Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современные проблемы преобразования строительных свойств толщи слабых грунтов 12
1.1. Общие положения 12
1.2. Современные методы преобразования толщи слабых песчаных и глинистых грунтов 13
1.3. Современные оборудование и технологии устройства буронабивных грунтовых свай 14
1.4. Существующие экспериментальные и теоретические основы преобразования слабых грунтов 15
1.5. Способы искусственного улучшения свойств грунтового основания. 17
1.6. Выводы по главе. Цель и задачи исследований 35
ГЛАВА 2. Современные технологические решения и устройства, создающие радиальные напряжения в забое лидирующей скважины 37
2.1. Глубинный уплотнитель грунтов «Иглопесконасос» 37
2.2. Песконасос с эластичным рабочим органом 41
2.3. Рабочий орган с роторным приводом 48
2.4. Технология устройства песковпрессованных свай при использовании эластичного или роторного рабочего органа 52
2.5. Выводы по главе 2. 54
ГЛАВА 3. Экспериментальные основы преобразования толщи слабых грунтов буронабивными сваями по технологии руг 56
3.1. Определение деформационных и прочностных свойств грунтов по результатам лабораторных испытаний 57
3.3. Определение модуля деформации грунтов вокруг песчаных свай в процессе ее изготовления и последующей нагрузки в составе плитно-свайного фундамента 60
3.4. Определение приведенного модуля деформации неоднородного грунтового цилиндра в целом в составе преобразованного основания 66
3.5 Определение приведенных параметров деформируемости (Е, ) и прочности (, с)
свайно-грунтовой ячейки преобразованного основания с помощью РУГ численным методом 71
3.6. Выводы по главе 74
ГЛАВА 4. Теоретические основы изготовления свай – дрен в слабых грунтах по технологии роторного уплотнения 75
4.1. Физико - механические основы накопления остаточных деформаций и напряжений в грунтовой среде 76
4.2. Рабочий орган с роторным приводом 77
4.3. НДС взаимодействия ротора со стенкой лидирующей скважины в процессе изготовления сваи - дрены 78
4.4. НДС составного грунтового цилиндра, состоящего из растущего внутреннего кольца (сваи) и окружающего слабого грунта с заданным внешним фиксированным диаметром 82
4.5. Численное моделирование НДС водонасыщенного составного толстостенного грунтового цилиндра с песчано - гравелистой сваей - дреной в центре 89
4.6. НДС толстостенного цилиндра с песчаным ядром под воздействием ростверка с учетом упруго - пластических свойств грунтов 94
ГЛАВА 5. Крупномасштабные лабораторные и полевые экспериментальные исследования уплотнения слабого грунта под воздействием роторного рабочего органа 101
5.1. Лабораторные исследования степени повышения несущей способности слабого грунтового основания при использовании роторного рабочего органа в лотке 101
5.2. Полевые испытания. 116
Выводы по итогам диссертационного исследования 129
Список литературных источников 130
- Современные оборудование и технологии устройства буронабивных грунтовых свай
- Технология устройства песковпрессованных свай при использовании эластичного или роторного рабочего органа
- Определение модуля деформации грунтов вокруг песчаных свай в процессе ее изготовления и последующей нагрузки в составе плитно-свайного фундамента
- НДС составного грунтового цилиндра, состоящего из растущего внутреннего кольца (сваи) и окружающего слабого грунта с заданным внешним фиксированным диаметром
Современные оборудование и технологии устройства буронабивных грунтовых свай
Экспериментально - теоретические основы методов преобразования слабых грунтов разработаны слабо. Имеются в виду лабораторные испытания слабых грунтов и количественная оценка НДС уплотняемого слоя слабого грунта в процессе устройства грунтовых свай, а также после его завершения под воздействием внешней нагрузки.
В большинстве случаев методы преобразования слабых грунтов оцениваются с позиции изменения плотности - влажности, а также технологичности и экономической эффективности. В таких случаях задача сводится к необходимости увеличения плотности скелета грунта и уменьшения влажности. При трамбовке максимальный эффект достигается при оптимальной влажности глинистого грунта. Эффективность уплотнения
Схема размещения в плане песчаных свай - дрен, расположенных на вершинах равнобедренных треугольников. 1 - песчаная свая; 2 - зона уплотнения Основным показателем уплотнения грунтов песчаными и грунтовыми сваями является коэффициент пористости уплотняемого грунта есот и соответствующие характеристики прочности (с,(р) и деформируемости (Е, mv), которые можно определить по результатам компрессионных и сдвиговых испытаний и анализа НДС слоя грунта вокруг лидирующей скважины.
Однако до настоящего времени не разработаны аналитические методы количественной оценки объемных деформаций уплотненного грунта вокруг скважины, так как отсутствуют решения соответствующих задач, в том числе по количественной оценке НДС грунта вокруг грунтовых свай. В настоящее время степень уплотнения грунта вокруг скважины определяется по отношению А/Ар, где А - общая площадь уплотнения, Ар - площадь поперечного сечения сваи.
Между тем очевидно, что в процессе преобразования грунта в массиве происходит изменение не только плотности - влажности грунта, но и изменение НДС самого массива, причем часть возникших напряжений остаются после релаксации. Учет этих остаточных напряжений в преобразованном слое грунта может оказать существенное влияние на деформационные свойства уплотняемого грунта, обладающего упруго - пластическими свойствами. Следовательно, при взаимодействии уплотненного слабого слоя с плитным фундаментом при определении модулей деформации следует учитывать влияние остаточного напряжения. В частности согласно упруго - пластической модели грунта модуль сдвига зависит от остаточных напряжений.
Химическое закрепление грунтов Химическое закрепление грунтов производится путем пропитки пор грунта крепителями водных растворов неорганических (силиката натрия) и органических (синтетических смол) полимеров. Закрепление грунтов на основе силиката натрия называется силикатизацией, на основе карбамидных смол - смолизацией. Способ закрепления, путем нагнетания в грунт последовательно раствора крепителя, а затем раствора отвердителя, называется двухрастворным, а путем нагнетания одного крепителя, смешанного с отвердителем, - однорастворным. Более подробно сведения по химическому закреплению грунтов изложены в работах[4, 13, 26, 54, 59, 78-81, 89, 90, 92, 94, 95, 100, 105-108, 125, 126].
Силикатизация, однорастворная и двухрастворная позволяет закреплять пески с достижением прочности закрепленного грунта (ПЗГ) соответственно от 0,3 до 0,5 МПа и от 0,5 до 8,0 МПа, а также закреплять лессовые грунты однорастворной силикатизацией с достижением ПЗГ от 0,5 до 2,0 МПа. Смолизация однорастворная позволяет закреплять пески с достижением ПЗГ от 0,5 до 5 МПа.
Производство работ по закреплению грунтов последовательно включает следующие этапы: подготовительные и вспомогательные работы, включая приготовление крепящих растворов; погружение инъекторов в грунт или бурение и оборудование инъекционных скважин; нагнетание растворов в грунты; извлечение инъекторов или ликвидация инъекционных скважин; работы по контролю качества закрепления. Порядок производства инъекционных работ зависит от конструкции закрепляемого массива, грунтовых и гидрогеологических условий площадки. Производство работ осуществляется с соблюдением следующих требований: до начала основных работ при закреплении грунтов под существующими сооружениями, в качестве мероприятия против возможных утечек закрепляющих реагентов, производится вспомогательная цементация зоны на контакте фундаментов и основания; нагнетание закрепляющих растворов проводят при контроле величин расхода и давления, обеспечивающем отсутствие разрывов грунтового массива и выхода укрепляющего раствора за пределы зоны закрепления; последовательность инъекционных работ при закреплении обводненных песчаных грунтов должна обеспечивать гарантированное вытеснение подземных вод из закрепляемого объема грунтового массива нагнетаемыми реагентами. Защемление подземных вод в закрепляемом массиве не допускается; в неоднородных по проницаемости грунтах слой с большей проницаемостью закрепляется в первую очередь; не допускается засорение и повреждение подземных инженерных коммуникаций (коллекторов, кабельных и телефонных каналов, дренажей и др.), расположенных вблизи участков производства инъекционных работ; промывочные воды и технические отходы перекачиваются в специальные емкости, с последующим вывозом с объекта; нагнетание растворов в грунты производится под пригрузом, исключающим выходы растворов на поверхность, в качестве которого может быть расчетный слой грунта толщиной не менее 1,5 м над закрепляемым массивом, а при его отсутствии - специально устроенное покрытие из бетона или другого материала по весу и прочностным свойствам, способное исключать прорывы растворов на поверхность.
Контроль качества закрепления грунтов в отношении сплошности и однородности закрепления, формы и размеров закрепленного массива, прочностных, деформационных и других физико-механических свойств закрепленных грунтов обеспечивается: вскрытием контрольных шурфов; бурением контрольных скважин с отбором, обследованием и испытаниям проб; испытаниями закрепленного массива статическим или динамическим зондированием; исследованиями закрепленных массивов геофизическими методами, например методом радиометрии [129]. Количество контрольных скважин (буровых, зондировочных), как правило, составляет 3-5% общего количества инъекционных скважин. Количество шурфов назначается из расчета: один шурф на 1 тыс. куб. м. закрепленного грунта, но не менее двух шурфов на объект.
Цементация грунтов
С учетом технологических особенностей и характеристик укрепляемых грунтов можно выделить следующие виды цементации: путем инъекция цементного раствора в режиме пропитки, в режиме виброцементации и в режиме гидроразрывов; путем смешения цементного раствора с грунтом струйным или буросмесительным способом. Методы цементации описаны в работах [9, 13, 21, 36, 72, 73, 128].
Технология устройства песковпрессованных свай при использовании эластичного или роторного рабочего органа
Недостатком перечисленных в разделе 2.2 рабочих органов является их малая производительность, обусловленная большим временем, затрачиваемым на один цикл впресовывания материала в стенки скважины. Устранить этот недостаток возможно только за счет сокращения времени цикла. Решить эту задачу возможно путем совмещения во времени стадии втрамбовывания со стадией возврата в исходное положение. Совмещая эти стадии во времени необходимо их разнести в пространстве. Для обеспечения заданной структуры песконасоса был применен принцип, заложенный в работу механических волновых передач [12].
Принцип действия роторного рабочего органа песконасоса основан на использовании возможности радиальной деформации цилиндрической оболочки, выполненной из упругого материала. Общая схема роторного рабочего органа представлена на рис. 2.7. В упругую цилиндрическую оболочку 1 помещают устройство (ротор) 2 вращательное движение которого обеспечивается штангой 3. Ротор деформирует оболочку, придавая ей, в зоне деформации, форму цилиндра с образующей, близкой к эллиптической 4. Диаметрально расположенные, по большой оси, зоны эллиптической оболочки выполняют функцию втрамбовывания материала в стенки скважины, аналогичную стадии расширения оболочки рабочего органа эластичного песконасоса. Отличие заключается лишь в том, что втрамбовывание осуществляется не по всему периметру оболочки, как у эластичного рабочего органа, а лишь по части периметра. Зоны, расположенные по малой оси эллиптической оболочки выполняют функцию эластичного рабочего органа на стадии возврата в исходное положение. При повороте ротора 2 на 90, т.е. в положение 5, зона возврата становится зоной втрамбовывания, а зона втрамбовывания – зоной возврата.
Сам ротор или генератор волн (здесь и далее мы будем рассматривать только двухволновой ротор) может быть выполнен в нескольких, отличающихся друг от друга, вариантах. Принципиальная схема двухволновых генераторов предоставлена на рис. 2.7. Под двухволновым ротором в данном случае понимается ротор, обеспечивающий два последовательных цикла вдавливания – возврата за один оборот. Возможно использование трехволнового ротора. В этом случае зоны деформации будут смещены по отношению друг к другу не на 180, как у двухволнового, а на 120. При четырехволновом роторе зоны смещаются на 90. Теоретически возможно использование любого количества волн деформации. Однако, как и в механических волновых передачах [12], так и в рабочем органе песконасоса, наибольшее развитие получили двухволновые роторы.
Первым вариантом является так называемый роликовый генератор волн (рис. 2.8а). Цилиндрическая оболочка 1 деформируется роликами 2, закрепленными на тягах 3. При этом радиус роликов выбран с таким расчетом, чтобы их проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения, не пересекались. В первом приближении это означает, что радиус ролика r не может быть более половины радиуса R недеформированной оболочки.
Второй вариант – дисковый генератор волн (рис. 2.8б). В этом случае оболочка деформируется дисками 4, также закрепленными на тягах 3. Принципиальное отличие заключается в том, что проекции дисков на плоскость, перпендикулярную оси вращения, пересекаются, т.е. r более половины R. Для роликового и дискового генераторов справедливо соотношение, определяющее радиальную деформацию оболочки W по большой оси эллипса: W=e+r-R (рис. 2.8). Третьим вариантом является кулачковый генератор волн. Генератор выполнен в виде кулачка 5 заданной формы с надетым на него гибким шариковым подшипником 6. Внешнее кольцо подшипника соприкасается с внутренней поверхностью оболочки, деформируя ее заданным образом.
Для работы в грунтах с переменными по глубине механическими характеристиками, может быть использован генератор с переменным эксцентриситетом, обеспечиваемым тягой переменной длины 7 (рис. 2.8г).
Рабочий орган роторного «песконасоса» или роторного уплотнителя грунтов (РУГ) с дисковым генератором волн (рис. 2.9) представляет собой штангу 1 с прикрепленной к ней тягой 2, соединенной двумя цилиндрическими стержнями 3 с ответной тягой 4. На стержни 3 одеты диски 5. Наличие технологического зазора обеспечивает их свободное вращение вокруг стержней 3. Перемещение дисков 5 вдоль стержней 3 ограничивается втулками 6. На данную конструкцию одевается упругая цилиндрическая оболочка 7. В недеформированном состоянии оболочка имеет форму цилиндра с окружностью в основании 8. При ее закреплении на рабочем органе оболочка 7 принимает форму цилиндра с основанием в виде эллипса 9. В процессе работы «песконасоса» происходит вращение штанги 1 вокруг ее оси при неподвижной верхней части упругой оболочки 7. При этом каждая из точек 10 упругой оболочки 7, расположенных в зоне ее деформации, дисками 5 совершает возвратно-поступательное движение. Рабочий орган, состоящий из элементов 1,2,3,4,5,6,7, опускается в лидерную скважину, диаметр которой заведомо превышает наибольший диаметр эллипса. Пространство между стенками скважины и эластичной оболочкой 7 засыпается втрамбовываемой смесью. При движении точки 10 к центру рабочего органа происходит заполнение образовавшейся полости втрамбовываемой смесью. При движении точки 10 от центра происходит вдавливание частиц смеси в стенки скважины 11. Многократно повторяющийся цикл позволяет внедрить значительное количество смеси в стенки скважины, создавая, тем самым, горизонтальные напряжения в окружающем грунтовом массиве (лидерной скважине).
Технология устройства песковпрессованных свай при использовании эластичного или роторного рабочего органа
Процесс создания свай по технологии «Песконасос» имеет давнюю историю. Прототипом данной технологии, как было отмечено в разделе 3.2, является технология заполнения резиновой оболочки, установленной в лидерную скважину, пескогравийной смесью при создании высокого давления воздуха внутри этой оболочки. Такая технология была опробована на строительстве Ново-Воронежской АЭС.
Описание грунтовых аспектов технологии «Песконасос», разработанной в МГСУ, приведена в работах [42 – 49, 83, 85 – 90, 93, 94, 96, 98, 101, 103, 112 – 121]. В данном разделе дано изложение наиболее обработанной, на сегодняшний день, технологии по устройству песковпрессованных свай. Последовательность этапов выполнения работ представлена на рис. 2.10.
На первом этапе осуществляется бурение лидерной скважины 1 диаметром, например, 200 мм на проектную глубину. При неустойчивых грунтах бурение ведется под защитой обсадной трубы 2.
На втором этапе в пробуренную скважину опускается упругая технологическая труба 3 диаметром 110 мм с заглушкой 4 на нижнем торце и предварительно установленным в ней рабочим органом 5. Образовавшаяся полость между стенками скважины 1, а при наличии обсадной трубы 2 между ее внутренними стенками, и внешними стенками технологической трубы 3 заполняется крупнозернистым песком или специально подобранной по фракционному составу песчаной или пескогравийной смесью 6 до уровня дневной поверхности. Рис. 2.10. Схема устройства песковпресованных свай. 1 - лидерная скважина (d=200 мм); 2 - обсадная труба; 3 - технологическая труба (d=100 мм); 4 - заглушка; 5 - рабочий орган; 6 - щебень, размер фракций 5 - 10 мм; 7 - зона щебня высокой плотности; 8 -горизонтальные напряжения; 9 - инъектор; 10 - арматурный каркас
Определение модуля деформации грунтов вокруг песчаных свай в процессе ее изготовления и последующей нагрузки в составе плитно-свайного фундамента
Очевидно, что с ростом плотности грунта, окружающего лидирующую скважину, модуль его деформации будет расти, и, соответственно, будет расти контактное напряжение qo. Натурные эксперименты по уплотнению грунтов с помощью роторной технологии показывают [86], что между ротором и расширенной лидирующей скважиной образуется кольцо из уплотненного рабочего материала (ПГС), который в конце изготовления песчаной сваи - дрены имеет модуль деформации порядка 40 МПа. В таком случае по (4.3.8) получаем #0=640 кН/м2, что существенно. Из анализа НДС вокруг лидирующей скважины под воздействием контактных напряжений (рис. 4.2б) следует, что радиальные напряжения распространяются на глубину (3-4)а, причем на глубине z=a возникает максимальное касательное напряжение.
Отметим, что такой анализ сделан на основе предположения, что ширина полосы контакта Ъ=2а намного меньше радиуса R1, и что в этом случае в первом приближении можно рассматривать НДС взаимодействия жесткого цилиндра со стенкой скважины Кі»а по расчетной модели Фламана, т.е. по задаче о НДС полупространства под воздействием местной полосовой нагрузки. В рассматриваемом нами случае имеет место полуэллиптическое распределение (4.3.1) контактных напряжений.
Рассмотрим решение такой задачи. Известно, при действии сосредоточенной силы Q (пог. м) в условиях плоской деформации (єу=0) напряжения по радиусу г (рис. 4.3) определятся по формуле Фламана в виде
Интегрирование этого выражения связано с большими трудностями и целесообразно использовать численный метод с помощью MathCAD. Также можно воспользоваться приближенным методом, заменяя площадь эпюры q() (рис. 4.3) эквивалентной прямоугольной эпюрой площадью А=дэ2а. С учетом равенства площадей эпюр получаем
Разница в эпюрах напряжений ух, а2 и гхг, построенных по полуэллиптическим и эквивалентным эпюрам могут отличаться только лишь в контактной зоне. Рассмотренное в этом разделе НДС соответствует контактной зоне взаимодействия роликов - катков с окружающим грунтом. По мере роста толщины кольца из рабочего материала сваи - дрены внутри лидирующей скважины в окружающем сваю грунте возникнет дополнительное напряжение, которое будет уплотнять окружающий слабый грунт. Такой процесс роста толщины внутреннего песчано - гравийного кольца и увеличения диаметра лидирующей скважины можно описать на основе осесимметричной задачи по определению НДС толстостенного цилиндра - задачи Ляме. Таким образом из задачи Герца на начальном этапе процесс плавно переходит к задаче Ляме.
НДС составного грунтового цилиндра, состоящего из растущего внутреннего кольца (сваи) и окружающего слабого грунта с заданным внешним фиксированным диаметром В процессе изготовления сваи – дрены в окружающем грунте возникает начальное, промежуточное и конечное НДС. Рассмотрим их в отдельности, полагая, что известны физико – механические свойства грунтов сваи – дрены и окружающего слабого грунта.
Начальное НДС грунтов вокруг лидирующей скважины (рис. 4.4) под действием собственного веса можно описать известными формулами [115]: Рис. 4.4. Расчетная схема для определения НДС грунтов вокруг лидирующей скважины радиусом г0 без закрепления под действием собственного веса (а), и общий вид зависимостей jr -г, at -г и иг -г коэффициент бокового давления грунта в условиях естественного залегания; v -коэффициент Пуассона; Е - модуль разгрузки Е Ео ; и - радиальное перемещение; у -удельный вес грунта. Очевидно, что после бурения радиус скважины уменьшится за счет упругой разгрузки на величину ur(r = o) = (\ + v)rJE (4.4.3) Устойчивость стенок скважины будет обеспечена при соответствующих параметрах прочности грунта (р и с. В рассматриваемом нами случае тг, а2 и at сжимающие, причем при г=го, Jt rz, следовательно, их соотношение определяет прочность стенки скважины, причем at = 2 rz. Из условия прочности Кулона - Мора легко определить критическую глубину z , ниже которой стенки скважины обвалятся. Полагая, что 61, получаем
Из (4.4.4) следует, что глубина устойчивой стенки скважины z растет с ростом сцепления, а при сфО, 20о, z oo. Зависимость (4.4.4) отличается от формулы для определения глубины устойчивого вертикального откоса (плоская задача), т.е.
Следовательно, круглая форма котлована при прочих равных условиях более устойчива, чем прямоугольной формы (длинная сторона) в 3 раза при (р=15о и многократно при р20о, что объясняется арочным эффектом. Отметим, что на расстоянии (г -г0) от стенки скважины jt становится равной тг, причем радиус г не зависит от глубины, а зависит от радиуса скважины г0 и от &, т.е. получаем Расчетная схема задачи Ляме для определения НДС неоднородного толстостенного цилиндра Промежуточное НДС составного цилиндра. В процессе изготовления сваи - дрены радиус лидирующей скважины непрерывно растет в соответствии с ростом толщины внутреннего кольца. Такое НДС следует моделировать следующим образом (рис. 4.5)
Постановка задачи. Пусть в грунтовом полупространстве имеется лидирующая скважина диаметров 2го. Пусть стенки лидирующей скважины раздвигаются непрерывно в процессе изготовления внутри нее песчаной сваи - дрены, изготовленной по роторной технологии. За счет нагнетания рабочего материала и его впрессовывания с помощью ротора в окружающем слабом грунте возникнет НДС, которое надлежит определению. Решение такой задачи целесообразно рассмотреть в динамике, то есть с учетом роста диаметра песчаной сваи во времени. Будем считать, что диаметр песчаной сваи во времени растет с затухающей скоростью, т.е. где Еш и Ew - модули пластической (остаточной) и упругой деформаций соответственно.
При таком понимании деформирования грунта в процессе активного нагружения в первом приближении не будем делать различий между упруго - пластическоим и нелинейно - упругим материалом. Кроме того, это позволяет определить НДС грунтового цилиндра при разгрузке, необходимое для определения остаточных деформаций и напряжений.
НДС составного грунтового цилиндра, состоящего из растущего внутреннего кольца (сваи) и окружающего слабого грунта с заданным внешним фиксированным диаметром
Для расчетно - теоретического обоснования и внедрения технологии уплотнения слабых грунтов в инженерную практику с использованием роторного рабочего органа были выполнены крупномасштабные лабораторные испытания в лотке и в натуре со штампом размерами 6х5,25 м. Ниже приводятся результаты этих экспериментов.
Лабораторные исследования степени повышения несущей способности слабого грунтового основания при использовании роторного рабочего органа в лотке
Основной целью уплотнения грунтов основания по технологии РУГ является создание горизонтальных напряжений в массиве грунта. Напряжения создаются путем втрамбовывания пескогравийной смеси в стенки лидерной скважины. Подробно данная технология рассмотрена в главе 2 настоящей работы.
В данном разделе описывается последовательность проведения экспериментальных исследований по определению степени повышения несущей способности грунтового массива в функции удаленности от оси рабочего органа. В качестве рабочего органа был использован роторный рабочий орган с роликовым генератором волн. Описание генератора этого типа дано в разделе 2.3. Технология производства работ описана в разделе 2.4. Исследования проводились в лабораторных условиях в лотке, представляющем собой параллелепипед высотой (глубиной) 800 мм, длиной 1600 мм и шириной 700 мм. Стенки лотка выполнены из высокопрочного стекла. Дно лотка представляет собой многослойную фанеру, уложенную на стальные ребра жесткости. В качестве грунтового основания использовался песок средней плотности, средней крупности, не водонасыщенный. Непосредственно перед засыпкой песка в лоток, в нем устанавливался исследуемый роторный рабочий орган.
Рабочий орган, устанавливаемый в лоток, представлял собой гибкую канализационную трубу для внутренних работ диаметром 110мм – ПВх110(2,2). Приведем некоторые физико-механические свойства материала трубы: плотность 1,4 г/см3, расчетный коэффициент линейного расширения 0,07 мм/(м С), предел текучести при растяжении 25-28 МПа, предел прочности при разрыве 28-35 МПа, относительное удлинение при разрыве 50%, теплопроводность 0,26 Вт/(м С), материал негорючий, расчетный срок службы 50 лет. Подробно характеристики материала можно получить на сайте www.europlast-ltd.ru. Трубы изготовляются в соответствии с ТУ6-19-307-86. Общие требования к канализации даны в СП 40-107-2003. Монтаж трубы осуществляется в соответствии с ВСН 20-95.
Внутрь трубы помещался роликовый генератор волн, обеспечивающий радиальную деформацию W=6 мм. На нижнюю часть трубы надевалась заглушка, препятствующая попаданию абразивных частиц внутрь трубы. Рабочий орган устанавливался в лоток с зазором от дна лотка равным 150мм. Половина высоты деформируемой части трубы равна 50мм. Таким образом, горизонтальная ось симметрии генератора волн располагалась на высоте 200 мм от дна лотка. При осуществлении динамического зондировании осуществлялось последовательное погружение зонда на 100мм с одновременной фиксацией количества ударов. Данное расположение рабочего органа по глубине выбрано с тем расчетом чтобы его горизонтальная ось симметрии была расположена на глубина 550 мм т.е. в середине интервала, межу 500 и 600 мм, погружения зонда.
Схема установки роторного рабочего органа и точек зондирования. 1-рабочий орган песконасоса диаметром 110 мм; 2- точка контрольного зондирования до начала работ; 3 - точка зондирования после проведения работ; 4- точки зондирования через 30 суток. После установки рабочего органа лоток засыпался песком до уровня 750 мм от дна.
Схема установки рабочего органа песконасоса в лотке дана на рис. 5.1. Контроль изменения деформационных характеристик грунта проводился методом динамического зондирования, специально изготовленным щупом. Погружение щупа осуществлялось тарированным ударом. В связи с тем, что в работе не ставилась цель определения абсолютных значений модуля деформации, установка статического зондирования не применялась. Перед началом производства работ по изменению деформационных характеристик грунта, т.е. перед началом работы песконасоса проводились контрольные замеры начального, относительного модуля деформации. В связи с этим осуществлялось динамическое зондирование в двух точках на расстоянии 310 мм от оси песконасоса, а так же в точках на расстоянии 550 и 800 мм от его оси. Места расположения указанных четырёх точек представлены на схеме рис.5.1. В процессе динамического зондирования определялось количество ударов на каждые 100 мм погружения щупа считая от поверхности засыпки песка. Заметим что глубина погружения горизонтальной оси симметрии деформированной части трубы располагалась на глубине 550 мм от поверхности. Результаты замеров сведены в таблицу 5.1.
Полагая, что засыпка песка в лоток была осуществлена равномерно по всему объему возможно определение средних значений относительного модуля деформации по всем указанным четырем точкам. Их величины и величины коэффициентов вариаций так же приведены в таблице 5.1. Проводя статическую обработку полученных значений в предположении линейной зависимости количества ударов N от глубины погружения h, получим N=0,036h. Полагая параболическую зависимость, получим N=-0,000055h2+0,063h. Графики данных зависимостей представлены на рис 5.2. После проведения комплекса подготовительных работ включающего установку рабочего органа, засыпку грунта и контроль его параметров было осуществлено экспериментальное усиление грунта основания. При этом осуществлялось вращение тяги привода ротора (рис.2.7) и жестко связанного с ней ротора. Последовательные волны деформации (две волны за один оборот тяги) приводили к вдавливанию песка в окружающий грунтовый массив в зоне большей оси ротора (генератора волн). В зону малой оси поступал песок из расположенных выше слоев. Работа песконасоса, таким образом, сопровождалась образованием воронки на поверхности грунта вокруг рабочего органа. В процессе работы проводилась непрерывная досыпка песка до первоначального уровня. За окончание работы песконасоса было принято отсутствие дальнейшего вдавливания песка в стенки скважины, т.е. отсутствие процесса образования воронки при вращении тяги привода ротора (генератора волн).
По окончанию процесса вдавливания грунта в стенки скважины производился замер относительного модуля деформации. Схема расположения точек замеров представлена на рис.5.1. Замеры проводились той же установкой динамического зондирования, что и замеры перед началом работ песконасоса. Контрольные точки были выбраны на линии, проходящей через ось песконасоса, слева и справа от нее. Замеры проводились на расстоянии 150, 200, 250, 300 мм слева и справа от оси песконасоса, а так же на расстоянии 350 мм справа. Всего было осуществлено девять замеров. Результаты замеров сведены в таблицу 5.2.
