Устойчивость и деформируемость оснований анкерных фундаментов Болдырев, Геннадий Григорьевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Болдырев, Геннадий Григорьевич. Устойчивость и деформируемость оснований анкерных фундаментов : автореферат дис. ... доктора технических наук : 01.02.07.- Москва, 1992.- 36 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность темы. Проблема проектирования оснований анкерних фундаментов является одним из наименее разрабвтанннх в фундаыентостроенил несмотря на широкое применение подобных конструкций при сооружении линий электропередач, возведении фундаыентов типа "стена в грунте", креплении плавучих и погрувешшх платформ, используемых для добычи полезнкх ископаемых, никернис фднааыентн применится такзе при строительстве глубоководных помещений и проведении операций по подъему затоиуваих кораблей, а такие в ряде других случаев при передаче на грунт выдергивапщнх нагрузок.

Б настоящее вреая при решении различных краевнх задач не-ханики грунтов сироко использувгея нагсиатичеегтив чодели грунтов, базирдпциеся на результатах теорий упругости и пластичности. Разработанная техника численного речения задач и пред-лояенные модели грунта позволяют рассматривать папряяенно-дефорыировашюе состояние оснований вплоть до достнхения предельной нагрузки по устойчивости.

Однако, несиотя на иирокое использование аппарата теория упругости и пластичности для оснований обычного тмпа фундаментов, эти схеии численного ревения практически не применятся при расчете оснований анкерных фундаментов.

В то ае время d большинстве известных работ С Л.Бугров, И.Бойко, С.Бялоп, П.Дидух, Е.Зарецкий, "ИДаЛвнсв, н.Пнляпш я др.3 ревения получены исходя кз предположения однородности полей напряасняя и деформаций, что не всегда подтверждается даннныи шесперилентальшх исследований. В расчетквтх срезах не учнтаваатся ьозаонизсть локализации деформаций, змтютнтопиз и развитие разрывов в связной грунте. Основное ге їїрйїзкчр. сконцентрировано на исследовании явления зарояястпгз и parmif-тия полос сдвига в конечной элементе грунта в в:?де образца (Р.Борет, Б.Васильев, Л.Десруес, П.Лоде, Н.Николаевский и др.) а практически не исследовано поведение массива основания, в которой проявляйте^ откечешше вффекты. 8.0С0ЙЗПК0СТЯ это относится к исследовании влияния разрывов сплояностя среди на характер нанряяенно-деоориированиого состояния основания.

Практически єсе известные методы расчета оснований анкерных фундаментов t/І.пгамирзяи, Е.Ванзин, В.Буданов, Л.Дяиоеп". Л.Уариупольский, Л.Ропников и др.) основана на определенных

допущениях и двлявтея инЕенерішїи кетодани расчета, которне получены в основном для расчета оснований по первой группе предельных состояний. Общая постановка задачи требует включения в расчетнуп схемц не только упругих и пластических деформаций, но и разрывов сплошности грунта. Подобная постановка задачи uoect быть условно реализована только в ранках комбинированного подхода с использованием аппарата нелинейной теории упругости, теории пластичности и механики разрувення.

До сих пор по рекомендации СНиП 2.02.01-83 расчет оснований анкерних фцвдаиентов производится только по несущей способности. D то ей вреия расчет по дефоркацияи заключается в огра-«иченни величины расчетного давления на грунт обратной засипки яри этом величина пересечения анкерного фундамента остается неизвестной. Кроне того, большинство из известных кетодов приие-инии только для условий плоской и ососиимстричной деформации. Однако в болыгинстве случаев основания анкорпнх Фундаментов работавт в условиях трехь'ериой деформации, п связи с чем учет пространственного характера работы является актуальним.

Ревеннв лвбой краевой задачи неханики грунтов с использо-валиек нелинейных определявших уравнений предшествует определение их параметров, которые находятся из результатов испытанна образцов грунта в приборе трехосного скатна, а чаще всего . лнвь в компрессионно!! и сдвиговом приборах.

Большинство серийно выпускаемых приборов с Российской Федерации предназначены для работа в ручнок рввкие регистрации информации и управления нагрухеииен, что существенно сникает их производительность, точность измерений из-за наличия объективных її субъективных факторов, требует значительных затрат и времени на обработку результатов испытаний, особенно с условиях слоаного напрякеиного состояния. Необходикость создания и выпуска подобных автоиагизированивх приборов и систсн но вызывает сокнения, особенно с вироках внедреииеи в практику проектирования численных методов расчета оснований, в той числе анкерных фундаментов.

D соответствии с этим, цель диссертационной работи закля-чается в тон, чтобы используя аппарат нелинейной механики грунтов, предлоанть не только практические иетодн расчета оснований анкерних фундаментов по несущей способности и деформациям, но такие и комплекс аппаратуры для определения пара-

ветрев неделя грунта..

Для достижения указнной цела были поставлена и регены еледцвюге задача:

8впо.ігаеяв экслсрнненталыше исследования по определенна характера дефоржирования енвучего и связного грунта оснований анкерних оундакентов при различите глубинах их залоае-нвд, углах наклона вндергивавяея нагрузка, плотностях песчаного и состояниях по пластичности связного грунтов оснований,
Проведен анализ я сделана обобщения результатов исследований и разработаны расчетное схема для расчета основами по Hstyxeft способности и деформациях.

. 3. Разработан автояатизхрованнни комплекс для исследова-вия сікснохериостея деформирования грунтов при различиях видах глпрякеняого состоятся.

4. Проведен анализ результатов експериментальних исследо
вания для установления закономерностей поведения' грунтов при

^; однородной и неоднородной дефориированян в условиях сложного иаиряхениого состояния с цельв обоснования.вябора соответетву-внеЯ иоделя грунта.

5. Дана постановка я разработан алгорнти реионня упругэ-
шметвческой задачи с учетов локализации дефорвация в песча
нок грунте я образования ваарввов в связной груятв дм случа
ев ПЯФСК8Й я иростраяствевноя де^ернавяя.

В. Разработана процедура численного расчета основания ан-вернях фуядаяентов с определеняеи предельной нагруэяя к дефор-иация поя упрочнении я разупрочхввяя грунта»

Разработаня врактяческяе метода расчета нееуцея способ-востя песчаного основашм авкернях увдаявнтов на базе реие-яяя теорія предельного равновесия емпучея среди*
Проведено вяедреяяв получевяш ревряьтагов в практику іфоевтшмввскательсвях |вбот.

Задачи дяссерталиоявой работ» опредеяяля состав и яегодн исследования. Основное вникание уделяюсь зкеперяивйталъяни ясследоеаияяи характера деіориация основания анкерних фунда-неитов, их псеяедувиеиуанализу, вибору расчетяях схем, аяа-ямтичесиойуячясленнону реиеняяи ва SBM.

їкспврикенгальняі исследования характера двфорияроваияя песчаного я связного ветшания вялоляеня с применением мято-

дов фотофиксации траекторий перенесений частиц, фотограмметрии и рентгенографии в условиях плоской и осесинметричной задач.

Изучение закономерностей деформирования образцов грунта выполнялось такне в условиях плоской и осесинметричной деформации с применением в последнем случае разработанной авторок автоматизированной системы для инженерно-строительных изысканий.

Анализ полученных авторок, а такге известннх ранее результатов экспериментальных и теоретических исследований послужил для выбора расчетных схем основания, в основу которых положена упруго-пластическая модель грунта.

Научная новизна исследований заклвчается в применении комплексного экспериментально-теоретического подхода к изучении поведения грунтов и оснований анкерных фундаментов. Это позволило получить следуювие основные результаты:

экспериментально установлено влияние глубины заловения, угла наклона выдергивавшей нагрузки, плотности песчаного и пластичности связного грунта на деформируемость к несучу» способность оснований анкерных плит;

разработан метод численного расчета предельной нагрузки и дефоркацик оснований анкерних фундаментов в условиях плоской, осесккметричной и пространственной задач. Получег*-ное упруго-пластическое репение допускает анализ напряхенно-дефорнировашюго состояния оснований с учетов локализации деформаций в песчаной н разрывов в связнок грунте;

предлоиснм кетодц расчета несущей способности анкерних плит при произвольной глубине залоягешш;

разработана и создана конструкция, а затен иалакено производство автоматизированной снетсны, вклвчащей: коигіресси-ашшй прибор, прибор прямого среза, стабкяокатр, устройства для испытания образцов грунта на расгявенне, п условиях одноосного сватия, также подготовки образцов грунта.

Практический выход работа закяичаотся п:

- применении предловенного метода для расчета напряяенно-
дефорыированного состояния оснований, который позволяет опре
делять предельные нагрузку и переведение анкера различной
конструкции при произвольных глубине заложения и угле наклона
выдергивающей нагрузки;

- использовании разработанного комплекса автоматизирован
ных приборов, которое позволяет в десятки раз ускорить скорос
ть обработки результатов испытания, до 302 увеличивает обора
чиваемость приборов я существенный образом улучшает условна
работы сотрудников геотехнических лабораторий. Одновременно с
зтии до 20 раз снижена иеталлоешость компрессионных и сдви-
говііх приборов.

Внедрение результатов исследований осуществлялось в сле-дуивдх ор. анизациях: ''Соязводоканалпроскт", "Лшшорниипроент", "Челябаг; опронпроект", "Занороаагропролпроект" и риде других организаций путей применения разработанной автоиатнзированной систсыг для шиснерно-геологичйснм изысканий.

Результаты работы опубликованы в 20 статьях и одной монографии (Стрвйиздат, 193?), докладнвалнсь на всесоюзних совещаниях и семинарах.

Па защиту выносятся:

результат» экспериментальных исследований дефорыирова-ннз песчаного и связного основания анкерных плит мелкого и глибокого залояания;

результати экспериментальных исследований деформирования образцов связного и песчаного грунга в.условиях плоской и осесныметричноА деформации;

обоснование расчетных схем для основания анкерных фундаментов и принятой «одели грунта с цель» определения несущей способности и напряхеннв-дефорнироваиного состояния песчаного и связного оснований;

предложенные иетодн расчета несущей способности и дефор-ннруеыости оснований анкерних фундаментов различим типов;

комплекс автоматизированной аппаратурн для определения прочностнпх и деформационых характеристик грунтов м рекомендации по его практическому применении.

Апробация работн. Основные полояениа диссертационной работы докладввались на:

всосовзних конференциях: "Современные пробловы нелинейной иеханикм грунтов" (Челябинск, 1985), "Использование достизеїшй нелинейной механики грунтов в проектировании оснований и фундаментов" (Яовкар-Ола, 1989);

регионально научно-практических конференциях "Геотехни-

ка Поволжья" г.Шб, 1339);

- семинарах и научно-технических конференциях Пензенского доха научно-технической пропогандн (138І, 1984» 1386).

Результаты исследований замена .пяты) авторскими свидетельствами и двумя патентами на изобретения.

Структура и объел работы. Диссертация состоит из: Введения, вести глаз, обцих выводов и предложений и содержит 302 страницы навинопиензго текста, 114 рисунков, 4 таблицы, библиографию из 2 99 наименований.

QCUQSim СОДЕРДОВ ДИССЕРТАЦИЯ

1. Обиие положения и состояние вопроса

Конструктивно анкерные устройства исполъзнвтея в виде кас- сивных-столбчатых Фундаментах, грибовидных фундаментах, приценяется также анкерные плиты, инъекционные анкера, цилиндрические анкера и винтовые сваи. В наст.оя%ей работе не расснатри— ваптся вопроса взаимодействия анкерных фундаментов и надземных конструкций типа "анкер-подпорная стена", которые имевт место в гидротехнической строительстве.

В зависимости от относительной глубины заложения Я/8 анкерные фундаменты подрэзделявтея на фундаменты мелкого и глубокого заложения. При ІІ/В < 3-8 анкерные фундаменти наэнвапт-ся фундаментами мелкого заложения и при Н/В > 6-Ю фундаментами глубокого заложения.

Первые исследовательские работы, посвященные анкерным фундаментам линий электропередачи били проведены в Германия ж Австрии в начале П века, В России.первая публикация в данной области фундаментостроения появилась в 1932 году (перевод монографии Г.КреяО, в 1951 годд была опуяикована работа fl.lfy-стафаева, а затем в 1957 годд внила книга Огамирзяна.

Обнфнне нагарные опыты с грибовидными фундаментами били выполнены в середине ; 60-х годов н.Каяамяпом и Л.Джяпеямя, они показывает на влияние степеня уплотнения грунта обратной засыпки как на величино, предельной нагрузки, тах и ва характер деформации основания.

Натурные и лабораторные опнги по определении характера

деформации основания нагруженного анкера свидетельствуют об образования разрывов в окрдіаіщєи его грунте, что сдествен-яым образон отличает их от обнчннх ленточных или столбчатнх фувдаиентов. Впервые данное явление бкло учтено в расчетной схеме Л.Наридпояьского <19Ш.

Исследования ряда авторов СЙ.Кананлн, И.Гиддиаири и др.) показывавг, что несдцая способнсоть и дефоркирдеиость оснований анкерних.фяндаиентов зависит не только от глубины 'зало-гения анхера к его констрдкцуги, но и в значительной степени от технологии производства работ.

Гр;;бовидяие. анкерные фиидаыеятн и анкерные плиты, зало-аенині в траяяее с вертикальным стенками, имеют несцкдю способно ть до ЗС? больше, а дефоркирдеыость да 2СХ менее, чем фднд^івити, соорияаеане в котлованах с откосаии. Подобное не влияние на неедчав'способность-и. дефорнирдеиость оказывает и степень дплотнения гранта обратной засипки,

Принерно с середини 60-х годов, для определения несдщей способности анкерних фундаментов стали⁴'применить аппарат терли пластичности.' Б первцв очередь, здесь следует ответит^ работы Л.йгашірзяна (1957-1903). Л.Наргина (1967), Р.Под-епдло (1971). Л.Сарача (1975). D последних трех работах исходные уравнении для плоской задачи принята но В.Соколовскому, а для осесстсиетричпоя задачи по В.Г.Всрезшщепу.

бтїечеішяе вяве негод» расчета причеиаится для опредсле-' пия несущей способности анкерных плит, грнбоввдннх анкерных фцидаиентов и'пялтовнх свая. В то т приия" с середини 60-х годов стал приценяться новий тіш анкеров - шіьеіщіюшше анне-рн, сяутуів в основном для обеспечений устойчивости стен томюлей 1'PTpoV прпчаяьтш стен.и ноітструїщий типа "степа в грднтв".

Работа грунтового массива с ииъекциошшн анкерон отлична от рп15рт'п^:'п'прс.'шслсшш пкае типов аяперипк ?;птд>?ч(>итоя, г» cns-зя с че?» для эгого слцчая били продлояенк иняё кстода расчет*' nccg^ft способности. Решения" опцбликовпшю Х.Пвекон,^! Х.Яср-нерпу, Х.Ггадои, Е.лерпикой, П.Лидке, Х.Краї!?ро!і, Г.Легилем н кр. urnti'!?<5ET w только сопротивление, 'позішкамісе па боковой поверхности''рабочей части тела анкера, но 'а сопротивление внедрения яобапой частя анкера.

Начиная с 1973 г. ряд авторов (Ч.Десаи, Л.Прието-Портар) при расчете оснований инъекционных анкеров стал использовать нелинейное соотнесение ыегдц напряжениями и дефорнацияии в грунтах. Результаты расчетов показывают, что в этом случае несущая способность анкеров существенным образом зависит от дилатантнах спойстб грунта.

Как следует из приведенного краткого обзора, в настоящее время не существует единого метода расчета несущей способности, для различных конструкций анкерных фундаментов. Кроме того, все известные методи разработаны раздельно для анкерных фундаментов"мелкого и глибокого залоеекия.

Указанные здесь методи посвяцены расчету оснований анкерних фундаментов по первой группе предельных состояний. Однако далеко не всегда нагрузка на анкерний фундамент мокет бнть доведена до предельной по устойчивости, часто более важный является определение величины смещения анкера (например, реве-эадачи о допускаемой величине провисания оттяяек радиорелейных мачт).

До последнего времени расчет оснований анкерних фундаментов по деформациям проводится преимущественно на базо реве-. ний теории линейно деформируемой среди. Подобннй подход спер- ' вые был реализован в {або-.ах ПЛ'устафаспа (1951), П",Пганнрзя-на (1957), Д.Дугласа (1364). Позднее Л.Рспянков (1903) совместно с ЙіГорбуїювии-Посадовнм предложил дчитиать разркп сплошной среди сведением двойных сил в условиях плоской деформации. Подобное ревенив, но уге с учетом собственного веса грунта, было получено Е.Ваизшшм (197S) спсксстно с Н.Горбуно-вми-Лосадовым для круглой анкерной плиты.

Огмечшшие оыве рввения справедливы лнсь при лииейно-дпфори.ірусмай работе грунта. Нзсестно, что в ряде зон массига основания, окрдвавцего анкерный фундамент, имеет иесто пластическое течение одновременно с упругий дефориированиен в соседних зонах. Подобная смеваиная задача теорий упругости к пластичности-была равена П.Бугровым (1974).

В 1378 годі* диссертантом было предложено рсвение для горизонтальной анкерной плиты с использованием метода конечных разностей и нелинейной зависимости неигду напряжениями и деформациями. В.отличие от известных способов при ревении за-

дачи нами была реализованв разрывы сплоаности среды щтеи нс-клпчения из работа ыэлов, в которых появляются растягкваищне яапряаения, введением кзлевах значений дефориационных характеристик.

2, Экспериментальные исследования характера деформации оснований анкерных фундаментов

Экспериментальные исследования на коделях анкерних фунда-центов :нля выполнена с цельэ определения ыеханизыа разруые-ния скпучего и связного оснований, последующего анализа и выбора j ^счетной схема ренения.

В-з опиты билн выполнены с применением следуацих методов исследований: аз фотофиксации перепечений частиц.грунта, предложенного впервне В.Кцрдгаовнм и развитого позднее М.Налыае-вни; б) фогограмнотрни; в) рентгенография.

Применение катода фотофиксацлл при исследовании характера деформации песчаного основания по ПурдЕЦОву-Уалыпевц иоз/-полило виявить наличие и форшг границ непредельных и предельно напряхенних областей в сипучен и связной грунте основания аикерпцх фундаментов мелкого и глубокого залогешш, очертание траекторий перенесения частиц и линии сколыеиня.

Сдругой сторона, метод фогофиксацші в рассмотренной постановко не позволяет измерять деформации в цаесиве основания по мере роста писаной нагризші. Позгоин измерение деформаций в осяогыпии наполнялось при помочи глцбшшых rt цоверх-постпнх sapo-.t (осеснмиетричная дефориацна) и по марка», ка-торнс пдппятвалисъ в боновий поверхность ноделирусного массива груптп за прозрпчица стенку логка с последнщей фотосъемкой сведения марок.

Истод рентгенография отличается от истода фотограааетрш! тек, что клртп (сшппнзпая дро5ь) зааладаваптся внутри иссле-дисиого пассива основания, а для фиксации пересечение марск пеполмивтея рентгеновский аппарат, а не оотонавера (К.Рос-ко, Д.Артур, Р.Брэнсби. А.Пилягин).

Виполпстше экспериментальные исследования поззолаот сделать следдвцие выводи:

б)

а)

Рис. І. Расчетные схемы основания а, г - анкера мелкого заложенкя; б', в - анкера глубокого заложения; а, б - сыпучий грунт; в, г - связннй грунт;

зона растяжения; '

- зона локализации деформа-

' ЦЙЙ

Дефорнируекость и прочность песчаного и глятсгого оснований аняаршгх Фундааектов зависят от глубины залохенкя. угла наклона видерпшавдей нагрузки и плоскости опорной плиты анкера, конструкций и способа устройства анкерного фундаыен-та.
Разрузение песчаного основания анкерного оундаыекта мелкого заложения начинается при завернений стадии уплотпп-ниа и характеризуется оаразоваииек узких полос (рис. 1 а), в пределах которых сдвиговая и объемная деформации имеют иаксихальаые значения. Каздая из полос локализации деформаций coo;іетствует определенному уровни выдергиваичсй нагрузки. Прк ильное состояние характеризуется смещением призмк выпора по поверхности, на которой сдвиговые деформации имеет максимальное значение. Поверхность призмы выпора является поьерхностьи разрыва мевду областьз гранта, находящегося в состоянии покоя и внпираегши объеиок грунта.
Предельное состояние песчаного основания анкерных фундаментов глубокого залоавния СркСо 1 б) характеризуется больаея степеньи развития пластических Деформаций по сравнений с анкерними фундаментами мелкого залокения. Практически весь объем дефоркнруеного грунта в области над плитой анкера за исключением части грунта, прншкавдего непосредственно и рабочей поверхности анкера находится с предедьно-напряпенном состоянии.
Разрушение связного основания анкерних фундаментов мелкого и глубокого заловения (рис. 1 в,г) носит более словник характер по сравнении с разрузеїшси пвсчаїіого основания и зависит в значительной степени от начального физического состояния грунта:

в текучепластнчнах и кягкопласгичняк глинистых грунтах разрунение основания происходит без видиаих разрывов сплов-Н0С1И с рязвиїнем пластических деформаций при вндергиявнчи анкера подобно пуансону;

в гугонластичних и твердых глиннсгнх грунтах одновре-ивпяа с развитием пластических дероркации в пассиве основания над анкером набладаетса возникновение разрывов сплов-ЙОСТИ ПОД ни*.

5. Направление развития разрывов в связкой основании не
совпадает с направлением максимальная деформация сдвпга. Раз-

рывы в грунтеобразуются в виде трения отрыва'первоначально в кассивє грунта под анкерон, а затеы в видэ магистральных трсцин по направлении от краев анкера (рис. І б,"в),

5, Такге, как и в песчапоы основании, при кагругении связ-їіого основания иаблядаетсй скесаншй характер деформации. В области над аиксрои существует область, в пределах которой. грунт находится в непредельном состояний. Разиерн этой области, непредельного состояний гранта изыенаатса с росток деформации основания. Пластические дефорнацпи развивается от краев анкера по направлению к поверхности основания.

При расчете оснований обычных центрально нагруженных фундаментов как по несучей способности, так и сиеааншгм истодом принимается, что область лицейно-упругого деформирования представляет собой треугольную форыу С грунтовое ядро), очертание которой но изменяется в первой случае или изменяется незначительно во второе сличав с ростом осадки (іундамента. Однако опатн а анкерними $ундакснгани уяазизавт на иной характер разрушения основания.

Основное отличие состоит в тон, что предельно иапраяен-ное состояние песчаного основания имеет игсто лизь в узкой зоне - полосе с максимальной интеисивностьв деформации сдв;;*-га. Область непредельного состояния грунта, в особенности у " анкеров мелкого заловения, составляет ирактичоскк весь ввпк-, раений обьеы грунта. Расширение зони іірсаЬ-Шіо накроенного состояния наияйдается лныи при бояьзкл перемещениях анкера. В связном, основании.одновременно с локализацией деформаций набладается возникновение разрывов и виде целя под анкероц и разрывов и массиве грунта окружавцего анкер.

Подобный механизм разруаення невозиашш представить с использованием лишь теории предельного равновесна или теорий упругости с теорией пластичности, гак как в них предполагается . неразрывность среды. Кроме того, большинство численних рееенин не допускают локализации дефорскаций,- так как они исходят из существования непрерывности поля деформаций в грунте.

Данную краевую задачу в подобной постановке (учет локализации деформаций и допущение разрыва енлеиностн среды) мовно реиить с использованием математического аппарата нелинейной теории упругости и пластичности с привлечением аппарата механики разрушения для реализации разрыва сплоыностн..

З'. Зксперикентаяьяне исследования закономерностей двфорыирования грунтов в эффективных напряасниях

3,1. йвтонатизированная система для определения механических характеристик грцнтов

Известно, что результати испнтаняй зависят не только от качества подготовки образцов, но и конструкции приборов. 3 настоящее арейя для кассовых испытаний в трестах книенерно-геологичо'.иих кзисканий лриивняптся главный образоы приборы 'конструкции института "Гидпроект" или прибори конструкции ШШИЙС. з научно исследовательских лабораториях использувтся прибор; конструкции ІШСЙ, ЛИСИ и ряда дрдгих организаций,

В олыганствс случаев для лассовнх испытаний применяится коипрі::сноиные и сдвигозие приборы и за редким исклпчениеы Прибор трехосного сжатия (стабшшетр). Однако не только эти, .по и большинство других шіроко применяемых приборов (истинного трехосного сгдтия, конструкции н.Крыаановского (1958): Прямого растдксния, конструкции З.Тер-Картиросяна (1953) и ЯР.) предназначены для работы в ручной ревивс регистрации г.нфорнацкн и управления пагрдїениеи, что сиизает их оборачиваемость и точность измерений из-за наличия как объектишшх, та:: и субъоктлшшх факторов, а такие требует дополнительных затрат и врекс'ии на обработка результатов измерений. Аналогична прибори, випускавше рядом эарубеаннх фирм (Австрия.Англия, Италия и др.) в настоящее преня вклвчаит мшсрокоипьитер, что позволяет алтокатизировать испаташія образцов грунта.

Зарцбеяннй автоматизированные лрнЛарц основаны на прние-ішіши одного механического устройства и одного компьютера. Применение подобннх систеы, по крайней коре и блиаайшие несколько лет, лсвозноено g нас о иассовом порядке из-за высокой стоимости персональних коипьвтеров. 8 связи с этим наыи привата иная Функциональная схеиа, которая заклвчаетса в использовании одной ПЭСН и нескольких ыеханических устройств различного назначения. Подобная система разработана на базе Носковского я Пензенского инвенерно-строитеяьных инстнтдтов и внедряется в настоящее вреыя в СНГ. Эта система предназначена как для массовых испытания, гак и научных исследований, я полвпила иаииеиоваиие "Автонатизкрованная систена для иняе-

керно-строиге/гьшх изысканий" fflCJfCJ. -ЛСКС содержит следдп^ие основний блоки.

Персональный ксшіьптер серии EC, Typ6o-8S, IBM XT/AT и злектрошю-кзиерительнай преобразователь.
Механические устройства: сдонетр. прибор прямого среза, стабилонетр, прибор для испытания грднтоз на растяжение, прибор для испытания грантов на одноосное сжатие, цстройст-во подготовки образцов.
Блок силового нагрухения.
Пакет прикладных программ для управления и обработки результатои опытов.

Дополнительно к ЙСЙС'мйїно подклвчить прибор акустической эмиссии АФ-15, что позволяет проводить не только количественное, но и качественные исследования характера деформации образцов грднта.

Конфигурации системы -зависит от объема оперативной памяти ПЗВК и набора соответствующих механических устройств. Фактически к системе ножно подключить стабилометры, компрессионные приборы, сдвиговые и любые другие приборы в произвольном сочетании.

Гибкость изменения состава системы и возногность подюшче-ния к ней осек приборов, используеиых в геотехнических лабо- . раториах являются отличительной особенностью разработанной автоматизированной система по сравнения с кногини зарубежными образцами.

3.2, Поведение песка при однородной и неоднородном дефоркировании

Одним из основних требований ыатекаткческого аппарата теории упругости является требование непрерывности деформация в рассматриваемой среде. Предполагается, что если элементарный объем среды имеет однородный граничный условиям, то они доліпи вкзивать однороднее деформации.

Однако создать на образце грунта подобные условия очень сложно с технической точки зрения. Вводенке смазки и резиновых прокладок СП.Лоде, Б.Васильев и др.) на нагрузочных тампах уменьваьт неоднородность деформация. Подобное влияние оказывает и исключение эксцентриситета в приложении нагрузки

(З.Васильев, 1383).

Требование сдкороднык граничных условий является основний и его следует предг>явлать к конструкции приборов дла испытания образцов грунта. Практически во всех извссткчх конструкциях прибороп нагружение образцов грунта на их границах выполняется или чзрез гнбкуа резі'іговув мембрану или яосредстяе гестких гладких итакпов. Предполагаемся, что в cf-си:* случаях на границе образца грунта создзатся талько главные напряжения. З реальних-материалах, в том числе и грунте, наблюдается отклонение от этого необходимого ислозяя. Опнтн показывают, что в изотропно подготовленная образцах, нагрунаекых однородно, на .їх границе грант деформируется всі? яе на определенной етапе;,, наградная с определимой стгпеньо неоднородности, «ого?:л ирнедца иг только груптак, по и ряди других материалов іГ),Николаевский, Д.Райе, Х.РидЗ.

однородная, негтргриглм.т дебаркация кзблтдается я песчаной грунте при нагризений до полной дефпрнашод менее '0,5-12

IS ..араіІТеріІЗІ'БТС..'! ССоПаДРЇІНГ" ОСГл Ч^-Г-"^""^ дрфпрмяпич И

ii.-i.jjJii:eii;iA. Пі;и г.оз!і!:;::<сг?нг;;; ;Г'.)П?псргг.^;тг,л ^пРТУатч'ч р пип.о aJuUi'i iwjiOca Слс-ка;;;::?-!:;:;:-; jjotopvpjp'ir) тт^прчг""»" npppfwwj Аи^орнацііл отлично пнчтр;; к піп поліси. Ггятчічй прт'рячччия ішіуора диі'иііца;і';гі нзцепгпт. спое пппрплл!^,т7'^ вчутрч ряч-рі>тч»м-іш.ч зон СД.Яртцр, Д.Дпсрчйс ].

Вшіол;шішіс п-jh;; сп:тт;і поімзттачт, что лоязгоза'чвя * VT-лионяя плоской л"Гор"ачК;т тппть'Пезт і тсгг""' упрочтгечяч, я AJU целоьь", осгсііі:'ігтг"чпог5 дг?г5р:^,:ітч»ч прч П!>«хпдп '? nwi

НайрййСІЇиЛ ІЖ Г perrr'.'l ріТЗдпрО'Г'ГепТ'.Т, 'bfiTtTinpojfWliCTS ПРіЯпп-

ааціїи бо-'Ніліс^т г.еррзиачзлыю v. rfiv.Tpvv-vv* «*сти оЙрччпя ц разшіоасісз d ;:а::рая"сгп:;: г: его r?v.:i"\?, Т'?^И,?р№'*е піКрнр<тч дефирнаціш вііЦїрк зони неоднородного доферакропаяяч поячзчяя-єї iai Lij:;cCi3c;ino; ;:з;;епспис лепзлмгяг? гІЧ?"? t*r»p, ч"> п»»ч-їц„ііт і: и^спьгсгкл пречист г д?.!':»'": ?г"?»₄ Ятот wmnecr Нип'оплсч;;;:; поіїригдсі.'К*, ло *;n:.!r'."j, ум*".'-"* ч?у?1"?гл тупрчрячя-5і;:: факторок з попц-'і;тращ« ГіСі?о?«зіг'Л

СїИШіЬ 0Д2фрОДНССТ2Г дсфсрїМфй пччтгч ЛЄСЧ"!ЧОГЧ рЛп^-ЯІЯ

гранти заваскт от бслігішш срсд*ігго иаярягекяп. Спятн г<«ч*чзм~ йавт С О.Тагсноиа, 1D3S), что дазе перед явіізй ?орнт?ррпаяие*і полос сдвига дефориацал внутри образца псодггородчч, rrjwe* степень неоднородности теи больве, чей иенБС среднее яапря-

іение. В противопслоккосгь этому концентрация деформаций в полосе сдвига больяе при больших значениях среднего напряжения, а нирино полосы уаеньиается с росток капряаения. Выполненные нами подобные опыты с песчанки грунтом, но в условиях трехосногс матия указывавт на аналогичное влияние среднего напряїения.

Влияние неоднородности деформации сказывается не только на характере деформации, но и приводит к изиенениа прочностных свойств песчаного гранта. При этоы величина угла внутреннего трения почти всегда Сольве для траектории расширении при однородной деодорировании, чем доя случая локализации дефорнаций. Разница достигает десяти градусов при одном и ток еє средней напрявении (П.Лоде, 1982). Испытания по траектории раздавливания дают обратила зависимость, значения угла внутренгего трения при локализации деформаций до трех градусов выае, чей при однородной деформировании,

Ренащее влияние на возникновение неоднородности деформации оказывавг не только граничные условии, ко и геометрические размера исследуемых образцов грунта (У.Лзи, ІТ.Лоде и др.). Опиты показивавт, что разрцвение более коротких образцов происходит при больней дефорх&цик по сравнении с длинными образцами, Зменьвение II/D приводит не только к возрастанию предельной деформации, но и изменения характера самой зависимости напряжение-деформация. На кривой деформирования отсутствует участок разупрочнения, В опытах отмечается так-ае значительное влияние Я/D на величину прочности песчаного грунта. Более высокие образцы (II/D > 2) показывают более раннее разрушение.

На рис. 2 а, б представлены результати опытов, выполненные автором с использованием нСИС. Опыты проводились с пес-кок, который использовался в качестве грунта основания при проведении опытов с моделями анкерных плит. 1!а рис. 2 а, б. представлена результаты одного из опытов с начальным значением коэффициента пористости 0,613. Опыты показывают, что разрушение песка является непрерывным процессом, в ходе которого достигаптся следущие состояния или пороги деформирования:

1. Продоліаетсз уплотнение песка при сдвиге после завершения уплотнения при гидростатическом нагрувении. Завершение уплотнения при сдвиге характеризуется нулевым приравняем

в =0,671

^J „%

G*_t, iffia 0,4

'³J-ViH ^! '

_^'w/ 1 е =e₀=0,6I3;gO

2,0 1,0 Г -\ 0

- С Б

е bo,609-s:

Ll&v'O

3,0-} 0,2-4 - 0,1 ''

О UjbUo

/в =0,609

0,3

6-1,

Рис. -2. Результаты испытаний образца песчаного грунта 0...8 - гидростатическое нагружвние; 8...II - девиаторяое взгружеияе

объемной деформации. Достижение данного состояния соответствует первому порога деформирования (точка 10 ка рис. 2 а). Первый порог деформирования инвариантен по отноаенйп к

2. Второй порог деформирования соответствует достижении
в грунте начального значения коэффициента пористости и нуле
вой объемной деформации в платної песке Сточка 12 на рис,
2а). Неоднородность деформации возникает на стадии перехода
от nepBoj о к второму порогу деформирования. Локализация де
формаций в виде полоси сдвига зарождается при достиаении вто
рого порога деформирования на участке упрочнение или разуп
рочнения гранта в зависимости от величины первоначального
гидростатического обсаткя. Второй порог деформирования пред
лагается использовать в качестве критерия бифуркации в виде
полосы гдеига.

3, Третий порог деформирования соответствует достивешш
остаточной прочности грунгон с кулевой величиной изменения об
ъемной деформации Сточка И на рис. 2 а).

3.3. Поведение глинистого грунта в процесса деформирования

В отличие от песчаного грунта б глинистой грунте после определенной величины деформации грунта наблюдается возникновение разрывов непоседе.вешю в полосе локализации деформаций. Это. подтверЕдазтся исследованиям;!, которнс виполненк автором с глинистим гру.ітои в условиях плоский дофорнзции к измерение» полей деформация методом фотограмметрии, испытание образцов гранта проводилось а врііборе ірехосного сжатия конструкции Й.Криаановского. две протноополояішо стенки которого были выполнены прозрачными.

Спмти показали, что разращение глинистого грунта сопровождается возникновением и развитием не только поверхностей' сдвига, но и разриаов сплокности в образце грунта, причем видимые' разрывы возникают при максимуме деформации сдвига в полосе сдвига.

Образование разрывов в глинистой грунте показывает, что суцествцет непосредственная связь месду развитием деформаций сдвига и объемных деформаций расширения с одной сторони и за-

роядениБї и развитием трецяи с другой сторона. Вид:гаос развитие трецин наблюдается в опытах при больших деформациях (порядка G-8JC). При неньгих депортациях нзблвдазтся толыго полосы сдвига, которые в последуЕщеы переходят з трецкны скольжения и отрыва.

Екполиенние экспериментальные гтследосаняя позволяет сделать следдяц'ке виводи:

Прочностные свойства песчаного грчнта зависят от степени однородности деформаций п исследиент'х образцах.
При деформациях ыеньзих" порога зарождения неоднородности з зиде полос сдвига дс?орнацкониое поведение определяется физическим состоянием грунта. '
Неоднородность десоркаций проявляется в виде различных код л зависит от геометрических размеров образцов грунта и граничних исловий. Локализация депортаций яе является истинодк свойством грунта.
Наличие пика на графика дефоруипуеігостк плотного песчаного грунта является следствием неоднородности демаркаций в исследуеиоы образце.
Разруяёние грунта язлеется непрерашпгх процессом, п ходе которого грунт проходит через следущие стадии дефорий-роваиия: линейно-упругая, нелинейное дефорнирсвание без локализация деформаций, нелинейное дефпрукровяпие с лпгаглпя-цяей и разрядами сдвига. Наступление той шт mrcft стадии дс-{орыированля характеризуется одним из пярпгов деооргнп^агчтн.

5. Объея пор в грунте непрерывно ИЗКСПЯРТСЯ от паяльного значения до крнткчесшго з состоят;?? полного разрктвиня. Зиеньпспке сб"і>еха пор щ<л гидростз.тяпрст'он изгрттгрттггч ц т начальной участке девиатогиого нагрдтен.ча приводит it упрочнении гранта. Рост объеиа пор или дефочтпп ггрч псвиптсриок наг-ругешга приводит в итоге к разрцаеиив грунта.

4. Процедура численного peserorn упруго-пластпческкх задач

известно, что прииенение теори упругости к расчету оснований анкерних плит дает удовлстворительние реэчльтатн только прл нагрузках, соответствующих стадии уплотнения грунта, т.е. прн нагрузках значительно ниве предельных. 'Фактически лияпитгай

анализ не описывает перераспределения напряяений, возникавшего при нелинейном деформировании и дает зашиеннне значения перенесений анкера. Существуйте ренения СЕ.Ванзин, Л.Репки-ков) получекк для частного тила анкерного фундамента - горизонтальной анкерной плиты мелкого залояания.

3 рамках аналитического подхода нельзя получить решение, которое мовно бнло Сы использовать для расчета неедчей способности и деформации анкерних фундаментов не только из-за их конструктивного многообразна, но и из-за математических трудностей, возникааяих при учете разрывов сплояности. Данное обстоятельство приводит к необходимости использования численних методов для решения рассматриваемой краевой задачи,

В навей работе использован метод конечних элементов для ревення системы нелинейных уравнений. Особенность систеиа определяется бидон принятого соотновения мевду напряжениями и деформациями «ли моделыо грунта. В настоящее время известно бо¹, е двих десятков моделей, применяемих при расчете напрякен-ного состояния оснований фундаментов.

Каи бнло показано во втором и третьем разделах, одной из особенностей поведения грунта при нагрчкении является образование разрьвов в связной грайте и локализация деформаций в \; песчаном грунте. Следовательно модель грунта для рассматрива- ' емой задачи долана описывать поведение грунта не только в области сикмащих, но и растягивавших напряжений.

Всем отмеченным требованиям одновременно удовлетворят в той или иной мере иироко применяемое двухпараметрических модели грунта: Друкера-Прагера, В.Зарецкого, П.йоде, Ч.Десаи, И.Сандлера и др. Иаиболе простой с точки зрения численной реализации является модель Друксра-Прагера, которая и бнла использована после иебольвой модернизации для расчета оснований анкерних фундаментов.

Точность численного ревення зависит не только от выбранной модели грунта, но и от процедура интегрирования определявших уравнений. Б работе приведен анализ прккенглм различных процедур: метод Эйлера: метод радиального корректора касательной яееткосги; метод нормальной местности; метод упруго-радиального возврата.

В назем регеиии мм использовали модернизнрованнуг! схему интегрирования определяющих уравнений {С.Слиан, 1987), в ко-

торой контролируется оь'лбяа- в процессе интегрирования, и отбирается тем сакуи разкер каждого.сага азтснатическя, который таким образом является завксишга от принятого определяп^его закона.

Регение нелинейной систеыи уравнений выполняется обнчио иетадоы Ньитсна-Рафсона, когда патрица весткостк вычисляется в начале каздого пзга нагруяения, а в задачах с ьвеокой степенью нелинейности и в течение хода итераций до сходимости реяениа. Однако данные алгоритмы обладает потерей устойчивости вблизи предельной нагрузки и", поэгояу. если и говорят, что рененле получено "вплоть" до предельной нагрузки, то это соответствует обачно только 90-952 предельной величины нагрузки.

Преодолеть данный недостаток позг-алает кетод "длина дуги", который использует отрезок округлости в обобщенной пространстве "нагризка-переыецеиие", как контрольный параметр вза-нен нагрузки или перенесения (П.Берган, Е.Рикс, Н.Крисфедьд). Дополнительное достоинство этого кетода состоит такяе в тон, что он позволяет определить не только предельную нагрдзку, но и точки бифуркации. Применение данной процедуры реиения системы неяииейны'х уравнений позволяет значительно снизить стойкость получения реиения за счет сиигения затрат «авинного

DpЄМЄНИ.

Как было отмечено в третьей раздело, в ходе нагрукения образцов грунта наблпдается одно из возыогных продолжений процесса деформирования - с локализацией или без локализации де-форваций. Нагрузка, соответствующая переходу из одного состояния в другое, отвечает точке бифуркации процесса деформирования. Опыты показквавт, что при нагрухении образца грунта возникает различите мода дерорвация: "штулька", "бочка", "бочка с одной или иесколъккня полосашг локализации дефор-иаций". В связном грунте наблпдается е^е одна иода деформации - разрнв.

Эти явления невозможно исследовать в рамках классических теории упругости и пластичности из-за неединственности peie-ния. В то зе врем п теории устойчивости рассматривается твое состояние, когда при достияении парахетрок нагрукения критического значения (точки бифуркации) наряду с невозмущен-noft равновесной фориой могут существовать другие близкие к ней равновесные форин, и пластическое тело иохет принять одну

нз них при однок и ток ав значения внешней нагрузки (Р.Хилл, Й.Гдзь, Б.Кыганигсов, Д.Райе).

Ь'ы предполагаем, что локализация пластической деформации в грантах является одной из ферм бифуркации процесса дефор-хироваглю в улруго-яласгическон состоянии среди, иодслиривчой пезедешш грунта. Критерий зстоЯчнзостн з численном ревении определяется определдтелза матрицы меткости системи 1X3. если dettX) > 0, то шгрухение асюйчиао и если всЬШ <. О, то оно кецстойчнво. Еря обнарагекии тсчвд бифуркации ревается задача «а собственная значения для определения количества ветвей, по которых возиоаио лплдченые асгойчквах рошений. Соответствц-еїліє собственнее векторы лепользцвтея для возыцдеиия реветш на точке Седркации. Это зозлу^енке Шзлл::іїся добавлением васьтабногс сейетвешшго вектора в текшем состоянии среда, который воспроизводит неоднородная дефоркацна в виде полосп сдвига. Ориентации полосы едзкга оиределягтеа полозеллск ее лорыалк из ус&овли юшяидна detlKl.

Пай одкечалоел х^ь. основной есобешюстои поесдсння ос~ лоі-іллй йлль'рл-.ч йилди-илох; ссіллзхся угзлл;;ноьсл;:я ?т рг.ісч-тас леидниридлисхл ді'Ф&р^ацііл, потирав л итоге прЬзглпсгся в шіде полос сдвига і; разрь'аой еплрьлзстн связного грунта.

Бойлліашвшіе і: разалтна треда; а сізлзлол грунте гсал.тзе-ьано с настоящей работе нетодои "рассеятшх трефні", ї'етод yixLcnMiiiu& ijca^titi (Л.ІІШіі/Ссіі, І302) ослован лз со;їрцКв:ї;л" аиолласха ериди, ни ышЛства среди ^^nsstcz ссс-їлстстаан-ли itoiJOi]j»CiiJiii: лоііРЛЛДйш.лі;, дзіт^їіі'.ііііі,' дї« оа^йзиііи^іі/Г тре-

ЦІЛІ. ІійЧаЛЬЛи »1 ЗО ЦЛЯШіЛИ СрЬ'АЛ Ли Л1:рС ЛаКСЛЛіЛЛІІ; ііОіірІ'ПДй -

лий лгрс-лодлх ь ииизхриллуя. Посли «іОі'о предаблагacTcs, ЧГО

СрВДи ОЙЛііДсдСІ' BpiU* рХШЛЛЛЛ СВОЛЛХЗс.діи ПО ЛаЛаЗ./ІСЛЛг1 риЗПІІ-

тля разрыла.

t.uJfiClX»u і од'Лїа ^ui/.iLlil' lii ур'СіЛиЯ НиЛр.ШШ--ДС'1лр(-Лф5 —

Ь(лииі)Г'іі СССІ04»ідЛ^ Л ра^ЛЛйїрЛЛиСЛ.у'Л їи'-ШС Н5П~'ІЛ'.Л* ЗЛСЛСЛ

iiua ллоіліьсгл тре міні;, no зііесл л'злелекйд кез^рттглептл П&ассилз ьс щлхтьзистсл. Ходили едьлга ушхьлаетсл, лс п пл-лраллегши, лараллеллкеа лласнос7ії тсєцНіш,

Приіівіи, что ризркс возлйкаеї е тех точках срадл. где tiiopocri. ь*іііїсбааАСЯиа зіісрпл: достигает ігритнческого" зяачс-кия.

5. Зпрдго-пластический анализ тапрягешт-дефариирован-ного состояния оснований анкврнзх фундаментов

Для описания пластического поведения грднта в ранках ассоциированного закона течения в дайкой работе прииенена модель Друкера-Прагера с введением дополнительной функции g( ) СД.Янг, 1938), учитывающая раздичндв прочность -рукта при сяатии и расвиренин Срис. 3). Поведение грднта описывается двумя поверхностями: поверхностьп разруяения, которая определяет начало перехода грунта в 'состояние разупрочнения

F* -^fh + 8(6JoCJ, - k₄ = 0, П)

и поверкностьо нагрукения, определяшцея качало цпруго-пласто-ческого поведения

F_L =4Т_г + e(^s^3, - k_L = 0, (2)

где к^ и k_L определяются с учетом изаенония угла внутреннего трения грднта.

Пока траектория напряжений остается видтри поверхности нагруаения (рис. 3 а) поведение грунта линейно упрчгое. Поверхности разруиения'Г к награяегтя F оасгавтея стационарными. В тон слцчас, когда траектория iratipaseimft находится на поверхности нагруаения или п пространстве ке»ду поверхностями нагрувения и разрдвения (рис, 3 б), начинается пластическое дефораированне. При зтоа поверхность .нохрузения ногзт pacsn-ряться с упрочненной или остаться стационарной в случае идеальной пластичности, а поверхность разрузения сояистся. Когда траектория напрдзенлй достигает поверхности рааруиекяя Срис. ос), начинается разупрочнение грунта. Поверхность пагрціешш больве не расенатрлвается, а поверхность рзэрпгтеиия нродоляпст саквшься Срис. 3 д). Сжатие поверхности разрушения управлп-егся паракегроы накопления попреядеики

'У =% + [1 - expert вЦ)^иІ. (5)

в тоизорил афФектягнах напрЕзпняА по Я.Качалову чШ =

Рпс.З . Динаміка развития поверхностей разрушения F. , я нагружвния, Р^ в девяэторяоЯ тттос-коотя

25 '

'З' (t)/[i -H'Ct)], где ey - пряраяеиие девкагорноя части теїг-зора пластической дефоркации: и ч. м - постоянные, определяемые кз опытов с грунтом;'Чо - начальная еєличина "повреядо-кий" .в грунте^ определяемая объекоя пор;

Поверхность разрупенкя з области растягивзпцих напрязс-екй принята подобно В.Зарецкону в пиде соерн в пространстве главнях напряжений

F =-/ - К, (б)

где к определяется из условия гладкого перехода из области растягэння- в область сжатия.

Зсо отмеченное зияв иклячвно з программу, которая ориентирована пз яомпьнтйрк IBS PC ЯГ/УГ ir предлагается для расчета нзпрзгешю-дегорнированного- состояния оснований анкери»» Сундааентоз в условиях плоской и трехиернй-fi деформация.

П. Практические нетоди расчета несущей способности и дефорг.'круеяоегн оснований анкёрнчх сунданептов

ІГредіїозотіий путь раичниз упруго-пяагл??«чской задачи с Ц73?г? .^еленчя лскал'їзацяя де^ли'ация я зпзтттноветгя разрнвов' в сязяном грунте откр.чваот возчгщнлсть проектирования анкерних фундаментов различной конструкция в птлстяе от рекожш-.Vtrprf ГЛШ 2.0?..01-83, котприв дата 'только для анкепкнх плят л грибовчдннк Фундаментов колкого залогенпз, Кропе того, предлагаемое рс>??!іно позволяет проектировать вуиланепти гтря дав-.геяг'ях, прооутвв'кх расчетное соггрптргвления грунта, что приводит к Аодее э'конпикчинм копстрчяцяяч- лутглаиоитоп.

Ffc рис. 4, 5 приведен* расчетная схека к оезультатп чке-«мшого регтеииа для пяякоуголы'и»* анкерной плитн при различной соотношения >?р дмтн L « таригп» П. їГак вадпо из ряс. 5 расчет дает значения предельной нагрузки, близкве к опнтіппі. Однако расчетная придельная дплорздцля оказнвпется болев ommroft. Расчетные ч опятнне' къгяяе совпадают при упругой работе грунта, отключения ?*зблвдавтся из'стадии образования сдвигов. Лопали-рг.-щп деформаций зарождается у краев анкерной пяитн при «аг-

HCw)

^г=Ткг = Р

U^O,W*0

U>=Q,W = S

_к

j^*)

<3z^a**i=0

_vu=w=o

Рис. 4, Расчетная схема ганованая

«о

й , MM

Рис. 5. Зависимость перемещения анкере от нагрузки

рузке. састазл-ящей 35-40Z от предельной н развивается прогрессивно в натравлений к поверхности основания. При кагрузхз близкой к предельной (95-3327 происходит резкое расипрские зоны развития дероркации сдвига по направлении к оси сшнетряи анкера. Последнее особенно характерно для анкеров келкого зало-яениа,при достизении нагрузкой предельного значения.

Выполненные расчеты с учетом развития разрывов в связном грдите показнвапт, что разрнв возникает первоначально по ..лос-кости контакта нианей поверхности анкерной плктн при нагрузке 25-30 от предельной в стадии -уплотнения грунта. Разрыв распространяется параллельна плоскости плнтк с отклонением в направлении к поверхности реновация на последувзих ступенях на-груаенид. Образованна разрыва привадит к резкому росту перепечений анкера. Пластические дефоршцни в основании над плитой ішеит место лігаь до определенной степени развития разрывов, после чего в этих аз зонах происходит разгрузка с росток разрнвов сплозиости. .

Реиенне данной задача численний кегодоы является более дорогий по сравнении с определенней несуцей способности аналитическими иатодани. Поэтому, для практических целей нани были предлосеїш более простые инпенернне методы определения несучей слособноегк оснований анкерных плит и грнйовидннх фундаментов. *

Ревения получены паки для енпучей среди с использованием результатов рсвення плоской и осесимметрнчиой теория предельного равновесия 3.Соколовского и В.Березанцева при заданном очертаііии повсрА-иости свольгення. Расчетная схема задачи приведена на рис. О, 7.

На рис. G.'a представлено сравнение очертания линий сколь-асния. принятой различціши авторани. В предельном состоянии линии скодьгеиия иыепт крпволшвйяуа пнпуклуш форму. Аппроксимация криволинейной лшііік скользеиия отрезками прямой (рис. Q б) практически ие увеличивает пути интегрирования дифференциальных уравнений, кроке того из начальних граничите условий следует, что ОЙЗ является областьа простейзего напряаопиого состояния по Решишу, в которой линии скольгепня обоих семейств прямолинейна.

Посла репешіі дафзервнциалышх уравнений теории предельного равновесна получено внранзнне для определения предеяь-

Рис. 6. Расчетная схема несущей способности анкерного фундамента '

огштаая кривая; ' .

' " метод Кананяна-Балло;

— — метод Матцуо-Сарача;

лредаагаєігая аппроксимация

«^

Рис. 7. Cxewa к расчету несущей способности анкерного Зувдамьйта произвольной глубины заложения

ной нагрузки анкерного фундамента деякого залохенил

F =. ~tftlltll₉+ rfl^) + G₁ + G^. (?)

где H,p , Щ - коэффициент несущей способности, зависящие от угла внутреннего трения грунта; Є^ - вес грунта п объеме "оабсд" (рис, 6 б); Е_г - собственный вес анкерного фундамента.

В таблице приведено сопоставление расчетной предельной нагрузки, определенной по формуле (7) с опнтнкни данными различных авторов. Как видно из таблица, в большинстве случаев нееццад способность песчаного основания определенная по формуле (7) близка к спятнои.

К.Филнтц

16.0_ 30 1,4 2.5 239,0 235.10

Л.Дниоев

16,0 24 1,6" 10,0 24 1,0" 16,0 24 1,4"

Ф.Савченко 15,5 34 0,65" 0,П 21,0 ' 18,В -11 10,5 34 0,6Я"-1,2 32.0 33,1 +0,3 Звездочкой о Назначен днанчтр пягтта получение* щнт неле-аоди от ішадиатноД плгші к аншшалеятной ил пзоцщп «путлой илите.

Подоблик образон наші было получено тякіе речение для плоского анкера їуяс. 7) при произвольной глубине яояочрНия и угле наклона вкдерптвапцей нагрузки к вертикали от 0 дя 150 градусов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗЗЛЬТЛТВ И ВНЕОДг .

Биполиенкие комплексные акснериментальные її теоретические иссггдования зстоячнвости и дефорнируеносги оснований анкернюс Фундаментов позволили разработать обций кетод расчета предельной нагрузки а деформации оснований в всяовиах пространственной, плоской и осесінаштрачной деформации.
Предложенное пелинейясе реяение допускает'анализ на-пряхенно-дефорнированного состояния оснований анкерных Фундаментов с вчегсн локолязацин деформаций в песчаной и. разрывов в связнои гранте.
Выполненные эксперимвнтальинв исследования характера деформирования песчаного оснований аккордах фдндаиелтов показали, что в массиве основания имеет место прогрессиругп$ий характер разрушения. Разрувенне песчаного грунта наиболее интенсивно в пределах узких полос, в которых икепт песта коїщенг- рация деформаций сдвига и дияатансия грунта; Локализация деформации -наиболее полно проявляется в основании анкерних фундаментов мелкого залохешя при относительной глубине залове-ния менее трех.

Увеличение глубины заловення приводит к развитии объена зонн пластического деформирования но сравнении с фцвданептаил мелкого заловеиия.

4. Разрушение основания из связного грунта отличается от
песчаного. Основное отличие состоит в тон, что массиве сваз- '
ного основания одновременно с ростом дефзряация сдвига и ди-
латансни наблюдается возникновение и развитие разрнеов сплой-

востя. '

Разрнвн возникай г как в сішоу касскае rpyura, тш: а на поверхности контакта конструкции анкера с грунтон при различной степени деформации грунта, зашісяцєя от пластичности связного гранта.

5. Образование разрыва» ир,и,едг. n разгрузив 'грунта ті ра
нее сбразоваввихся зонах шасмчссасги. депортирования. Лалпаті'-
явление сопровождается . росток, перигедеплй анкера п крлтня магистральных грециц, усходвцах .от з:рзев анкера,

Процесс разьніні» тречиа сказ-вйві'рсваацзс шашгаегт sa-рактер зависимости аертецщшя анкера от вііДергпваБЦсв нагрузки. Есла в песчаном грунте предельнее состояние характеризуется р«зко вмрахеннвх нча:ткох иластнческсгэ дефорнирова-

'. ива с возжохнвстъп перехода к разупрочнении, то связной гранте разрушение сопровождается ростом нагрдз-и по хере вовлечения в работд массива грунта при прогреесирдвзем отрнве.

6. Результата испытаний грунта в дсловиах осесиигетрич-
ноо и плоской деформации свидетельствует о вознккновзнки не
однородности деформация в образцах песчаного к глинястого
грунта.

Неоднородность деформаций возникает на стадии дллотнения и приводит к локализации деформаций в виде полос сдвига в песчанок грунте и к образования разрывов в глинистой грунте. Степень неоднородности деформаций зависит от граничите дело-вид, условия нагружеикя и на определяется свойствами грднта.

7. Анализ характера деформации сеязного и енпдчего осно
ваний аинернкх фундаментов определенного методом фотофикта-
цнн траекторий переманений, фотограмметрии и рентгенографии
подтверждает едцествовавие в гррте основания зон двлотнения
и раздллотнения. объем которых" зависит се только от степени

, деформирования основания, но и глуйяны залохения анкера, плот-. ности Песчаного и пластичности связного грднта.

8. Несуидя способность и деформируемость оснований анкер
ных фундаментов зависит не только от глубины залохения анке
ра и его размеров, ко и в значительной степени от технологии
производства работ, "

3. Б настоящее время расчет оснований анкерных фцндаиеп-тов по несущей способности регламентирован требованиями СНиЛ 2.02.01-83 только для анкеров моякого залохения. известив такие методы расчета иесужей способности оснований анкерних фундаментов глубокого задохециа СП.Кариуподьский, Н.Тран-Во). Однако эти метода применимы только для анкерных штат и винтовых свай*

й отличие от этого преддохешшя численный мвтод расчета позволяет определять по только несучщп способность, но и деформации для анкеров произвольных консгрдкцин, при разных глубине эалоиеняя и углах наклона выдорпшавхвй нагрузки.

10. В настоянеє время расчат оснований анкерних фундаментов по деформациям согласно СНиП 2.02.01-83 заклшается в ограничения величины расчетного давления на грунт обратной засыпки, но при этом действительная величина перекеженкя анкера остается неизвестной.

Известные из литературы peaенна относятся к случаям плоской иди осесиииетричной деформации,

Предлагаемый численный метод реиекил позволяет выполнить расчет перемещения анкера в условна/ плоской, осесимкетрич-ной и пространственной деформации.

Принятая процедура реыения системы уравнений допуска-ет анализ напряжешт-дефорщ'ровашюго состояния оснований как в областях упрочнения, так и разупрочнения грднта. Зто позволяет, в отличие от известных реаеняй, определить точно максимум выдергивавшей нагрузки, а с введением коэффициентов на-девности и несуцув способность оснований.
Решена проблема автокатизации механических испытаний образцов грунта в лабораторных условиях, которая m/еет непосредственное практическое значение.

Создана автоиатизированная система и разработана конструкция стабилоыетра, компрессионного и сдвигового приборов, прибора одноосного сватия, устройства для испытания грунтов па растяхение и устройства подготовки образцов, которне рекомендуется использовать для лабораторных испытаний грунтов.

Применение автоматизированной систеын позволяет существенным образом ускорить обработку результатов испытаний, устраняет субъективный фактор при проведении испытаний, увеличивает оборачиваемость приборов и удучвает условия работы в ии-хенерно-геологнческих лабораториях. Одновременно с этим до двадцати раз спивается металлоемкость компрессионных и сдвиговых приборов.

Устойчивость и деформируемость оснований анкерных фундаментов Болдырев, Геннадий Григорьевич

Похожие диссертации на Устойчивость и деформируемость оснований анкерных фундаментов