Введение к работе
Актуальность решаемой проблемы. Лессовые просадочные грун-ы занимают на Земном шаре около 13 млн.кв.км, что составляет 10% уши. Большие территории, занятые лессовыми грунтами, находятся в гранах СНГ, в частности Узбекистане, Туркмении, Казахстане, Кир-«зии, Украине, Азербайджане, Армении, в центральной н южной асти России, а также в Афганистане, Китае, США, Австралии, Сс-ерной Африке и во многих других регионах Земного шара.
Одной из важнейших и сложных проблем современного строи-Ельства является проектирование и возведение зданий и сооружений обеспечением их прочности на лессовых просадочных грунтах, где, ак правило, оно ведется наиболее интенсивно.
Рассматриваемая проблема просадочности лессовых грунтов вы-ыпастся специфически сложным механизмом развития просадочных еформаций и значительной толщиной слоя просадочных фунтов достигающих 25 - 40 м). Как отмечают М.Ю.Абелеп, А.А.Мустафаев, ри замачивании просадка лессового массива может достигать 2 - 3 м. Іроблсма строительства на просадочных фунтах является одной из амых молодых в области фундаментостросния. Эффективность про-ивопросадочных мероприятий, обеспечивающих прочность, устойчи-ость проектируемых зданий н сооружений, нормальную эксплуата-ию ирригационных систем во многом зависит от надежности прог-оза напряженно-деформированного состояния (НДС) массивов лес-овых просадочных грунтов при замачивании.
- Известно,- что влажностный- режим в основании, сложенном Лосевыми фунтами, существенно меняется вследствие общего поднятия ровня фунтовых вод в пределах города (техногенный горизонт) и онденсации и экранирования влаги под сооружением.
Изменение поля влажности в основании приводит, в конеч-ом счете, к развитию неравномерных дополнительных деформаций, ерснапряжению и трещинообразованию в сооружении вплоть до аиа-ийного состояния. В настоящее время количественная оценка допол-итсльных осадок производится с использованием относительно!! росадочностн, основываясь на том, что напряженное состояние и ессопых фунтах при увлажнении не претерпевает никаких иіме-ний. Зачастую полученные расчетные данные отличаются от данных атурньгх исследований и, как правило, дают заниженные резуль-
таты. Причин много - это и неспособность компрессионных при* ров моделировать процесс просадки лессовых грунтов в природа условиях, невозможность учета в расчетах силы трения грунта о сп ки кольца одометра и влияния трансформации исходного напряж* ного состояния на процесс просадки лессовых оснований.
Как отмечает в своих трудах АА.Мустафаев, несмотря на налш многочисленных исследований, посвященных изучению причин ві никновенкя просадочного явления в лессовых грунтах, на сегодня ний день полностью не установлен механизм просадочных явленні лессовых грунтах. Существующие теоретические предпосылки из недостаточности изученности взаимосвязи комплекса факторов, onj деляющих закономерности механики просадочных деформаций, так не позволяют разработать теоретически обоснованные методы пр< нозирования. просадки для каждого случая увлажненных основан зданий н сооружений.
Исследования, проведенные автором, показали, что процесс nj садки лессовых грунтов при увлажнении обусловлен не только осд; лением структурных связей, но и существенным изменением нсх< ного напряженного состояния.
Цель диссертанионноД работы - исследование механизма щ садки, выявление закономерностей изменения напряженного соек ния в процессе просадки, влияния влажностного поля на поля \ пряжений.и деформаций;-разработха^ модели-количественного и і чественного описания напряженно-деформирочанного состояния ы; сивов лессовых грунтов при увлажнении, отражающих важнейи, факторы, направленные на получение практического инженерш; результата при одновременном влиянии силового и влажностж полей.
Научная новизна работы. Впервые показано, что просадка < провождается трансформацией исходнео напряженного состоят определены степени влияния трансформации напряженного сосі яния на процесс просадки н фильтрационные свойства лессов грунтов. На основании результатов лабораторных и полевых иссясг ваний выявлены следующие закономерности; t изменения полей напряжений и деформаций в замачиваемом л<
совой основании и за его пределами; изыенение просадки в зависимости от бокового давления лессові грунтов;
трансформации исходного напряженного состояния от степени просадочности лессовых грунтов; .
изменении контактных напряжений под жестким штампом при постоянном давлении в процессе просадки лессовых грунтов; изменения шгагопроводности лессовых грунтов от действующего давления в процессе просадки;
на основе экспериментальных исследований как один из возможных вариантов доказана правомочность применимости теории тер-мовлажностной аналогии, основанной на хорошо разработанном математическом аппарате теории термоупругости и термопластичности к прогнозу напряженно-деформированного состояния лессовых грунтов при увлажнении. При этом сформулированы основные положения и исходные уравнения термовлажностной аналогии применительно к лессовым грунтам;
предложен новый параметр просадочности - коэффициент линейного сжатия, который является инвариантным по отношению к напряженному состоянию лессовых грунтов; выявлена роль физико-механических параметров лессовых грунтов на процесс просадки;
разработана модель деформирования просадочного .фунта с учетом увлажнения;
разработан численный метод прогноза напряженно-деформированного состояния в массивах лессовых грунтов при одномерном, плоском и пространственном режимах увлажнения; разработана методика расчета напряженно-деформированного состояния посадочного грунта при статических и динамических нагрузках.
На защиту выносятся:
результаты лабораторных исследований;
результаты полевых исследований по выявлению закономерностей формирования напряженно-деформированного состояния лессовых оснований при увлажнении;
результаты экспериментальных и теоретических исследований зако номерностей трансформации контактных напряжений поя полоні вой жестких штампов в процессе просадки лессовых грунтов при увлажнении; результаты крупномасштабных полепых экспериментов;
уравнения состояния просадочного грунта с учетом степени ег< увлажнения;
разработанные методы прогноза напряженно-деформированноп состояния массивов лессовых грунтов при увлажнений.
Практическую ценность работы составляют:
экспериментальные закономерности изменения напряженного сое
тояния и его влияния по процесс просадки;
в уравнения состояния просадочного грунта с учетом степени увлаж ценности грунта;
методика расчета просадки при различных статических натру жениях;
результаты расчетов по определению просадки грунтов при различ ных характеристиках грунтов и значениях влажности;
напряженно-деформированное состояние грунтового массива прі просадке в результате увлажнения.
Достоверность научных результатов. Эксперименты проводилис с более 10 кратной повторяемостью с грунтами, отобранными с раз личных районов Средней Азии. Полученные теоретические резуль тэты сверялись с результатами экспериментов, а относительная по грешность составляла 15 - 20 %.
реализация работы. Результаты диссертационной работы внедреш строительным трестом "Узспецмонтаж", Научно - производственны! центром "МПНЦ ФУНДАМЕНТ при тресте "Узстроймеханизация' при проектировании фабрики игрушек в г. Ташкенте, универмага і больницы в г.Чирчике, детской больницы а г. Джизаке, институт хлопководства в г. Андижане, педучилища в г. Самарканде, жилы зданий в г. Оше, а также при Министерстве строительства автомо бильных и шоссейных дорог институтом Узгипроавтодор при проск тарований путепровода линии Хаваст-Саыарканд.
Апробаиия работы. Основные положения диссертационной раба
ты докладывались: - -
на международной научно-практической конференции "Проблемі механики и машиностроения (Ташкент, 1994);
на региональной конференции "Строительство на структурно-нс устойчивых грунтах" (Самарканд, 1992);
на международной научно-производственной конференцииТеори машин и инженерные проблемы" (Ташкент, 1999).
на научном семинаре лаборатории "Динамика грунтон" ИМСС АН РУз (1999г.); на международной конференции по механике, посвященной 90-летию академика. Х.А.Рахматуллина (Ташкент, 1999г.); » на объединенном семинаре по прикладной механике ТИИМСХ
(1999); » и НИПТИ оснований, фундаментов и подземных сооружений
при Госстрое Узбекистана (1999); на объединенном семинаре по механике Самаркандского Отделения АН РУ з (1999). Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы и 6 печатных работах, и том числе в одной монографии и 35 статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, гми глав, приложения, заключения и списка использованной литералы из 189 наименований. Обший объем 320 страниц - 212 эмпьютерного текста, 108 рисунков. В приложении на 5 страницах риводятся сравнения расчетных данных с натурными измерениями росадки лессовых оснований.
