Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И МЕТОДОВ РАСЧЁТА УДЕРЖИВАЮЩИХ СВАЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 9
Определение предельной нагрузки на сваю, удерживающую откос или склон грунта 10
Определение предельного расстояния между сваями из условия арочного эффекта 25
Определение предельного расстояния между удерживающими сваями по теории пластичности 28
Определение предельного расстояния сваями с использованием фиксированной поверхности продавливания 31
Эмпирические методы определения предельного расстояния между сваями, удерживающими откос или склон грунта... 34
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕЮУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
СВАЙНШ КОНСТРУКЦИИ, УДЕРЖИВАЮЩЕЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ОТКОС
ГРУНТА 41
Цели экспериментальных исследований 41
Экспериментальные исследования работы свайной конструкции, удерживающей вертикальный откос грунта 42
Установка для проведения испытаний 42
Подготовка грунта, модели удерживающих рядов свай и методика их испытаний 44
Планирование эксперимента и оценка параметров модели 50
Результаты экспериментальных исследований несущей способности свайной конструкции, удерживающей вертикальный откос грунта 59
3.3. Экспериментальные исследования напряженного состояния
вертикального откоса грунта, удерживаемого сваями,
поляризационно-оптическим методом 73
Цели экспериментальных исследований, общие положения 73
Методика проведения экспериментальных исследований. 74
Результаты экспериментальных исследований напряженного состояния вертикального откоса грунта, удерживаемого сваями 76
3.4. Экспериментальные исследования зависимости несущей
способности свайной конструкции, удерживающей верти
кальный откос грунта, от времени 90
Состояние вопроса, цели экспериментальных исследований 90
Методика проведения экспериментальных исследований. 92
Результаты экспериментальных исследований изменения во времени несущей способности удерживающего ряда свай 93
Закономерность изменения во времени несущей способности рядов свай, удерживающие вертикальный откос грунта 97
4. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДОЕНИЕ ПРВДЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ОТКОСА ГРУНТА НА УДЕРЖИВАЮЩУЮ СВАЙНУЮ КОНСТРУКЦИЮ.. 104
4.1. Определение предельного давления вертикального откоса
из условия продавливания грунта между сваями 104
Основные предпосылки, расчетная схема 104
Определение предельного давления на удерживающую конструкцию из свай прямоугольного поперечного сечения Ю5
Определение предельного давления на удерживающую конструкцию из свай круглого поперечного сечения. 109
Определение угла наклона боковых граней уплотненной призмы грунта к ее основанию III
Аналитический анализ влияния параметров удерживающей свайной конструкции и грунтовых условий на величину предельного давления вертикального откоса грунта..... 115
4.2. Учёт длительности эксплуатации свайной конструкции,
удерживающей вертикальный откос грунта при определе
нии ее несущей способности 121
5. ИНЖЕНЕРШИ МЕТОД РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ ИЗ РАЗРЕЖЕННОГО
РЯДА СВАЙ, УДЕРЖИВАЮЩЕЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ОТКОС ГРУНТА.... 125
Общие требования 125
Определение предельного расстояния между осями свай удерживающей конструкции 126
Учет продолжительности эксплуатации при определении предельного расстояния между осями свай удерживающей конструкции 131
Определение необходимой глубины заделки свай ряда в грунт и расчет их прочности на изгиб 132
Пример расчета удерживающей вертикальный откос котлована свайной конструкции 142
Технико-экономическая оценка предлагаемой методики расчета 151
СПРАВКА О ВНЕДРЕНИИ 153
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ 155
ЛИТЕРАТУРА 157
Введение к работе
В основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года большое внимание уделяется ускорению научно-технического прогресса во всех областях народного хозяйства нашей страны, что наряду с возведением новых, потребовало реконструкции и расширения ранее построенных промышленных объектов.
В связи с этим появилась необходимость строительства сооружений на территории действующих предприятий. Разработка глубоких котлованов с естественными откосами, в этом случае, экономически нецелесообразна из-за стесненных условий, поскольку требует остановки или даже переноса существующих промышленных зданий, коммуникаций и технологических линий непрерывного производственного цикла, находящихся в зоне обрушения.
Поэтому, большое практическое значение приобретают способы разработки котлованов с вертикальными откосами.
Традиционный способ разработки котлованов с вертикальными откосами, заключающийся в устройстве шпунтовой стенки, дорогостоящий, поскольку требует затрат дефицитного стального шпунта и прокатного профиля. Вследствии этого в настоящее время широкое распространение получил метод "стена в грунте", который наиболее рационально предусматривать для строительства в сложных гидрогеологических условиях и при высоком уровне грзштовых вод, причем наиболее эффективно в водонасыщенных грунтах при возможности заглубления стены в водоупорной слой.
Однако, применение этого метода ограничено производственными факторами, к которым относятся:
- отсутствие глин и порошков для приготовления глинистых
суспензий, а также нехватка необходимых землеройных машин для проходки траншей;
- недостаточное количество специально подготовленных ин
женерно-технических работников.
Практика строительства показала, что разработка глубоких котлованов с вертикальными откосами в связных грунтах при низком уровне грунтовых вод может быть эффективно осуществлена при использовании удерживающей конструкции из разреженного ряда свай, которая обладает следующими преимуществами:
позволяет разрабатывать котлованы практически любой конфигурации в плане в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений;
не требует создания принципиально новых типов строительного оборудования, поскольку используются машины и вспомогательное оборудование, обычно применяемые в свайных и общестроительных работах;
дает возможность механизировать работы и почти полностью исключить ручной труд.
Дальнейшее внедрение такой перспективной удерживающей конструкции сдерживается отсутствием экспериментально обоснованной методики её расчета.
В связи с этим исследование работы разреженного ряда свай,
удерживающего вертикальный откос котлована в связном грунте и
разработка экспериментально обоснованной методики его расчета яв
ляется актуальной задачей и имеет научное и практическое значе
ние. ^
Настоящая работа выполнялась в соответствии с направлением темы 04.01.01 СИг целевой комплексной программы Госстроя СССР на I98I-I985 г.г.
На защиту выносятся:
результаты экспериментальных исследований работы ряда свай, удерживающего вертикальный откос связного грунта, позволяющие установить основные закономерности изменения величины предельного давления на него в зависимости от совокупности факторов;
результаты экспериментальных исследований напряженного состояния массива вертикального откоса грунта перед удерживающим рядом свай и на контакте с вертикальными элементами;
инженерная методика расчета крепления вертикального откоса котлована разреженным рядом свай, включающая в себя определение предельного расстояния между сваями и необходимой глубины их заделки в грунт.
Изложение содержания диссертационной работы принято в следующем порядке.
Во второй главе дается обзор современных экспериментальных и аналитических исследований работы свайных конструкций, удерживающих пологие откосы или склоны грунта. Анализ работ, посвященных исследованию этой проблемы, показал, что в настоящее время данный вопрос изучен недостаточно, особенно при укреплении сваями вертикальных откосов грунта.
В третьей главе приведена методика выполнения экспериментальных исследований, полученные результаты и их анализ.
В четвертой главе предложена расчетная схема и получены аналитические зависимости для определения предельного давления вертикального откоса грунта на удерживающий ряд свай в зависимости от его параметров, грунтовых условий, фактора времени.
В пятой главе приводится инженерная методика расчета предельного расстояния между сваями удерживающего ряда и необходимой
глубины их заделки в грунт, пример расчета, технико-экономическая оценка рекомендуемой методики.
Настоящая диссертационная работа выполнена на кафедре Механики грунтов, оснований и фундаментов Московского инженерно-строительного института им. В.В.Куйбышева.
Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю доценту кандидату технических наук Владимиру Валериа-новичу Знаменскому, научному консультанту доктору технических наук профессору Завену Григорьевичу Тер-Мартиросяну и всему коллективу кафедры за постоянное внимание и помощь.
2. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА УДЕРЖИВАЮЩИХ СВАЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Большинство экспериментальных и аналитических исследований, выполненных как в Советском Союзе, так и за рубежом, посвящены изучению работы свайных конструкций, удерживающих пологие откосы или склоны грунта. Методы расчета таких удерживающих свайных конструкций, базируются, как правило, на экспериментальных данных, позволяющих определить характер взаимодействия свай и массива грунта и отразить это взаимодействие в условной расчетной схеме, которая дает возможность рассчитать величину предельного расстояния между осями свай.
Существующие методы расчета предельного расстояния между сваями (опорами), удерживающими пологий откос или склон грунта, можно условно подразделить на две основные группы.
В первой группе методов сваи (опоры) рассматриваются как отдельно стоящие, обладающие абсолютной жесткостью. Вводя в расчетную схему некоторые идеализированные грунтовые условия (идеально связный, идеально сыпучий грунт, вязкопластичная жидкость) и, задаваясь условными схемами разрушения или положением возможных поверхностей обтекания, рассчитывают предельное давление, которое способна воспринять удерживающая свая (опора) в момент потери устойчивости массивом грунта. Исходя из этого определяют необходимое число свай и, соответственно, их расстановку по фронту сооружения в зависимости от величины действующего на данном участке склона (откоса) оползневого давления. Здесь следует отметить работы А.И. Билеуш /6,7 /, А.С. Буслова / // /, Э.М.Доброва / 26 <, 17 /, Д.И. Кереселидзе / 33 /, Н.Н.Мас-лова / W, 45 /, І дагапі / 96 /, 3. dezazdl / 99 /,
/L& bioms 1100 /, E.E Ы-Ьвег /102 /, 5zInch Hansen /'1011, H. SmodizycA / W6 /, M, WaUays / юз /, ІЇ.Р, Wen і /110 / и др.
В решениях второй группы методов, изложенных в работах Л.К. Гинзбурга / 15,-16, 1S /, Л.С. Лапидуса / 40 ./, Г.Л. Фи-сенко / 7$, 80 /, К.Ш. Шадунца / 8 9 /, Г.М. Шахуньянца /92 /, Я. feddezs I 104 /, 7". Jto и Т. /IJatsuL / 106,107 I и др. удерживающая разреженная свайная конструкция рассматривается, как правило, в целом и, в конечном итоге, даются рекомендации по определению предельного расстояния между осями свай (опор).
