Введение к работе
Актуальность темы. Инженерно-геологические условия северных регионов Египта, составляющих 30% осваиваемых территории, относятся к сложным, обусловленным наличием на поверхности слабых водонасыщенных глинистых грунтов толщиной до двух метров и более, подстилаемых также водонасыщенными более плотными глинистыми грунтами, толщиной порядка четырех метра и более. Эти два слоя опираются на водонасыщенные пески средней плотности и средней крупности. Освоение этих территорий имеет важное народнохозяйственное значение и связано с решением ряда актуальных проблем проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений, опирающихся на такие грунты.
Разработка и научное обоснование методов проектирования и строительства на этих территориях - одна из главных задач современного фундаментостроения северных регионов Египта. В данной диссертационной работе рассматриваются проблемы количественной оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) двухслойных оснований в линейной и нелинейной постановке с учетом различных факторов, необходимые для расчета таких оснований по I и П группе предельных состояний, т.е. по прочности, устойчивости и по деформациям.
Цель диссертационной работы. Настоящая работа ставит целью исследовать закономерности формирования и трансформации в пространстве и во времени НДС водонасыщенного двухслойного грунтового основания под воздействием местной нагрузки численным методам МКЭ в рамках плоской задачи с учетом упругопластических свойств грунтов и при различных граничных условиях на контуре расчетной области и между слоями грунтов а также дать расчетно-теоретическое обоснование методов преобразования и уплотнения верхнего слабого слоя для использования его в качестве основания фундаментов зданий и сооружений.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
-
Составлен обзор и анализ современного состояния проблем проектирования и строительства на слабых водонасыщенных основаниях, в том числе многослойных;
-
Дано обоснование выбора расчетной геомеханической модели двухслойного водонасыщенного основания в виде массива ограниченной толщины и ширины и определены граничные условия;
-
Определены расчетные параметры упругопластической модели Кулона-Мора грунтов основания, необходимые для численных методов расчета НДС в двухслойном массиве;
-
Постановлена и решена задача для количественной оценки НДС двухслойного водонасыщенного основания под воздействием местной
i>OC НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА
полосовой нагрузки в различных стадиях НДС с учетом граничных условий на контуре массива и между слоями грунтов и проанализированы результаты расчетов по этим решениям;
5. Составлен анализ существующих методов преобразования и
использования верхнего слабого слоя в качестве оснований сооружений
и дано их расчетно-теоретическое обоснование;
6. Даны рекомендации для использования результатов выполненных в
диссертации исследований и решений задач в инженерной практике Научная новизна данной работы состоит в следующем:
- Обоснована и выбрана расчетная геомеханическая модель двухслойного
водонасыщенного основания, ограниченная по глубине и по ширине;
- Поставлена и решена плоская задача теории фильтрационной
консолидации для двухслойного водонасыщенного грунтового основания
с учетом различных граничных условий по фильтрации, фильтрационной
анизотропии и нелинейных свойств деформирования скелет грунтов;
- Показано существенное влияние на НДС двухслойного и однослойного
водонасыщенного фунтового основания ограниченной ширины свойств
нелинейного деформирования грунтов основания, а также граничных
условий на контакте между слоями, в начальном, промежуточном и
стабилизированном состояниях;
Показано, что в условиях плоской задачи в однородном нелинейно-деформируемом слое ограниченной ширины под воздействием местной полосовой нагрузки происходит существенная трансформация НДС и по мере роста интенсивности нагрузки накапливаются остаточные напряжения в грунтовом массиве;
Дано расчетно-теоретическое обоснование методов преобразования строительных свойств верхнего слабого слоя, необходимое для выбора оптимального варианта преобразования.
Практическое значение работы заключается в том, что результаты выполненных исследований будут способствовать повышению достоверности и точности прогноза НДС двухслойного водонасыщенного грунтового основания сооружений, состоящего из верхнего слабого слоя, подстилаемого плотными слоями, что в конечном итоге может привести к экономически эффективным решениям при выборе конструкций фундаментов.
Реализация работы. Результаты выполненной работы будут использованы на кафедре механики грунтов, оснований и фундаментов (МгрОиФ) МГСУ и в Хелванском Университете Египта, а также автором диссертационной работы в его дальнейшей научной и практической деятельности.
На защиту выносятся:
1. Результаты исследований напряженно-деформированного состояния водонасыщенного двухслойного массива глинистого грунта
ограниченных размеров в рамках плоской задачи в начальном, нестабилизированном и конечном (стабилизированном) состояниях с учетом нелинейных свойств деформирования грунтов, граничных условий на контуре массива и между слоями грунтов и фильтрационной анизотропии.
2. Результаты примеров численных расчетов НДС МКЭ двухслойного
массива глинистого грунта под действием местной полосовой нагрузки в
условиях плоской задачи и их анализ с учетом различных факторов.
3. Расчетно-теоретическое обоснование методов преобразования и
использования верхнего слабого слоя грунта в качестве оснований
сооружений.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы, изложена на 108 страницах машинописного текста, содержит 77 рисунков, 3 таблицы. Список литературы состоит из 95 наименований.
