Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные методы определения размеров, положения и формы областей пластических деформаций в однородных основаниях заглубленных фундаментов 11
1.1. Характер разрушения оснований от действия равномерно распределенной нагрузки в зависимости от глубины заложения фундамента 11
1.2. Методы определения положения, размера и формы областей пластических деформаций, основанные на решениях задач линейной теории упругости и условии пластичности 18
1.2.1. Тривиальный подход к решению задачи об определении местоположения, размера и формы областей пластических деформаций в основании ленточного фундамента мелкого заложения 18
1.1.1. Решение З.Г.Тер-Мартиросяна и Г.Е.Шалимова 22
1.1.2. Решение А.Н.Богомолова 23
1.1.4. Решение Лыткина В.А. и Фотиевой Н.Н 25
1.2. Сопоставление результатов, получаемых на основе рассмотренных способов 26
1.2.1 Сопоставление решения А.Н.Богомолова с решениями З.Г.Тер- Мартиросяна, Г.Е.Шалимова, Д.М.Ахпателова, Н.С.Кудрина и В.Н.Телиянца 26
1.2.2. Сопоставление решения А.Н.Богомолова с решением Лыткина В.А. и Фотиевой Н.Н 32
1.2.3. Сопоставление решения А.Н.Богомолова и тривиального подхода к определению положения и формы областей пластических деформаций 39
Выводы по главе 1 45
Глава 2. Компьютерное моделирование процесса разрушения ленточного фундамента глубокого заложения 46
2.1. Возможности компьютерной программы, используемой для исследования устойчивости оснований заглубленных фундаментов 47
2.2. Обоснование и выбор расчетной схемы 52
2.3. Определение численных значений коэффициентов отображающей функции 64
2.4. Ограничения, накладываемые на параметры расчетной схемы 69
2.4.1. Интервалы изменения значений физико-механических свойств грунта основания 70
2.4.2. Интервал изменения нагрузок 72
Выводы по главе 2 73
Глава 3. Разработка инженерного метода расчета глубины развития областей пластических деформаций под подошвой фундамента глубокого заложения 75
3.1. Определение глубины развития областей пластических деформаций 76
3.2. Определение величины интенсивности нагрузки, при которой происходит смыкание областей пластических деформаций 89
3.3. Определение скоростей развития областей пластических деформаций 109
Выводы по главе III 118
Глава 4. Экспериментальные исследования процесса разрушения оснований фундаментов глубокого заложения 119
4.1. Материал физической модели и технология ее изготовления 119
4.2. Экспериментальное определение нагрузки зарождения областей пластических деформаций в основании фундамента глубокого заложения 123
Выводы по главе IV 131
Основные выводы 132
Библиографический список 134
Приложения 143
- Методы определения положения, размера и формы областей пластических деформаций, основанные на решениях задач линейной теории упругости и условии пластичности
- Определение численных значений коэффициентов отображающей функции
- Определение величины интенсивности нагрузки, при которой происходит смыкание областей пластических деформаций
- Экспериментальное определение нагрузки зарождения областей пластических деформаций в основании фундамента глубокого заложения
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Исследование процесса образования и развития областей пластических деформаций (ОПД) в основании заглубленного фундамента является весьма важным с точки зрения определения его несущей способности. Известная формула Н. П. Пузыревского для определения начального критического давления на грунт, с введением в нее коэффициентов условий работы, положена в основу формулы СНиП для определения величины расчетного сопротивления грунта основания R. О важности этого вопроса говорит и дискуссия на страницах журнала «Основания, фундаменты и механика грунтов», проходившая в 1996 - 1998г.г.
Поэтому задача об определении размеров областей пластических деформаций в основании фундамента глубокого заложения вследствие изменения физико-механических свойств грунта и величины интенсивности внешнего воздействия является весьма актуальной.
Целью диссертационной работы является выявление закономерностей процесса образования и развития областей пластических деформаций в однородном и изотропном основании ленточного фундамента глубокого заложения вследствие изменения физико-механических свойств грунта и величины интенсивности внешнего воздействия; разработка на их основе компьютерной программы, позволяющей вычислять глубину развития областей пластических деформаций для любого сочетания реальных значений физико-механических свойств грунта основания, геометрических параметров фундаментов и интенсивности внешнего воздействия.
Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:
1. обоснована необходимость решения задачи о развитии областей пластических деформаций в основании фундамента глубокого заложения;
2. определены и обоснованы пределы изменения параметров, влияющих на процесс образования и развития областей пластических деформаций;
3. показаны преимущества применения методов теории функций комплексного переменного для достижения поставленной цели;
4. определены коэффициенты отображающей функции, совершающей конформное отображение нижней полуплоскости на полуплоскость с трапециевидным вырезом, имеющей различные значения отношения глубины выреза к его ширине. Составлены и отработаны расчетные схемы;
5. на основе компьютерного моделирования процесса образования и развития областей пластических деформаций получены графоаналитические зависимости глубины проникновения ОПД под фундамент от численного значения величины интенсивности внешней равномерно распределенной нагрузки для рассмотренных в работе сочетаний реальных значений физико-механических свойств грунта основания, геометрических параметров фундаментов и интенсивности внешнего воздействия. Эти зависимости составили базу данных при разработке компьютерной программы;
6. разработана и апробирована компьютерная программа, позволяющая вычислять глубину развития областей пластических деформаций для любого сочетания реальных значений физико-механических свойств грунта основания, геометрических параметров фундаментов и интенсивности внешнего воздействия, рассмотренных в настоящей работе;
7. проведено сопоставление результатов компьютерного моделирования с результатами исследований, выполненных сторонними авторами;
8. результаты исследований внедрены при проведении учебного процесса в ВолгГАСУ и решении прикладных задач.
Достоверность результатов исследований, выводов и рекомендаций диссертационной работы обусловлены: ? теоретическими предпосылками, опирающимися на фундаментальные положения методов теории функций комплексного переменного, теории упругости, пластичности, механики грунтов и инженерной геологии;
? удовлетворительной сходимостью результатов моделирования процессов разрушения оснований моделей фундаментов с результатами теоретических исследований при различных значениях параметров внешней нагрузки и физико-механических свойств эквивалентного материала;
? сходимостью результатов теоретических исследований с данными натурных наблюдений и опытов, проведенных независимо от нас другими авторами.
Отметим, что наиболее адекватно условия работы основания заглубленного фундамента отражают методы, основанные на решениях соответствующих задач методами теории функций комплексного переменного. Эти методы применительно к механике грунтов, по-видимому, впервые нашли свое отражение в работах Н. А. Цытовича, 3. Г. Тер-Мартиросяна, Д. М. Ахпателова и Г. Е. Шалимова [19, 98 - 102; 114 - 116], В. А. Лыткина и Н. Н. Фотиевой [70], В. К. Цветкова [111 - 113], А. Н. Богомолова [2, 22 - 41] и продолжают использоваться для решения различных задач геомеханики.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
1. установлено, что между величиной интенсивности внешнего воздействия и глубиной развития областей пластических деформаций не всегда существует линейная зависимость, как это следует из формулы Н.П.Пузыревского;
2. процесс роста ОПД проходит в несколько этапов, с различными на каждом из них скоростями, а соответствующие графические зависимости могут быть аппроксимированы полиномом пятой степени;
3. разработан инженерный метод расчета глубины развития областей пластических деформации в основании фундамента глубокого заложения, который формализован в компьютерную программу. Практическая значимость работы. Диссертационная работа является частью научных исследований, проводимых на кафедре «Информатика и вычислительная математика» ВолгГАСУ в 1997 - 2005 гг.
Полученные в процессе компьютерного моделирования графоаналитические зависимости и построенная на их базе компьютерная программа могут быть использованы для:
1. расчета глубины развития областей пластических деформаций в основании фундамента глубокого заложения;
2. прогноза поведения основания сооружения вследствие резкого изменения физико-механических свойств грунтов, обусловленного различными природными явлениями;
3. проверки надежности основания сооружения при проведении его ремонта и реконструкции (увеличение этажности, полезных нагрузок, реконструкция и усиление фундаментов и оснований и т. д.);
4. проведения учебного процесса (курсового и дипломного проектирования) на соответствующих кафедрах строительных вузов.
Апробация работы. Основные результаты данной диссертационной работы докладывались, обсуждались и опубликованы в материалах ежегодных научно-технических конференций ВолгГАСУ (1997 - 2004 гг.), III и IV Международных научно-технических конференциях «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований сооружений» (Волгоград, 2003, 2004 гг.), II и III Международных научных конференциях «Городские агломерации на оползневых территориях» (Волгоград, 2003, 2005 гг.), Каспийской Международной конференции по геоэкологии и геотехнике (Баку, 2003 г.), Международной научно-технической конференции по проблемам механики грунтов, фундаментостроению и транспортному строительству (Пермь, 2004 г.). Личный вклад автора заключается в:
1. использовании метода «плавающих точек» проф. В. К. Цветкова для определения коэффициентов отображающей функции в случае отображения односвязной полубесконечной области на полубесконечную область;
2. отработке и обосновании выбора расчетных схем;
3. проведении компьютерного моделирования процесса образования и развития областей пластических деформаций, анализе и обработке их результатов, получении аппроксимирующих зависимостей;
4. разработке алгоритма расчета глубины развития областей пластических деформаций в основаниях фундаментов глубокого заложения в зависимости от всех рассмотренных в настоящей работе факторов; формализации этого алгоритма в компьютерную программу;
5. проведении экспериментальных исследований на моделях, сопоставительных расчетах и обработке результатов, полученных другими авторами, что позволило сделать вывод о достоверности результатов настоящей диссертационной работы.
На защиту выносятся:
1. результаты компьютерного моделирования процесса образования и развития областей пластических деформаций в основании ленточного фундамента глубокого заложения и построенные на их основе графоаналитические зависимости;
2. вновь выявленные закономерности процесса развития областей пластических деформаций в основании фундамента глубокого заложения;
3. база данных и компьютерная программа, позволяющая вычислять глубину развития областей пластических деформаций для любого сочетания реальных значений физико-механических свойств фунта основания, геометрических параметров фундаментов и интенсивности внешнего воздействия, рассмотренных в настоящей работе;
4. результаты внедрения рекомендаций диссертационной работы в практику строительства. Результаты научных исследований внедрены:
1. в учебном процессе на кафедре «Строительные конструкции, основания и надежность сооружений» Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета при изучении курса «Механика грунтов», курсовом и дипломном проектировании, научно-исследовательской работе аспирантов;
2. ООО «Сталт» при проектировании и возведении фундаментов под Храм св. Иоанна Крондштатского и при проведении проектно-изыскательских и строительных работ по возведению фундамента под склады клинкера и мельницы № 13 ОАО «Себряковцемент».
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 13 научных статьях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа выполнена на 144 листах, состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка используемой литературы из 117 наименований, включает 55 рисунков и 78 таблиц.
Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам кафедр «Строительные конструкции, основания и надежность сооружений» и «Информатика и вычислительная математика» Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета за помощь и поддержку при работе над диссертацией.
Особую благодарность выражаю научному руководителю - заслуженному работнику высшей школы РФ, советнику РААСН, доктору технических наук, профессору А. Н. Богомолову за ценные советы и замечания, постоянную помощь во время работы над диссертацией.
Методы определения положения, размера и формы областей пластических деформаций, основанные на решениях задач линейной теории упругости и условии пластичности
Одним из наиболее часто используемых приемов определения областей пластических деформаций в основании заглубленного фундамента является использование условия прочности Кулона [4] для прямолинейных огибающих предельных кругов, которое выражается следующим образом где: 0 и 02" главные нормальные напряжения в рассматриваемой точке; ах; az и тХ2 - компоненты полного напряжения в той же точке, стсв = С ctg ф - давление связности, С; ф и Qmax - соответственно сцепление, угол внутреннего трения грунта и угол максимального отклонения. Условия (1.1) означают, что состояние предельного равновесия в точке грунтового массива наступает тогда, когда угол отклонения полного приведенного напряжения от нормали к рассматриваемой площадке возможного сдвига становится равным углу внутреннего трения.
Если ориентация площадки меняется, то меняется и величина угла 9. Следовательно, состояние предельного равновесия в точке грунтовой среды наступит только в том случае, когда угол отклонения достигает своей максимальной величины и эта величина будет равна величине угла внутреннего трения.
Расчетная схема в этом случае представляет собой невесомую однородную и изотропную полуплоскость, загружаемую равномерно распределенной нагрузкой конечной длины (нагрузка от сооружения) и двумя полубесконечными пригрузками, имитирующими заглубление фундамента.
Для вычисления напряжений в точках грунтового основания используется решение Фламана [5], полученное им для полуплоскости с горизонтальной границей, загружаемой нормальной сосредоточенной силой Р. Напряжения в любой точке основания (xz) от сосредоточенной силы в прямоугольной системе координат определяются выражениями Считается, что образование областей пластических деформаций начинается после того, как значение интенсивности равномерно распределенной нагрузки передаваемой фундаментам здания на грунтовое основание достигает некоторого критического значения. Впервые формула для подсчета величины этой нагрузки была опубликована Н. П. Пузыревским [89, 90] и имеет вид где: у и h - соответственно объемный вес грунта и глубина заложения фундамента. Данная формула получена при условии установления некоторых допущений, главными из которых являются: 1. закон распределения горизонтальных (о ) напряжений по глубине грунтовой толщи от собственно веса грунта принят гидростатическим ( зх = oz; т.е. коэффициент бокового давления грунта о = 1 ) причем эти напряжения автоматически получаются главными; 2. результирующие напряжения от собственного веса грунта и внешних нагрузок определяются простым суммированием, что, впрочем, находится в рамках гипотез линейной теории упругости; 3. горизонтальные и касательные напряжения в точках плоскости, проходящей по подошве фундамента от действия вышележащего грунта засыпки принимаются равными нулю. Полубесконечные пригрузки лишь приблизительно имитируют поле соответствующих вертикальных (az) напряжений [24]; 4. В формулы (1.2) и (1.3), по которым определяются компоненты напряжений от внешних нагрузок в точках грунтового основания, величина коэффициента бокового давления грунта даже не входит. Полученные при помощи этих формул напряжения отождествляются с напряжениями, возникающими от соответствующей нагрузки в точках толщи грунта вне зависимости от величины о и т. д. Если отменить хотя бы первое допущение, то равенство нарушается, а угол наклона площадки, проходящей через рассматриваемую точку грунтового массива, вдоль которой произошел сдвиг (где наступило предельное состояние), не будет равен тс/4±ф/2. Из утверждения, что точки касания областей пластических деформаций с горизонтальными прямыми при различных значениях интенсивности внешней нагрузки лежат на одной окружности, соответствующей определенному углу видимости, вытекает, что значение zmax, при условии смыкания пластических областей, может быть вычислено по известной формуле [89, 90] где: Ъ - полуширина нагрузки, передаваемой фундаментом на основание. Анализ формулы (1.7) показывает, что величина zmax зависит лишь от угла внутреннего трения грунта и ширины фундамента. Это означает, что если два грунта имеют абсолютно одинаковые физико-механические свойства, кроме сцепления С, то при одинаковой ширине фундамента смыкание областей пластических деформаций произойдет на одной и той же глубине. Однако значения интенсивности внешних нагрузок, передаваемых на основание, будут при этом разными: я В работе [102] авторы решают задачу об определении областей пластических деформаций в основании заглубленного ленточного фундамента с учетом веса обратной засыпки. При этом напряжения в грунтовом массиве определяются на основе решения первой основной задачи теории упругости методами теории функций комплексного переменного. Отображающая функция принята в виде (цитируется по первоисточнику)
Определение численных значений коэффициентов отображающей функции
Для успешного применения компьютерных программ, позволяющих определять степень устойчивости грунтовых оснований заглубленных фундаментов, необходимо, чтобы функция, совершающая конформное отображение нижней полуплоскости Im 2 0 на границу исследуемой области име ла такие коэффициенты, чтобы обеспечиваемая ею граница криволинейной области с максимальной степенью точности совпадала с профилем поперечного сечения исследуемого грунтового массива.
В настоящее время не существует эффективных методов построения функций, которые совершают конформные отображения круга или полуплоскости на область с заданной границей, так как заранее невозможно знать взаимного соответствия точек границы круга (полуплоскости) и границы исследуемой области. Поэтому в большинстве случаев отображающие функции находят путем логических комбинаций из простейших функций, а их коэффициенты - методом подбора [116].
Как показано П. В. Мелентьевым и П. Ф. Фильчаковым [78, 107], в том случае, когда отображающая функция является полиномом, для определения приближенных значений ее коэффициентов можно использовать предложения, изложенные в работе [78].
Однако, по нашему мнению, наиболее удачной методикой для определения коэффициентов отображающей функции является методика так называемых «плавающих точек», предложенная В.К.Цветковым [113], и используемая им при конформном отображении исследуемой области на внешность (внутренность) единичного круга, в которой не требуктся определения соответствия вышеуказанных граничных точек, а достаточно знать уравнения прямых или кривых линий, на которых находятся эти точки.
Нами поставлена задача об определении возможности использования методики [113] для случаев, рассмотренных в работе [24], в частности, когда происходит отображение нижней полуплоскости Im Z 0 на полуплоскость с трапециевидным вырезом на ее границе. Такая область может быть использована для анализа напряженно-деформированного состояния оснований фундаментов глубокого заложения.
Как отмечалось в главе 1, используемая нами отображающая функция имеет вид где z = х + iy, С, = + ir\, Со, С, Cik+\ - любые, в том числе и комплексные, коэффициенты, аиЬ- действительные числа, Ъ 0.
Для определения ее соответствующих коэффициентов была составлена и решена в среде MathCAD система нелинейных уравнений, реализующая методику «плавающих точек» [113]. В результате удалось получить численные значения коэффициентов отображающей функции (2.1), при которых последняя совершает конформное отображение полуплоскости с вырезом в виде криволинейной трапеции на ее горизонтальной границе. Причем численные значения величины отношения основания выреза к его глубине получаются равными 2b/h3= 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30, что соответствует основанию фундамента глубокого заложения. На рисунке 2.11 приведены графики для определения этих коэффициентов в зависимости от величины отношения 2b/h3, а ниже записаны аппроксимирующие формулы, по которым можно вычислить значения коэффициентов Сік+\ Отметим, что коэффициенты отображающей функции С0; С; а и b для всех рассмотренных выше случаях постоянные по величине и соответственно равны 0; 1; 0; 2. Четные коэффициенты Сг =0. Ниже в качестве примера выполнена операция по определению величин коэффициентов отображающей функции (2.1), таких, чтобы последняя совершала конформное отображение полуплоскости, на горизонтальной границе которой имеется вырез в виде луночки. Эта операция была сведена к выполнению следующих вычислений в среде MathCAD. В расчетные формулы, при помощи которых проводится определение положения, формы и размеров (глубины развития вниз под подошву фундамента AZ) областей пластических деформаций, входят численные значения безразмерных (в долях у/г) напряжений, возникающих в грунтовом массиве от действия внешней нагрузки, угла внутреннего трения грунта ф и приведенного (также в долях у/г) давления связности асв. Значения напряжений, кроме как от величины интенсивности внешней нагрузки, зависят от численных значений коэффициента бокового давления грунта %о и коэффициентов отображающей функции, т. е. от формы границы исследуемой области. Таким образом, можно записать выражение Для получения при помощи компьютера зависимостей вида (2.2) для оснований фундаментов глубокого заложения необходимо определить интервалы изменения величин, входящих в правую часть этого выражения. Значения коэффициентов отображающей функции определены нами в предыдущем параграфе. Напряжения, возникающие в грунтовом массиве, будут определяться на основании принятой для исследований методики. Коэффициент бокового давления для глинистых грунтов принимается согласно [10, 44 - 46] постоянной величиной равной 0= 0.75. Таким образом, необходимо установит граничные численные значения угла внутреннего трения ф и приведенного давления связности асв, отношения ширины фундамента к глубине его заложения 2b/h3 и интенсивности равномерно распределенной нагрузки, передаваемой фундаментом на основание. Согласно [91, 95] расчет оснований сооружений проводится по двум предельным состояниям: несущей способности и деформациям. Расчет по II группе предельных состояний (по деформациям) проводится для всех типов грунтовых оснований. Расчет по I группе (несущей способности) проводится, в частности, в том случае, когда основание сложено медленно уплотняющимися водонасы-щенными, пылевато-глинистыми грунтами. Этот расчет проводится для обеспечения прочности и устойчивости основания и ограничения развития чрезмерных областей пластических деформаций с учетом неблагоприятных воздействий и условий работы оснований в период строительства и эксплуатации сооружения. Нормативные значения коэффициентов сцепления С и угла внутреннего трения ф для пылевато-глинистых грунтов приведены в табл. 1.18 работы [91]. Не изменяя формы этой таблицы, проведем расчеты и подставим в соответствующие клетки полученные значения величин давления связности (стсв = cctgty) . Тогда табл. 1.18 работы [91] примет следующий вид
Определение величины интенсивности нагрузки, при которой происходит смыкание областей пластических деформаций
Для фундаментов глубокого заложения даже при больших осадках развитие поверхностей скольжения ограничивается очень малой областью, примыкающей к поверхности фундамента или к поверхности уплотнённого ядра. Поэтому для данного случая в качестве критерия достижения предельного состояния нами была принята нагрузка, при которой смыкаются области пластических деформаций (рис. 3.6) и, как следствие происходит резкое увеличение скорости развития осадок фундамента. Рис. 3.6. Расчетная схема основания фундамента глубокого заложения и сомкнувшиеся области пластических деформаций {2blh = 0.2; q = 9.2yh; р = 19 "; пр стс«Мр=6.9). Очевидным является то, что величина «нагрузки смыкания» у "рсл областей пластических деформаций будет зависеть от физико-механических свойств грунтов: С, ф, о У и 2blh - коэффициента сцепления, угла внутреннего трения, коэффициента бокового давления, объёмного веса грунта и величины отношения ширины фундамента к глубине его заложения. В результате компьютерного моделирования процесса образования и развития ОПД были построены графические зависимости вида 7см =/( 5 ф; ,о» У» # 2Ып) для всех возможных сочетаний расчетных параметров, которые приведены на рис. 3.7-3.11. Оказалось, что все полученные кривые могут быть аппроксимированы зависимостью вида где dx,d2, dj некоторые коэффициенты; ф - угол внутреннего трения в градуса. В таблицах 3.21 - 3.24; 3.26 - 3.29; 3.31 - 3.34; 3.36 - 3.39 и 3.41 - 3.44 приведены численные значения интенсивности внешней «нагрузки смыкания» qCM, определенные в процессе компьютерного моделирования, и их аппроксимированные значения qCM .
Анализируя приведенные в этих таблицах численные значения, можно сделать вывод о том, что погрешность аппроксимации не превышает 3 - 4 %. В таблицах 3.25, 3.30, 3.35, 3.40 и 3.45 приведены численные значения коэффициентов соответствующих аппроксимирующих полиномов вида (3.3). Используя эти графические зависимости, при помощи линейной интерполяции, можно определить величину предельной нагрузки для любых рассмотренных в настоящей работе параметров С, ф, у; GncPmp; 2b/И. Анонсированная в параграфе 3.1 зависимость (3.1) позволяет проанализировать, как изменяется скорость роста вглубь основания областей пластических деформаций грунта в зависимости от роста величины интенсивности внешнего воздействия. Для этого достаточно продифференцировать зависимость (3.1) по переменной q и представить графическую интерпретацию полученного результата. Если обозначить величину dzldq = Vq, то графики зависимостей вида Vq=f{q) для вариантов, рассмотренных в параграфе 3.1, будут выглядеть так, как это показано на рис. 3.12-3.16. В таблицах 3.46 - 3.50 приведены численные значения величин интенсивности внешнего воздействия qcu и gVmax которые определены в процессе компьютерного моделирования и при дифференцировании зависимости (3.1). Здесь же приведены значения соответствующих относительных погрешностей, которые, как видно, не превышают 5%.
Экспериментальное определение нагрузки зарождения областей пластических деформаций в основании фундамента глубокого заложения
Эксперименты по определению величины интенсивности внешнего воздействия соответствующей моменту зарождения областей пластических деформаций, в модели основания фундамента глубокого заложения проведены в сборно-разборных формах на установке, фотография которой изображена на рис. 4.4.
Внешние размеры формы 30x30 см, ее ширина 3,4 см. внутренние размеры соответственно 28x28 и 2 см.
Форма выполнена из оргстекла толщиной 7 мм, а ее элементы скреплены между собой 13 металлическими болтами. Вставки-штампы из органического стекла, представляющие собой модели ленточных фундаментов глубокого заложения, изготовлены высотой 15 см и шириной 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 и 3,0 см; их толщина равна 2см, т.е. равна толщине модели.
Модели формировались таким образом, что глубина выреза всегда была равна 10 см, т. е. при моделировании можно было имитировать ленточный фундамент глубокого заложения при условии, что отношение ширины фундамента к глубине его заложения может принимать значения 2b/h3 = 0,10; 0,15; 0,20; 0,25 и 0,30.
Часть вставки-штампа высотой 5 см служила для опирання динамометра ДОСМ-3-1, измеряющего величину передаваемого усилия, которое создавалось при помощи вертикально расположенного винта.
Вся вставка-штамп перед проведением опыта тщательно смазывалась техническим вазелином для исключения влияния сил трения.
При проведении экспериментов модели изготавливались из желатино-геля ХС, имеющего весовую концентрацию желатина 30 %, так как, именно такой материал по нашему мнению имеет наиболее подходящие для условий опыта физико-механические свойства.
Суть эксперимента заключалась в следующем. Из желатино-геля ХС с весовой концентрацией желатина равной 30 % последовательно изготавливались пять партий по пять штук в каждой партии моделей оснований фундамента глубокого заложения (см. рис. 4.5), у которых величина отношения ширины фундамента к глубине его заложения принимала следующие значения: 2b/h3=0,\0; 0,15; 0,20; 0,25 и 0,30. Причем у каждой из моделей величина приведенного давления связности была одной и той же - ст" = 133,8, вычисленной на основе данных табл. 4.1 (напомним, что CJCB = C(pgh3tgq ) \ где: С, р, ф, g и h3 - соответственно сцепление, плотность, угол внутреннего трения грунта, ускорение свободного падения и глубина заложения фундамента). Затем эти модели нагружались через вставку-штамп вертикальной равномерно распределенной нагрузкой до того момента, пока у нижних краев вставки-штампа не начинали отчетливо проглядываться крошечные трещинки - признак начала разрушения. Соответствующее значение нагрузки фиксировалось и принималось за величину нагрузки, при которой начинают образовываться области пластических деформаций в данной модели. Среднее арифметическое из пяти (для каждой партии моделей с одинаковым значением 2b/h3) значение принималось в качестве результата эксперимента для данной партии моделей. Таких экспериментальных значений получено пять. По ним построен график зависимости вида q\ =fl2blh3), приведенный на рис. 4.6. величина св = 133,8 не входит. Поэтому, используя программы [39, 40], которые являются инструментом математического моделирования в настоящей работе, определены пять значений интенсивности равномерно распределенной нагрузки, при которых (теоретически) начинается процесс образования областей пластических деформаций в основании ленточного фундамента глубокого заложения при пяти рассмотренных значениях 26/Л(=0,10; 0,15; 0,20; 0,25 и 0,30. По этим (теоретическим) данным построена графическая зависимость q=f(2b/h1), которая также приведена на рис. 4.6. Численные значения всех десяти нагрузок приведены в долях (pghj в табл. 4.2.
