Взаємний вплив фундаментів на деформації їхніх основ у шаруватих ґрунтах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

УДК 624.131.383

ВЗАЄМНИЙ ВПЛИВ ФУНДАМЕНТІВ НА ДЕФОРМАЦІЇ ЇХНІХ ОСНОВ У ШАРУВАТИХ ҐРУНТАХ

Спеціальність 05.23.02 - підвалини та фундаменти

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата

технічних наук

Горлач Сергій Миколайович

Дніпропетровськ - 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури (ПДАБтаА), Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Швець Віктор Борисович, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, професор, завідувач кафедри підвалини та фундаменти.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Петренко Володимир Дмитрович, Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту, завідувач кафедри тунелів, основ та фундаментів;

кандидат технічних наук, доцент Винников Юрій Леонідович, Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка, докторант кафедри нафтогазових промислів і геотехніки

Провідна установа

Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій, відділ основ та фундаментів будівель і споруд у звичайних та складних інженерно-геологічних умовах, Державний комітет будівництва, архітектури і житлової політики, м.Київ.

Захист відбудеться “ 12 ” лютого 2004 р. о _ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д08.085.01 при Придніпровській державній академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського 24 ^а.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва та архітектури: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського 24 ^а. штамп фундамент деформація вирва

Автореферат розісланий “ 25” _грудня_____ 2003р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Баташева К.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У практиці будівництва часто виникає проблема забезпечення нормальної експлуатації існуючих будинкiв, розташованих поблизу новоспоруджуваних чи підлеглих реконструкції будівель і споруд. У нормах проектування і науково-технічній літературі питання улаштування основ і фундаментів поблизу будинків і споруд ще не знайшли достатньо повного висвітлення.

Взаємний вплив фундаментів на деформації їхніх основ визначається особливостями формування вирви осідання навколо таких фундаментів. У свою чергу, розміри вирви осідання багато дослідників пов`язують із глибиною стисливої зони під фундаментами. Наявні експериментальні дослідження взаємовпливу сумiжних фундаментів нечисленні і не носять системного характеру. Викладене дозволяє зробити висновок, що проблема врахування взаємного впливу сумiжних фундаментів на деформації їхніх основ є актуальною, особливо в умовах шаруватого залягання ґрунтів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Здобувач є виконавцем науково-дослідної теми кафедри основ і фундаментів ПДАБтаА “Розробка нових методів розрахунку основ і ефективних конструкцій фундаментів у регіональних умовах Середнього Придніпров'я” (№ Д. Р. 0103U003113) і госпдоговірної НДР № 315, виконуваної за тематичним планом Міністерства освіти і науки України (№ Д. Р. 0101U003602).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка методики визначення розмірів вирви осідання навколо жорстких штампів і встановлення на цій основі взаємного впливу фундаментів на деформації їхніх основ. Для досягнення поставленої мети необхідно:

розробити методику експериментального вивчення формування вирви осідання навколо жорстких штампів (моделей фундаментів) у ґрунтовому лотку;

- розробити методику експериментального вивчення взаємного впливу моделей фундаментів на деформації їхніх основ;

установити особливості формування вирви осідання навколо жорстких штампів на модельному матеріалі і на ґрунтах різної зв`язності, у тому числі в умовах шаруватої основи;

- виявити взаємний вплив моделей фундаментів на деформації їхніх основ у ґрунтах різної зв'язності і в умовах шаруватого залягання;

- на основі виконаних експериментальних досліджень установити особливості формування вирви осідання і взаємного впливу фундаментів на деформації їхніх основ в умовах однорідних і шаруватих основ;

запропонувати практичні рекомендації з розрахунку вирви осідання і встановлення взаємного впливу фундаментів на деформації їхніх основ.

Об'єкт дослідження - однорідні і шаруваті основи.

Предмет дослідження - установлення закономірностей формування вирви осідання і взаємного впливу фундаментів на осiдання їхніх основ, складених зв'язними і незв'язними ґрунтами, у тому числі при шаруватому наверствуваннi.

Методи дослідження - експериментально-теоретичні, спрямовані на встановлення особливостей формування вирви осідання і взаємного впливу сумiжних фундаментів на осiдання їхніх основ.

Наукова новизна одержаних результатів:

розроблено методику експериментального вивчення формування вирви осідання навколо жорстких штампів і на цій основі встановлення взаємного впливу розташованих поруч моделей фундаментів;

виявлено особливості утворення вирви осідання в різних за зв'язністю ґрунтах і в умовах шаруватої основи, що дозволило встановити взаємний вплив моделей фундаментів на деформації їхніх основ;

запропоновано методику розрахунку вирви осідання і взаємного впливу сумiжних фундаментів на деформації їхніх основ.

Достовірність результатів забезпечується проведеними в достатньому обсязі експериментальними дослідженнями на модельному матеріалі та ґрунтах різної зв'язності в умовах однорідних і шаруватих основ. Результати цих досліджень не суперечать основним закономірностям механіки ґрунтів і доповнюють наявні в науково-технічній літературі дані вiдносно взаємовпливу сумiжних фундаментів на деформації їхніх основ.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено практичні рекомендації з розрахунку вирви осідання і встановлення взаємного впливу сумiжних фундаментів у різних ґрунтових умовах. Розроблена методика використана фірмою “Протект” при будівництві в м. Дніпропетровську. Економічний ефект від упровадження склав 21 тис.грн.

Особистий внесок здобувача. Основні положення дисертаційної роботи, пов'язані з вивченням вирви осідання і взаємного впливу моделей фундаментів на деформації їхніх основ, опубліковані в самостійних роботах [2, 3, 6]. У роботах у співавторстві [1, 4, 5, 7] здобувачу належить розробка методики експериментів, їхнє проведення й аналіз отриманих результатів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи доповідались на:

Польсько - Українському семінарі (Дніпропетровськ, Варшава, 2003р.);

4-ій Українській науково-технічній конференції “Механіка ґрунтів та фундаментобудування” (Київ, 2000р.);

науково-практичній конференції “Охрана труда и экология в строительстве. Актуальные задачи и современные пути решения” (Дніпропетровськ, 2001р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 7 робіт, у тому числі 5 у фахових збірниках наукових праць [1, 2, 3, 4, 5], а 2 публікації в матеріалах конференцій [6,7].

Структура та обсяг дисертації. В основу дисертації покладені результати експериментально-теоретичних досліджень, виконаних автором під керівництвом д.т.н., проф. Швеця В.Б. у період навчання в очній аспірантурі в 1999- 2002рр.

Дисертація складається iз вступу, чотирьох розділів, висновкiв, списку літератури, додатків і включає 93 стор. основного тексту, 70 рис., 49 табл., список використаних джерел включає 115 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

у вступi обґрунтована актуальність виконаної дисертаційної роботи, сформульовані мета і задачі досліджень. Приведено дані про наукову новизну і практичне значення отриманих результатів.

Перший розділ присвячений короткому огляду наявних досліджень, пов'язаних з дисертаційною роботою. Відзначено, що великий внесок у рішення питань, пов'язаних з вивченням напружено-деформованого стану ґрунту і його впливу на фундаменти споруджень внесли праці таких вчених як: Герсеванова М.М., Флорина В.А., Цитовича М.А., Бауска Є.А., Бойка I.П., Вялова С.С., Гельфанбейна А.М., Горбунова-Посадова М.I., Далматова Б.I., Довнаровича С.В., Єгорова К.Є., Зарецького Ю.К., Клепикова С.М., Кондина А.Д., Коновалова П.А., Кушнера С.Г., Лучковського I.Я., Маркелової Т.В., Парамонова В.Н., Пастернака П.Л., Петракова О.О., Польшина Д.Є., Синицина А.П., Сотникова С.Н., Сорочана Є.А., Тугаєнко Ю.Ф., Улицького В.М., Фiамського О.Б., Черкасова I.I., Чорного Г.I., Шаповала В.Г., Шашкина А.Г., Швеця В.Б. і ін., а також роботи закордонних учених Терцагi К., Кездi А., Леонардса Д., Тейлора К., Шушкле Л., Byrmister D., Bjerum L., Kany M., Skempton A.

Аналіз наявних матеріалів дозволив сформулювати мету і задачі дисертаційної роботи.

В другому розділі приведені результати експериментального вивчення формування вирви осідання навколо жорстких штампів (моделей фундаментів) квадратної форми на однорідній і шаруватій основi. При проведенні експериментів ставилися наступні задачі:

виявлення якісної і кількісної закономірності формування вирви осідання;

установлення впливу вирви осідання на осідання штампів, що знаходяться поряд.

При проведенні експериментів використовували два види лотків. Лоток № 1 мав розміри в плані 800х480 мм і висоту 700 мм; лоток № 2 - в плані 2000х1000 мм, висоту 1000 мм. У лотку № 1 відпрацьовувалася методика вивчення формування вирви осідання, у лотку № 2 виявлявся взаємний вплив двох суміжних штампів на осідання їхніх основ. Лотки мали прозорі стінки з оргскла і подвійне перфороване дно, що дозволяло забезпечувати рівномірний відтік води при дослiдженні ґрунтів у водонасиченому стані (рис.1).

Рис.1. Схеми експериментальних лотків: а - лоток № 1; б - лоток № 2 1- лоток; 2 - штамп; 3,4 - реперні пластини відповідно для виміру осідань штампа і вирви осідання; 5 - кріплення реперної пластини 4.

Конструкція лотків, а також прийнята в дослідах система завантаження штампів і вимірювальних приладів приведена в опублікованій роботі [5].

У лотку № 1 дослідження проводилися на жорсткому металевому штампі розміром 100х100 мм, товщиною 4 мм; у лотку № 2 використовувалися також металеві штампи розміром 150х150 і 200х200 мм товщиною 10 мм. Прийняті в дослідах розміри штампів вiдповiдали проведеним у НДІ основ та БашНДІбуд (м.Уфа) дослідженням, якi показали можливість використання відносно малих штампів (d100 мм) для вивчення стисливості піщаних і глинистих основ.

Експерименти проводили на модельному матеріалі, зв'язному (суглинок) і незв'язному (дрібний пісок) ґрунті.

Як модельний матеріал використовували еластичний пінополіуретан, для якого попередньо були визначені коефіцієнт Пуасона і модуль деформації, відповідно рівні = 0,33 і Е=100 кПа. Для дослідів застосовували квадратні штампи, виготовлені з дюралюмінію площею 225 і 400 см², товщиною 4,5 мм.

Дослiдження на модельному матеріалі проводилися в наступній послідовності. У горизонтально виставлений за допомогою рівня лоток, в залежності від необхідної потужності основи, укладалися листи еластичного пінополіуретану 2х1х0,1 м. Над штампом монтувалася реперна система з встановленими індикаторами,

Завантаження штампа відбувалося ступенями за допомогою тарованих вантажів. Кожен ступінь вертикального навантаження витримували до умовної стабілізації деформації стиснення - 0.01 мм за 1годину. Максимальний тиск, що передавався на штамп, складав 7,5 кПа. Були проведені досліди на шарах поліуретану товщиною 200 і 500 мм. Розміщення осадових марок за межами штампа у всіх дослідах прийнято однаковим.

В експериментах з мінеральними ґрунтами в умовах забезпечення вірогідності і відтворюваності дослідів формування основи виконували в наступному порядку. Зв'язний ґрунт, попередньо подрібнений і висушений, укладали шарами з трамбуванням, а потім замочували водою до стану глинистої пасти, що забезпечувало монолітну будову. Дрібний пісок у вологому стані укладали пошарово по 2 см із трамбуванням, а потім, після досягнення заданої висоти, замочували до водонасиченого стану. Підготовлені до дослідів зв'язні ґрунти мали вологість W = 0,240,25, вологість на межі текучостi W_L = 0,270,29, вологість на межі розкочування W_р = 0,190,21, характеризувалися м'якопластичною консистенцією, щільністю 1,61,7 г/см³ і модулем деформації Е = 15002500 кПа.

З метою з'ясування впливу консистенції зв'язного ґрунту на характер деформацій основи були проведені досліди і на однорідній основі з ґрунтом, вологість якого коливалася в районі 16-20%, що відповідало границі твердої і напівтвердої консистенції з щільністю сухого ґрунту _d = 1,45-1,55 г/см³ і модулем деформації Е = 34003700 кПа. Дрібний водонасичений пісок мав Е₀ = 1000010700 кПа.

У лотку № 1 проводилися досліди на штампах 100х100 мм, у першій серії досліди проводили на однорідній основі - м`якопластичному суглинку товщиною 350 мм (перший вид основи). В другій серії - на двошаровій основі, коли верхній шар складався з водонасиченого піску товщиною 100 мм, а нижній - з м`якопластичного суглинку шаром 250 мм (другий вид основи). У третій - на тришаровій основі, у якій між верхнім і нижнім шаром суглинку товщиною відповідно 80 і 250 мм знаходився шар піску товщиною 100 мм (третій вид).

У лотку № 2, де проводилися досліди зі штампами 150х150 і 200х200 мм, однорідна основа представлена трьома видами ґрунтової основи товщиною 500 мм - 1 вид - суглинок м`якопластичної консистенції, 2 вид - суглинок на границі твердої і напівтвердої консистенції і третій вид - піщана основа.

Двошарова основа була сформована із шару суглинку товщиною 350 мм і верхнього шару з піску - 150 мм. Тришарова основа: нижній і верхній шар представлені м`якопластичним суглинком товщиною відповідно 300 і 150 мм, середній - пісок 150 мм.

Навантаження на штампи в лотках № 1 и № 2 передавалося ступенями по 1525 кПа з витримкою кожного ступеня до умовної стабілізації - 0,01 мм за 1годину.

На рис.2. приведені графіки формування вирви осідання на модельному матеріалі i однорідній основі (суглинок) при максимальному в кожному досліді тиску.

Характер розвитку вирви осідання в однорідній основі і в модельному матеріалі ідентичний.

За результатами дослідів у лотках № 1 та № 2 були побудовані графіки розвитку осадок штампів на різних видах ґрунтових основ (рис.3). Найбільшим було осідання штампа на однорідній глинистій основі м`якопластичної консистенції і найменшим - на однорідній піщаній основі.

Дослiди в лотках № 1 і № 2 показали, що:

використання модельного матеріалу можливе для якісної і почасти кількісної оцінки розвитку вирви осідання; у залежності від переданого тиску вирва осідання поширювалася на (0,751)b, далі спостерігався випір ґрунту;

наявність верхнього твердого шару вплинула як на якісні, так і на кількісні характеристики вирви осідання; в залежності від переданого тиску і розміру штампів вирва осідання фіксувалася на відстані (1,51,7)b, при цьому ні продавлювання, ні випирання ґрунту не спостерігалося;

у тришаровій основі, коли вивчався вплив більш жорсткішого шару піщаного ґрунту усередині однорідного слабкого зв'язного масиву, вирва осідання фіксувалася на відстані до 1,5b; при цьому такі явища як випирання ґрунту визначалися у меншій мірi порівняно з однорідним глинистим ґрунтом. Результати дослідження формування вирви осідання на модельній і шаруватій основі опубліковані [2, 3, 5] і приведені на рис. 4.

У третьому розділі наведено матеріали експериментального вивчення взаємного впливу моделей фундаментів (штампів) на деформації їхніх основ. Експерименти проводилися на модельному матеріалі і на шаруватій ґрунтовій основі в лотку № 2. При проведенні дослідів використовувалося те ж саме устаткування. Оскільки необхідно було змоделювати роботу двох розташованих поруч фундаментів, то використовувалися дві незалежні системи завантаження штампів.

Досліди на модельному матеріалі проводилися на штампах з розмірами 200х200 мм; відстань між краями штампів 0,5; 0.75; 1.5 і 2,0b, (b - ширина штампа). Завантаження кожного із штампів відбувалося ступенями по 0,75 кПа, при цьому максимальний тиск складав 4,55,25 кПа, кожен зі ступенів навантаження витримували до умовної стабілізації осiдань - 0,01 мм за 1годину.

У дослідах на модельному матеріалі штампи розташовувалися на відстані, при якiй зони поширення вирв осідання від обох штампів істотно не впливали одна на одну. Це відповідало відстані між штампами 2,5b. Подальші досліди проводилися при відстані 2.0, 1.5, 0.75 і 0,5b. Товщина модельного матеріалу була 200 і 500 мм. Результати експериментів на шарі потужністю 500 мм для штампа розміром 200х200 мм при максимальному тиску приведені на рис.5.

На основі проведених досліджень з модельним матеріалом установлено, що при розташуванні штампів один вiд одного на відстані, меншiй, нiж ширина штампу, необхідно враховувати можливість появи додаткових осiдань від сусiднього штампа. При зазначеній відстані спостерігається крен штампів.

Досліди по взаємному впливу штампів на різних видах ґрунтових основ (рис. 6, 7 і 8) проводилися на штампах розмірами 150х150 і 200х200 мм.

З аналізу проведених опитів (рис. 58) випливає, що сумiсний вплив штампів на осідання поверхневих марок на ґрунтових основах і модельному матеріалі істотно позначається, починаючи з відстані (0,751,0)b;

при відстані між штампами понад 2 b сумiсний вплив штампів на деформаціях їхніх основ не позначається;

у незв'язних ґрунтах сумiсний вплив штампів при менших величинах осiдань виявляється в більшій мiрі, нiж у зв'язних ґрунтах;

у шаруватій основi, верхній шар якої є слабкий глинистий ґрунт, на взаємному впливові позначається продавлювання штампом ґрунту, при цьому вплив сусіднього штампа проявляється на відстані до 0,5b.

Рис.8. Взаємний вплив штампів на тришаровій основі при відстані між штампами: 1 - 2 b; 2 - 1 b; 3 - 0.5b.

У четвертому розділі приводиться методика розрахунку вирви осідання і рекомендації з установлення сумiсного впливу фундаментів на деформації їхніх основ.

Виконані експерименти підтверджують дані про розвиток вирви осідання, отримані В.Н. Парамоновим методом кінцевих елементів. Згідно з цими даними поширення вирви осідання відбувається на відстані (1,0 - 1,5)b, при цьому розміри вирви виявляються меншими в слабких ґрунтах з випиранням ґрунту з-під штампа. Найбільше поширення вирви осідання фіксується при рішенні задачі в пружній постановці.

Для визначення напруг, що виникають у ґрунтовому масиві за межами штампа, було використано відоме рішення Ж. Буссинеска, приведене А.Лявом до виду

(4.1)

чи _z = q k

де ;

d і d - розміри елементарної дiлянки, виділеної усередині завантаженого тиском q контура з розмірами l x b; x, y і z - координати точки, для якої визначаються напруги.

Значення коефіцієнта k обчислені за допомогою програми “Matcad” і зведені в таблицю, що приведена в дисертації. Розглядаючи кожний із шарів грунту у шаруватій і однорідній основі лінійно деформованим, визначено осідання поверхні ґрунту в заданих точках за межами штампа за відомою формулою

(4.2)

де - безрозмірний коефіцієнт, рівний 0,8;

_zі - середнє значення додаткової вертикальної нормальної напруги в i-м шарі ґрунту в заданих точках;

h_i і E_i- відповідно товщина і модуль деформації i-го шару ґрунту;

n - число шарів, на яке розбита стислива товщина основи.

З огляду на відносно малі розміри штампів, значення модулів деформації прийняті за результатами компресійних дослідів. Для м`якопластичного суглинку Е_к = (1500 - 2500) кПа, для водонасиченого піску Е_к = (10000 - 10700) кПа в розрахунок осiдання прийняті середні значення. Глибина стисливої товщі приймалася за СНиП 2.01.02 - 83*, розташування шарів відповідало проведеним експериментам.

На рис.9 наведені розраховані значення осiдань поверхні ґрунту за межами штампа 150х150 мм (рис. 9, а) і 200х200 мм (рис. 9, б). Зона істотного впливу обмежувалася величиною осідання денної поверхні, яка приймалася рівною 10% від величини осідання штампа.

Рис. 9. Розвиток вирви осідання для різних видів основи за даними розрахунку для штампа 150х150 мм (а) і 200х200 мм (б). 1- однорідна основа - м`якопластичний суглинок; 2 - тришарова основа; 3 - двошарова основа; 4 - однорідна основа - суглинок напівтвердий; 5 - однорідна основа - дрібний пісок.

Порівнюючи рис. 4,б і 9б, можна відзначити їхню ідентичність. Це свідчить про правомірність використання розрахункового методу для визначення вирви осідання в однорідних і шаруватих основах.

Виходячи з проведених експериментів і запропонованої методики розрахунку вирви осідання та сумiсного впливу штампів на деформацію їхніх основ, було проведене зіставлення отриманих результатів. На рис.10, як приклад, приведені графіки порівняння розрахункової вирви осідання з експериментальними для різних основ. Проведений аналіз показує задовільну збіжність дослідних і розрахованих вирв осідання.

Рис. 10. Порівняння розрахункової вирви осідання з дослідними: а, б - для однорідної глинистої основи відповідно м`якопластичної та напівтвердої консистенції, штамп 15х15 см; в - двошарової, штамп 15х15 см; г - тришарової основи, штамп 20х20 см при відстані між штампами 1,0b. 1- розрахункові дані, 2- експериментальні дані.

Результати досліджень взаємного впливу штампів на деформації їхніх основ опубліковані в роботах [3, 6].

ВИСНОВКИ

1. У науково-технічній і довідковій літературі немає єдиної думки щодо визначення розмірів вирви осідання i врахування взаємного впливу фундаментів на деформації їхніх основ. У більшості джерел взаємний вплив сумiжних фундаментів рекомендують враховувати в залежності від виду ґрунту і його стану за вологістю при відстані між ними (1,01,5) глибини стисливої товщі.

2. Розроблена методика проведення експериментів дозволила вивчити процес формування вирви осідання i встановити взаємний вплив штампів на деформації їхніх основ.

3. Дослiди на модельному матеріалі виявили можливість його використання для якісної і почасти кількісної оцінки розвитку вирви осідання та врахування сумiсного впливу фундаментів (жорстких штампів) на деформації їхніх основ.

4. В одноріднiй м`якопластичній глинистій основі зона розвитку вирви осідання фіксувалася на відстані від краю штампа, рівній (1,01,3)b (b - ширина штампа), далі спостерігається випирання ґрунту. Значна величина осідання штампа в порівнянні з глибиною вирви осідання обумовлена продавлюванням штампом глинистого ґрунту в м`якопластичному стані.

5. В однорідних пісчаних та глинистих ґрунтах твердої і напівтвердої консистенції при порівняно менших величинах деформацій поверхні вирва осідання утворювалась на відстані до 2b.

6. Наявність верхнього жорсткого шару в двошаровій основі вплинула як на кількісні, так і на якісні характеристики вирви осідання. Розвиток цієї вирви фіксувався на відстані (1,51,7)b від краю штампа, при цьому ні продавлювання, ні випору ґрунту не відзначено.

7. У тришаровій основі, у якій вивчався вплив жорсткого шару піщаного ґрунту, що знаходиться у середині слабкого глинистого, вирва осідання формувалася на відстані до 1,5b. При цьому такі явища як продавлювання основи штампом і випiр ґрунту, виявлялися значно менше, нiж в однорідному глинистому ґрунтi у пластичному стані.

8. Досліди показали, що вплив шаруватості основи, її виду і стану за вологістю позначається на розмірах вирви осідання. Зі збільшенням пластичних властивостей ґрунту спостерігається зменшення розмірів вирви осідання; чим більш стисливий ґрунт, тим в більшій мірі відбувається його випирання з-під штампу.

9. У цілому взаємний вплив штампів на осідання навколишнього ґрунту на усіх видах ґрунтових основ, включаючи модельний матеріал, істотно позначається, починаючи з відстані (0.75 - 1.0)b. При відстані між штампами понад (1,5 - 2,0)b взаємний вплив не відчувається.

10. Проведеними дослідженнями виявлено, що взаємовплив фундаментів залежить від текстурних особливостей їхніх основ. Якщо у верхній частинi шаруватої основи грунт щiльний, то істотний взаємовплив спостерігається при відстані між штампами до 1,5b. Для умов, коли зверху залягає шар слабкого ґрунту у пластичному стані, суттєвий взаємовплив спостерігається при відстані між штампами (0,5...0,75)b.

11. Запропонована методика розрахунку вирви осідання і взаємного впливу штампів на деформації їхніх основ у цілому якісна і почасти кількісно адекватна експерименту і може бути використана для практичних розрахунків. Найбільші розбіжності розрахункових та експериментальних величин осiдання відзначені для м`якопластичного суглинку, як для однорідної, так і шаруватої основи, в якій верхній шар представлений слабким глинистим ґрунтом. Зазначене можна пояснити явищем продавлювання штампами слабкого ґрунту.

12. Результати досліджень впроваджені в 2001…2002рр. при розробці і реалізації фірмою “ПРОТЭКТ” проекту реконструкції будинку Дніпропетровського відділення держбанку України з економічним ефектом у 21 тис. гривень (двадцять одна тисяча гривень)

ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗДОБУВАЧА

1. Горлач С.Н., Маркелова Т.В. Экспериментальное изучение формирования осадочной воронки в слоистых основаниях под штампами разной формы // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури - Дніпропетровськ, ПДАБтаА, 2001. -№ 12 - С. 22-27.

2. Горлач С.Н. Формирование воронки оседания в основании под жестким фундаментом / Сборник научных трудов ПГАСА, вып. 15, ч.3. Строительство, материаловедение, машиностроение - Днепропетровск, 2002. -С. 76-81.

3. Горлач С.Н. Взаимное влияние близкорасположенных фундаментов на деформации их оснований /Сб. научных трудов “Строительство, материаловедение машиностроение”, вып. 23, -Днепропетровск 2003. -С. 67-72.

4. В.Б. Швец, В.Г. Шаповал, Т.В. Маркелова, С.И. Головко, С.Н. Горлач / Особенности распределения напряжений и перемещений в слоистых грунтовых основаниях /Сб. научных трудов ПГАСА, “Строительство, материаловедение, машиностроение”. вып. 22, ч.3, - Днепропетровск, 2003. -С. 33-40.

5. Горлач С.Н., Тищенко Д.В. Экспериментальное изучение формирования осадочной воронки для основания в виде слоя конечной толщины. Будівельні конструції, -Київ, НДІБК, 2000. -С. 249-253.

6. С.Н. Горлач Изучение взаимного влияния штампов на образование осадочной воронки / Сб. научных трудов научно - практической конференции Охрана труда и экология в строительстве. Актуальные задачи и современные пути решения/ ПГАСА, - Дн-вск:2001. -С. 39-44.

7. Швец В.Б., Горлач С.Н. Влияние близкорасположенных фундаментов на деформации их оснований / Зб. наукових праць ПДАБтаА, вип. 11, “Теоретичні основи будівництва”, - Дніпропетровськ, 2003. -С. 89-92.

АНОТАЦІЯ

Горлач Сергій Миколайович, “Взаємний вплив фундаментів на деформації їхніх основ у шаруватих ґрунтах” - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.02 - підвалини та фундаменти. - Придніпровська державна академія будівництва та архітектури. Дніпропетровськ, 2003.

Робота присвячена експериментальному вивченню формування вирви осідання навколо жорстких штампів на шаруватих ґрунтах і встановленню на цій основі взаємного впливу фундаментів на деформації їхніх основ.

Проведеними дослідженнями виявлено, що взаємовплив фундаментів залежить від текстурних особливостей їхніх основ. Якщо у верхній частині шаруватої основи залягає щільний ґрунт, то істотний взаємовплив спостерігається при відстані між штампами в 1,0b, (b - ширина штампа). Для умов, коли верхній шар складений слабким ґрунтом у пластичному стані, взаємовплив істотний при відстані між штампами в (0,5…0,75)b.

Ключові слова: штамп, модельний матеріал, шарувата основа, вирва осідання, взаємовплив.

АННОТАЦИЯ

Горлач Сергей Николаевич, “Взаимное влияние фундаментов на деформации их оснований в слоистых грунтах” - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.02 - основания и фундаменты. - Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры. Днепропетровск, 2003.

Работа посвящена экспериментальному изучению формирования воронки оседания вокруг жестких штампов на слоистых грунтах и установлению на этой основе взаимного влияния фундаментов на деформации их оснований.

Экспериментальные исследования выполнены в грунтовых лотках с квадратными жесткими штампами площадью 100, 225 и 400 см² на модельном материале, однородном грунте, двухслойном и трехслойном основании. Однородное основание представлено тремя видами грунтового основания: 1 вид - суглинок мягкопластичной консистенции; 2 вид -суглинок на границе твердой и полутвердой консистенции; третий вид - песчаное основание; двухслойное - верхний слой песок, подстилаемый слабым связным грунтом, и трехслойное - песчаный грунт, заключенный внутри слабого связного грунта.

В однородном мягкопластичном глинистом основании зона развития воронки оседания фиксировалась на расстоянии от края штампа равном (1,01,3)b, где b - ширина штампа, далее наблюдался выпор грунта. В однородных песчаных и глинистых грунтах твердой и полутвердой консистенции при сравнительно меньших величинах осадки поверхности, воронка оседания отмечалась на расстоянии до 2b. Наличие верхнего жесткого слоя в двухслойном основании повлияло как на количественные, так и на качественные характеристики воронки оседания. Развитие этой воронки фиксировалось на расстоянии (1,51,7)b от края штампа. В трехслойном основании, в котором изучалось влияние жесткого слоя песчаного грунта, находящегося внутри слабого глинистого, воронка оседания формировалась на расстоянии до 1.5b.

Опыты показали, что влияние слоистости основания, его вида и состояния по влажности сказывается на размерах воронки оседания. С увеличением пластических свойств грунта наблюдается уменьшение воронки оседания; чем более сжимаемый грунт, тем в большей степени происходит его выпор из-под штампа.

В целом взаимное влияние штампов на осадку окружающего грунта на всех видах грунтовых оснований, включая модельный материал, существенно сказывается, начиная с расстояния (0.75 - 1.0)b. При расстоянии между штампами свыше (1,5 - 2,0)b взаимное влияние их не ощущается.

Проведенными исследованиями выявлено, что взаимовлияние фундаментов зависит от текстурных особенностей их оснований. Если верхний слой слоистого основания представлен плотным грунтом, то взаимовлияние существенно при расстоянии между штампами в 1,0b. Для условий, когда верхний слой сложен слабым грунтом в пластичном состоянии, взаимовлияние существенно при расстоянии между штампами в (0,50,75)b.

Предлагаемая методика расчета воронки оседания и взаимного влияния штампов на деформации их оснований в целом качественна и отчасти количественно адекватна эксперименту и может быть использована для практических расчетов. При этом рассчитываемые размеры воронки оседания в основном выше опытных значений, что дает определенный запас при проектировании близкорасположенных фундаментов

Ключевые слова: штамп, модельный материал, слоистое основание, воронка оседания, взаимовлияние.

SAMMARY

Gorlach Sergey Nikolayevich " Mutual influence of the foundation on deformations of their footings in layered soils " - Manuscript.

The dissertation for scientific degree of a Candidate of Technical Sciences speciality 05.23.02 - footings and foundation. - Pridneprovska State academy of Civil Engineering and Architecture. Dnepropetrovsk, 2003.

The work is devoted to experimental study of formation of a settlement funnel around rigid stamps on layered soils and establishment of mutual influence of foundations on deformation of their footings.

It is revealed by the carried out research, that mutual influence of foundations depends on texture characteristics of their footings. If the top layer of the layered footing is a dense ground, mutual influence is essential at the distance of 1,0b between stamps, where b - is the width of a stamp. For conditions, when the top layer is composed by a weak ground in plastic condition, mutual influence is essential at the distance of (0,50,75) b between stamps.

Key words: a stamp, model material, layered footing, settlement funnel, mutual influence.

Підписано до друку 8.12.03 Формат 60х84_/16. Папір офсетний. Гарнітура Times.

Друк офсетний. Умов. друк. арк. 1,33. Умовн. фарб. відб. 1,33 Обл. видавн. арк.. 1,03

Наклад 100 прим. Замовлення №125

Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

Размещено на Allbest.ru