависила не только от величины приложенной нагрузки, но и от

глубины устаноьки поронь^аиметрон относительно уровня подземных вод.

Взаимовлияние фундаментов наиболее явственно проявилось в неоднородном основании при И.-26 .Здесь дополнительная осадка отмечалась как при £=2в , так и при С = 5ё . Так, в частности, при расстоянии между фундаментами -¿-26 приращение осадки фундамента И вследствие загружения фундамента >®2 составляло 17-20$ от его первоначальной осадки. Шаче говоря, в случае, если расчетная величина осадки фундамента № I близка к предельной, по требованиям СНиП 2.02.01-83,то строительство вблизи него сооружения (фунда -мент К2) сделает осадку фундамента И недопустимой и его надо бу? дет или усклягь или приспосабливать здание к сверхнормативным перемещениям. Форма осадочной воронки осталась куполообразной (рис.3).

к - -2 3

, % ^_ I = ¿6

77А-

| у777£Г777ф777Л

НЧ ]

Олыпц, ' I

77? ^

Рис.3

При изменении расстояния между фундаментами до £= Ив дополнительная осадка за счёт взаимовлияния составила 6-8% от ранее стабилизировавшейся осадки, т.е. уменьшилась, но осталась ещё существенней.

Экспериментально удалось установить, что главной причиной прироста осадки фундаментов в условиях стабилизировавшихся деформаций является, прирост в их основании поровох давлений, величи-

-Гв-

на кторьгх была замерена в процессе загружения Фундаментов.

Как показали паши исследования, тесное размещение зданий может стать причиной их: сверхнормативной дефорящии (кренов, осадок и т.п.), требующих перехода на другие, более дорогостоящие, тгам фундаментов или применена других инженерш« решений, снижающих или исключающие взаимовлияние фундаментов.

В качестве оптимального решения, снижающего взаимовлияние фундаментов, нами принята прорезь в грунте, заполняемая сыпучим инертным материалом, которая достаточно нффективно гасила перемещения грунта.

Прорезь в полевых условиях вдаолнял&сь с помощью ЭТЦ(1)кскава-торатрашпейного пепного). Ширина прорези составляла 0,20-0,25 м. Глубина прорези била принята равной к~ 1,%-в . Прорезь заполнялась крупным песком. Для обоих случаев, когда расстояние между краями жёстких штампов составляло С-2.6 и ¿=36 наличие прорези полностью исключало передачу перемещений за пределы прорези. Поверх-ностнне марки у края прорези фиксировали нулевые перемещения.

В пятой главе даются предложения по расчёту распределительной способности неоднороднее по водонаемщепип оснований и мероприятиям по снижению взаимовлияния расположенных на них 'фундаментов.

При повышении уровня подземных вод в основании, сложенном про-садочным грунтом, начиная с некоторой глубины бытовое давление в замоченном лрос&дочнсм грунте превышает начальное давление про ч садки . Таким образом, начиная с некоторой глубины грунт проседает, теряя свои проепделгае свойства и превращаясь в обычный слабый грунт, т.е. основание становится двухслойным: верхний слой - непросевший грунт, нижний слой - просекяий грунт. При передаче на основание дополнительного давления от фундамента на -чальноё просадочное давление превышается и в верхнем слое. Образуется дополнительная зона просадки, нижней границей которой

служет 1рдлШ|ь июшего и в&рхивго споёо 1иросешего и иеьросеь -шего грунта), верхней границей служит уровень подземных вод (верхняя граница замоченного грунта). Боковые границы этой области начинаются на краях фундамента и ассимптотически приближаются к нижней границе. Боковые границы леяат на пересечениях изобар вертикальных напряжений в массиве грунта от дополнительного давления и изобар бытового давления в грунте. При зтом суммы значений напряжений, соответствующих этим изобарам, должны быть равны в точках пересечения начальному просадочному давлению.

При построении этих границ приняты следующие допущения: основание рассматривается как упругое однородное полупространство, фундамент рассматривается как гибкий штамп - это допущение основано на том, что изобары вертикальных перемещений в упругом по -лупроетранстве для гибкого и жёствкого штампов существенно отличатся друг от друга лишь в зоне непосредственно под подошвой фундамента и близко к ней. В описываемом случае рассматриваются изобары напряжений 0,5 Р и ниже, где это различие существенно меньше.

'■ В нашу задачу входил не расчёт осадки конкретного основания, а выявление некоторой закономерности изменения осадочной воронки поверхности основания, сложенного просадочным грунтом, при учёте дополнительной зоны просадки от внешней нагрузки.

Расчет'основания производился методом конечных элементов (МКЭ) Программа для ЭВМ, по которой вёлся расчёт, входит в состав паке та программ "Радуга", составленного в лаборатории численных методов в механике грунтов ВНИИОСП.

Результаты расчёта осадки поверхности исследуемого основания за пределами фундамента с учётом и без учёта дополнительной зо -ны просадки при положении внешней нагрузки на основание существенно не пеняет- ширину осадочной воронки поверхности по сравне-

мга с обычным двухслойным основанном, включающем просадочную и не просадочную области.

Так как в лабораторных V, полевых экспериментах не представлялось воэиожчым выявить роль просадок в лёссовом лросадочном грун -

I »

те в формировании размеров осадочной воронки, полученные материалы имеют большое практическое значение.

При проектировании зданий необходимо оценивать безопасное расстояние от его края, считая пятно застройки загруженной площадью," до ближайшего края гаспчей прорези. Расчет предполагает саки',! опасный случай, когда нагрузка уже сформировалась, а гасящая прорезь или вообще не заполнена или залита тиксотропныч раствором и поэтому пермещения его вертикальной стены при сдвиге в момент потери устойчивости массива не ограничено.

При устройстве зднния на ленточных фундаментах, плите или перекрёстных лентах О принимается равным:

Р - площадь пятна эаотройки, ограниченная внешними контурами здания.

Для пояснения следует сказать, что в налих опытах площадь штампа гемтт провала площадь пятна застройки.

Безопасное расстояние от края загруженной площади до ближайшего края гасящей прорези может определяться на основе расчёта устойчивости откоса при оползнях или теории грунтов на ограждения.

Дополнительную нагрузку по полосе такой откос может нссти только в том случае, когда к ЬГ1, . Тогда:

С I )

где У - масса здания;

к- - вне от а прорези, м.

^Р - плотность грунта, т/и3; /см3; кИ/г/;

С*. - ширина загруженной полосы, располагающейся в пределах призмы оползания;

еС - утол расположения призмы оползания к горизонту.

Для грунтов связанных-ненарушенной структуры

оС'- Ь5% Я ; ( з )

где - угол внутреннего трения грунта.

Тогда £ = ( 4 )

где V (5)

б - безопасное расстояние до края прорези, при котором не произойдёт смыкание прорези вследствие обрушения его стенок, м.

Устройство гасящих прорезей в натурных условиях, по нашему мнению, должно производиться в соответствии с проектом, которым расчётным путём установлено недопустимое взаимовлияние фундаментов. В проокте организации строительства работы по устройству гасящих прорезей следует приурочивать к моменту контуров зданий в плане или сразу же после устройства их фундаментов. Ширина прорези принимается равной §- 0,2^0,2т[ в зависимости от барового траншеекопателя, траншейного экскаватора и т.п.).

Глубина гасящей прорези к- в натурных условиях должна быть: для лентовдых, одиночных и плитных фундаментов - А- > О, в} где, $ - ширина пятна застройки.

В качестве дренирующего материала, заполняющего гасящую прорезь, рекомендуется использовать: шлак (керамзит, песчано-гравий-ную смесь и'т.д.).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТА

1. Распределительная способность оснований, сложенных лессовыми грунтами, зависит от положения уровня подземных вод в

них, т.е. от того, как оказалась водонасыщенной сжимаемая толща

I »

основания; полностью - и основание стало однородным или частично - и основание превратилось в неоднородное, двухслойное.

2. В водочаснщенноч однородном лёссовом основании возраста -ние осадочной воронки при росте нагрузки наблюдалось только до давления Р = 0,1 ?Па и не превышало 1,0б . Дальнейший рост нагрузки приводил к презаниго итампа в грунт, активному возрастанию его осадок и практическому прекращению роста осадочной воронки.

3. Заглубление слабого водоняснщенного слоя относительно дае-вной поверхности приводило к увеличение распределите лык;!! способности неоднородного основания при к~ 8 в 1,5-1,8 раза, а при

к'¿в- в 2,7 4-2,9 раза, к уменьшению величины осадок штампов и п более погпгому развитию осадочной воронки за пределами штампов.

4. Сравнение зкспергаентально замеренных осадочных воронок со значениями, рассчитанными по моделям упругого полупространства п основания конечной толщины, Показало, что осадку поверхности однородного водонасыщенного основания лучше всего описывает модель основания конечной толщины. Для неоднородного основания лучше . подходит модель упругого полупространства, хотя теоретически затухание осадок по ней происходит в бесконечности.

5. Размеры сжимаемой толщи по глубине основания находились в прямой зависимости от расположения кровли водонгзсыщемного слоя грунта. При Р = 0,05 г- 0,12 '.!Па и глубина сжимаемой тол -щи находилась тз интервале (1,5;2,0) Ь , что меньше расчетной по СНиП 2.02.01-83 в 2-:3,5 раза. При к-в в том же интервало давлений сжимаемая толща возросла до (1^3,0)^ и была.лищь з 1,5 раза м<:'ньт,э расчётной.

- ¿л -6. В верхней' зоне однородного водонасмценного основания, равной ширинб фундамента, формировалось более ТОЙ деформаций. По мере понижения уровня кровли слабого грунта до ¡ъ = О ->та концентрация в этой же зоне снижалась до а при А, а 2 В - до 50%.

7. Поровое давление на различных глубинах однородного и неоднородного оснований фиксировали возрастание распределительной способности осования по мере понижения уровня кровли слабого водона-сиценного грунта.

8. Главной причиной прироста осадки фундаментов в условиях стабилизировавшихся деформаций является прирост в их основании порових давлений.

9. Прирост осадок фундаментов (от 5 до 20"? её ст&бнлизировави шейся величины) происходил в тех случаях, когда осадочная воронка при взаимовлиянии фундаментов пересекала обрез фундамента и распространялась под ого подошву.

10. Для неоднородных по водонасьгцению оснований разработан расчёт размеров осадочной воронки с учётом просадок грунта от действия внешней нагрузки методом конечных г>леменгов и с поморья программ для ЭШ, входящей в состав пакета программны "Радуга".

11. В целях снижения пли полного снятия взаимовлияния фундаментов на водокасщенних Е9530ь&х оонованиях разработано конструктивное решение в виде гасящей прорези с заполненная её крупнозернистым грунтом. Такое решение отличается от известных, зконоиич-ноотью и высокой йффекгивностьь,

12. Предложен' расчёт безопасного расстояния от края гвгруженьсй ной площадки до гасядей прорези.

По те»:е диссертации опубликованы следующие работи:

I. Опроделснке рагмеров осадочной воронки неоднородчого ос-моваинк от деВстгая внешней ны рузки с учётом просадок грунта ме-тир.ск ».кнкят алсментов.

- 24 -

Совместно с Л.Я.Фннтутаая и П.А.Коноваловы«.

В сборнике тезисов докладов ВЧКИОСП г.;'осква,1987 г.

2. Взаимодействия фундаментов на основаниях, вкточвщих во-донасьгдешше лёсса.

< ■

В сборнике тезисов докладов Всесоюзной научно-гряктической конференции "Лёссовые аросадочиыо грунты как основания зданий и сооружений.' г.Бсрнаул, 1990г. (Совместно в Джумаевнм К.).

3. Распределительная способность яёссог. В сборнике докладов Международной конференции по строительству на структурно-неустой-чямк грунтах. г.Самарканд, 1992 г. (Совместно с Дяумаевнч К.).

Сувга туйинган лесс грунтля замкнлардагц пойдеьорларникг узаро тахсири.

Узбекиотонда ва барча Шрказий Осие давлатларида лёсс грунтлар кенг тарчалган.Бундай груитлардан ташкдл топган ьайдонлар-ншг кенг куламда узлаштирклиши, сизот сувларшшг юцори ьутари-лишига сабаб булдп. Натккада замни с^атида придала нкладиган грунтлар вики Х!'л coceara эга буи^ак грунтлардан кборат булиб «олди, яъни юк.ори цатлам-табиии намливдагя лесс грунтлар ва чуйи цатяим-суЕга туйинган лёсс грунтлар. Бундай икки вдтлаыли замин-лардаги зуршдаали-деформация полати чуцур ургапилмаган булиб, дол-s?pö муаммо хисоблаисди.

Тад!;:щотлаидан асосии максад тур ли патлам ли лёсс грунт лар-нинг дзформациясиии, пойдеворларншг чукншда бир-биркга курсатган таъоирлни, хамда чукланинг сн атрофга тарчалишдаги ахамкятшш урганлшдан иборат. Бункпг учун:

- Сизот сувлариинг сатхи турли баландликда ¡юйлашгап лёсс замин-■лардаги пойдвворлар чуншикшг ёи атрофга 'тардалишк урганилди. Табиий намлакдаги катлам цалинлигшшнг ошинш караёнмда чукиш ■ м/лдори камзйкши m чукиш майдонк кенглипшшг ортиши, чатор тадбирдар йу.ли билан. акшдаиди.

- Турли чатлачли заминда бир-биридан >;ар хил узоцливда койлаш-ган тасыасимон покдезюрларнинг узаро таъсири текыирилди. Ячин жойлашган пойдеворларкинг узаро таъсири улар орасидаги -масофаншг ортшш билап какайиб боркии кузатилдц. Масалан, бир хал /к-2$ / чалинлякка эга бултан пойдеворлар оралигидаги иа&офа

/ I- 2§/булггнда, уларнинг узаро таъсиридан хосил булган чукиш орпфмаси /■ ЙЗ /, ёлгиз пойдеворяинг муаозанатлашган чуюшишнг 17 i 20 % ни, бу масофа Í- зб булгакда эса ортирма 6 - ни ташотл зтди. Бу таяриба шуни курсатадаки, ёлгаз пойдевор таъсири осткда орткши, гурунт ровакларидагк сув босишнинг ортиши сабаб- • ли содлр буладк.

-Турли «атламдЕ зашшдагы пойдеворлар чуюшгапнг ён атрофга тарцалшшш, *амда груиткивг ута чуккнини кнобатга оладиган ПЕсоблаш усуяг яраталди.

- Typ&í катламлЕ замшда люйлашган поЕдеворларнинг узаро таъсирккь сунадрувчи чяркимлар чилит тадбярларя тавсмя этилде ва амалда днд/Ж)н катр.идага курялли майдонада кулланилди.

Тад1{1щст натижаларшга амалда куллаш натижасида оллнган эдтисо-лпй опмгрс 19-34 Клио нархлар буйича зснсоблаганда 82 ияг сушя тзспи/- гтади.