Введение к работе
Актуальность токи. Строительство и эксплуатация здания и сооружения на вечно мерзлых грунтах связаны с неосЗходимостью решать ряд проблем как на самых ранних стадиях их проектирования,так и при эксплуатации ввиду увеличивающегося с каждым годом числа аварии и деформации инженерных сооружения.
Одной из важнеящих и нерзше шых еще проблем является совершенствование существ., .оцих и разработка новых современных методов расчета совместного теплового и механического вззшодеяств"я сооружения с вечноморзлыми грунтами основании и,в цэлом,с окружающее сродоЯ.В нормативных документах по
ПрСОКТИрОВЗЦКО СООруЖеНИТ* Га МСр^ЛЫХ (№.)ГОЛ8ТНЄ- и
сазппнонерзлых) грунтах во многих странах отсуствует чоткие рекомендации по методикам сопместных тепловых и механических расчетов (см. СНиП 2.(Ы.04-в8,СНиП 2.05.02-85 и другие нормы РФ,США,Канады и Китая) и как прапи-.о.тчкга расчеты пыгашг тгея самостоятельно,независимо,при этем расчеты тепловые и механические ведутся отдельно для сооружения и отдельно для основании без достаточно полного учета их взаимодеяствия.
В порвут очоредь вышеуказанные проблемы возникают при пионерном освоении террит' да с повсеместным распространениям ваччокорзлых грунтов и необходимости прокладки транспортных насыпей авт моби-ьных и железнодорожных дорох'.при строительстве аэродромов,при засыпке обводненных и оаболочниых участков и строи, -ільство ад.тга и сооруж^ни" на подсыпках из местных груїпвьіх материален.
Поскольку во всех отрпителышх нормах и правилах (С'!ип) проектирования вданий и сооружения Но- вочноморзлых грунтах для соблюдения требования по охране окружающая среды,сохранения вочноморзлых груитоп ос-сваниа в естоатвонном темпера' урном эстояяии(при строительство no пргату 1)и для повышения надпжпости и долгошчности сооружения при эксплуатации в условиях криолигозопы рекомендуется подготовка основания : сохранениэм верхнего мохо-рэстителыгаго слоя и о применением подсыпок (насыпея) из мєсгішх мли привозных грунтовых м гориьлов.проб. >ма термомеханического взаотодеяствия насыпея с ьачномэрзльми оенпг'-'зіями акіуальна практически для всех видов г троите льстьа.
В Китайской Народной Республике(КНР) освоению районов распространения вочномэрзлых грунтов (криолитозоны),занимающих более 22 площади страны,в основном в северо-западных гирных рааовах.начинается с прокладки автомобильных и железных дорог.Поэтому для настоящих дассортациоїшьа- исследований были выбрзды расчетные схемы и примеры решения практических задач пршвэыиталъно к насыпям эоклякого полотна автомобильных и жале-ныж дорог.Однако основные разработки по методика термамэханичасюы расчетов грунтовых сооружении совместно с вечномералима основаниями применимы к для других видев строительства.Отметил,что создание дишаяых сооружений в виде дорохшых насыпей в области распространения вечпожэрзлых грунтов влияет нз изменения в их окрестностях геокриологических условии,интенсифицирует склоновые процессы,существенно влияет на поверхностные слои почвы и стоки вод.В свою очерэдь отмеченные изменения окрумаюшоа среды оказывают существенное влияние и на тампературныл режим и долговечность самих дорожных насыпей и их вочпг юрзлых основания.К сожалояио.до последних лот отсустБукл-современные методики прогноза взаимовлияния и взаимодействия насыгоа и вечноморзлых основапиа при длительной эксплуатации с учетом,наїфіжзр.гшдпруживания поверхностных вод па склонах в летнее время и влияпия фильтрации воды из кювотов и водоотводных каналов на торморежим и напряхгенно -деформированное состояние системы "насыпь - вечпомерзлое основание".На необходимости разработки таких методик указывается в трудах многих исследователей рассматриваемой проблемы,в частности в работах Н. А. Цытовичй,0.С.Вялова,К.Ф.Бойтковского,С.С.Ухова,С.Е.Гречишрва, Ю.К.Зарецкого,З.Г.Іер-Іі1артиросяпа,Я.Л.Иропика,И.И.Демина,В.П.Мерз-лякозз„кТ.г.Мвуткинаи других.
На основании вышеизложенного и учитывая актуальности проблемы соверЕданствования существующих и разработки новых,бо.„эе соврэмеыных методик расчета теплового и механического вза.ло-двйствия грунтовых сооружений(насыпей) с вэчпоморзлым основанием,а настоящих диссертационных исследованиях были поставлены нижеперечисленные цель и задачи.
Целью диссертации является разработка мотодюси численного совместного расчета температурного ренжма и яапряженно-деформировзнного состояния наешм и их вечномерзлых оснований с
учетом поэтапности строительства и периодической нестационарной фильтрации в тело и в основании грунтовс-а сооружения.
Для достижения указанной цели сформулированы и рыпены следующей задачи:
I.Выбор на основе обзора и анализа литературных данных наиболее эффективных моделей и методик для усовершенствования инженерных методов прогноза температурного режима и напряжопно-доформираванного состояния насыпай вместе с основанием в совместной постановке тепловой и механической задач с учэтон фильтрации.
2.Разработка конкретных алгоритмов для поставленных термомеханических задач,реализация их в вычислительных программах
для пэвм.
3.Получение числзняого решония серии задач и,па основе их анализа,выявление основных тенденции изменения нестационарного темпэратурного и фильтрационного режимов и термоналряжвшго-доформировэнлого состояния(ТНДС) насыпи совместно с вочномэрзльм снованием с учотом поэтзпности строительства и периодического влияния фильтрации воды в лотяиа сезоны.
*.Разработка практических рекомендаций по методикам
совместных расчетов темтратурюго,фильтрационного и
теромопапрпжешю-доформироваипото состояния насыпей на вечно-мерзлых основаниях и использованию их при проектировании и для экспресс-анализов аварий грунтовых сооружений и дороіншх яасыпзй
В ТфИОЛИТОЗОНО
Научную новизну работ., составляют :
І.Рошаниз задачи о нестационарном температурном режима насыпи совместно с вочноморзлым основанием с учетом поэтапности строительства и периодической фильтрации в тело и основании грунтовых ссоружоїт.
2.Совместное рошону і 'задач прогноза температурного, фильтрационного режимов и задачи прогноза тормоаапряжопно-дпферукгювагаюго состопнил(ТНДО) послойно наращиваемой насыпи и основания.сложенного мпоголотномерзлыми грунтами.
3. Разработанная методика совместного расчета на ГОВ.Ч температурного.фильтрационного и то, монзіфяжогаю-дефоркировапнсго состояния пзсыпоЯ на вочломоралых основаниях.
На з.-даиту выносятся:
г.Методика ишлопорного совместного расчета темшратурногс , фильтрационного режимов и те}, шнапряженно-деформированного состояния насып л и основания сложенного многолонеморзлыми грунтамг с учотом поэтапности возведэнил сооружения.
-
Результат. числивші расчетов нестационарнного температурного, фильтрационного режимов и терманапряжонно-дофорниро..анкого состояния грунтовых соорушний и ъечноморзлих ооковзіша с учетом поэтапности строитель тва и но стационарной фильтрации.
-
Рекомендации по методика термомеханичоских расчотсз насыпеа на вечлонерзлых основаниях для внедрения их в практику проктирования.строі'ггольстг'а и эксплуатации грунтовых сооружений в криолитазоно.
Практическое значение работы заключается в с- дувдэм:
I Разр^отаны котодака и вычислитвльгэя програмна для ГОВМ,которые позволяют при проектировалки грунтовых сооружения в криодитозопо осуществлять совмзеттше ипшпорпью расчеты «шшрртурлого .фильтрационного и тор,іОЕапряжоні'ч-дафор..іирс ,аниого состояния сис1омы"насипь - вочнонорзлоо основание" и на самых ранних (..'алиях проектирования *і изысканий более обоснованно решать вопросы выбора принципа строитольстрч сооружения на вечномерздых грунтах о уютом изменения их томшратурно-фильтрациопного режима и гоокриохогичосюа условии при строительстве и оксплуа" шки.
2.Предлагаемые методика и вычислительные программы могут
быть "с юльзованы также при проведении экспертного
экспресс-анализа причин аварий грунтові-* сооружений .. зданий на
податках в условиях вечной мерзлоты и при разработке иняанерпых
моропри.' тай по ликвидации или предотвращению аварийных ситуаций.
3.Полученные результаты численных торноиохан "ческих расчетов позъолякгг разработать практические рокомпдации по применения усовершенствованных ишконе^.шх птодик в пракыке изыекзнии и проектирования и повысить качество,эффективность и надэмнесть грунтов х сооружения,возведенных в районах распространения вечномерзлчх грунтов.
Апробация рабе -ы:
Результаты диссертационных исследований испльзоваяось в практико научно-.. ее ~\цователъских работ Отраслевой Научно-
?
исследовательской Лаборатории инжонор то мерзлотоведения В ашэргатич ском строительстБв (01ШЛШЭС) кафедры механики грунтов,основания и фундаментов М1,р.И им.В.В.Куябыягавэ.
Результаты работы были представлены и обсуждались на
всесоюзном сомипаро "Раци лальноо природопользование в
криолитозоне"(г.Якутск,1990г.),на семинарах отраслевой
лаборатории ОЮШШЭ^ и на кафедре механики грунпов основания и фундаментов МГСУ.
Объем работиі:
Диссертация состоит из вводония.пяти глав,общих выводов,сг оке литературы и пр^'ожвния,изложена на 170 страницах,а тем числе Є5 рисунков и 7 таблиц.Список литературы включает 03 і именовании, ft том число 15 на и :страішом лзшее.
