Введение к работе
Актуальность работы. Специфические инженерно-геологические . условия .большей части, Западной Сибири .(широкое распространение : ..торфов и заторфованных грунтов, высокий уровень грунтовых вод, наличие многолетней::-мерзлоты,значительная заболоченность'и заозер-. „ лость)-предопределяют-необходимость инженерной подготовки застраиваемых территорий. В большинстве случаев для этой цели используют-
- - ей способы гидромеханизации; с помощью* которых создаются''«амывные,:
-основания зданий и сооружений. - - :. - .;...у,.-~:-;
х. *г. Характерной в этом „отношении является Тюменская область,:,:.в '^'пределах, которой -добываются 'основные объемы нефти и газа в России
- и размещены их перспективные месторождения.
. Об'исключительно высоких масштабах предпостроечной подготовки территорий намывом грунтов в этом регионе свидетельствуют следующие данные: планами генерального развития городов Тюмени, Сургута, Нижневартовска и Нефтеюганска предусмотрено намыть в искусственные основания зданий и сооружений свыше 26 млн. м3 грунта; объем гидромеханизированных' работ при обустройстве-месторождений только в системе Тюменефтегаза составляет около 50 млн. м3 грунта в год, из них более половины намывается в основание возводимых" "сооружений.
Недостаточная изученность и недоучет особенностей местных грунтовых материалов для намыва (карьерных мелкодисперсных песков), слабая дренированность естественного-основания, внсоїсая интенсивность намыва, укладка песков в воду, а также недостаточное внимание к проектам создания намывных территорий - обусловили низкие значения плотности и физико-механических свойств намывных песков. Поэтому намыв использовался, как правило, только для поднятия планировочных отметок и':проектировщики ориентировались, в основном, на устройство дорогостоящих свайных фундаментов (в некоторых
случаях в- регионе его стоимость достигала 207. от стоимости здания) .
Стремление улучшить технико-экономические показатели строительства определило актуальность задачи технической мелиорации намывных песков для использования их в качестве несущего основания сооружений. Однако оказалось, что, вследствие низкой водоотдачи мелкодисперсных намывных,,-грунтов ,и.низкой дренированнссти естественного" основания ,- применение традиционных способов глубинного ''вйброушютненйя явилось низкоэ^ективным. Применение - же других способов, в .частности,, вкброинъекционного закрепления намывных песков, оказывается чрезмерно дорогостоящим и не приемлемым для инженерной подготовки значительных площадей застраиваемых территорий региона.
В связи с изложенным для рассматриваемого региона остается актуальной задача изучения и совершенствования способов формирования намывных оснований с учетом современной концепции необходимости и зозможности инженерно-геологического управления созданием природко-технических систем "сооружение -.геологическая среда", в том чксле "массив намывных грунтов - геологичеєкая среда".
Дель работы - изучение инженерно-геологических факторов, влияющих на формирование намывных оснований зданий и сооружений в региональных условиях Западной Сибири, и разработка эффективных способов глубинного виброуплотнения мелкодисперсных намывных песков для повышения'их несущей способности.
Задачи исследований:
1. Изучить и провести типизацию инженерно-геологических условий создания намывных оснований в районах перспективного развития газо-нефтепромысловых комплексов Западной Сибири.
-
Изучить инженерно-геологические особенности песчаных грунтов региона, как материала для возведения намывных оснований.
-
Исследовать влияние дренирующей способности естественного основания и дисперсности карьерных грунтов на формирование плотности намывных оснований.
-
Исследовать динамику изменения порового давления воды при вибрации и возможность использования избыточных напоров для отвода ее из зоны глубинного виброуплотнения намывных песков с целью повышения эффективности их технической мелиорации.
-
Установить влияние параметров вибрации и угла поворота горизонтальных элементов' пространственного стержневого уплотнителя на качество глубинного виброуплотнения намывных песков.
-
Разработать новые способы и технические средства для повышения эффективности глубинного виброуплотнекия мелкодисперсных намывных песков в региональных условиях Западной Сибири.
-
Разработать методику прогнозирования физико-механических свойств песков намывных оснований региона при различных способах и условиях их формирования.
Научная новизна:
-
Впервые на основе интегрального многофакторного анализа составлена типизация инженерно-геологических условий формирования намывных оснований зданий и сооружений в региональных условиях Западной Сибири.
-
Впервые дана комплексная характеристика состава, структурных особенностей и ряда свойств местных песчаных грунтов различного генезиса и возраста как материала для возведения намывных оснований.
-
Впервые исследовано влияние дренирующей способности естественного основания на формирование плотности намывных песков разной крупности и эффективность их технической мелиорации способами глубинного виброупяоткения.
-
Разработаны нсзые способы и технические средства глубинного виброуплотнения мелкодисперсных намывных песков, ' уложенных на недренированнсе или плоходрекированнсе основание, защищенные авторским свидетельством и положительными решениями о выдаче патентов на два-изобретения. ,.-.."; '^ .'.".
..5. Применительно к региональным условиям. Западной Сибири установлены закономерности в развитии стадий формирования . свойств намывных песков, в тем числе при их технической мелиорации способом глубинного виброуплоткения.
Практическая ценность работы заключается в разработке:
геологических моделей строения намывных оснований для выделенных инженерно-геологических районов перспективного создания и строительного освоения намывных территорий в'зонах развития газонефтеносных месторождений;
систематизации.(типизации) характеристик местных грунтовых материалов (карьерных песков) для возведения намывных оснований;
новых эффективных способов и технических средств глубинного виброуплотнения мелкодисперсных начьшных песков (А.С. N 1707137 от 22.09.91; положительные решения о выдаче патентов по заявкам на изобретения N 5047597/33, N 5039433/33);
методики прогнозирования физико-механических свойств песчаных грунтов намывных оснований при различных способах и условиях их формирования.
Защищаемые положения:
1. Типизация инженерно-геологических условий формирования намывных оснований в региональных условиях Западной Сибири в районах существующих и перспективных газонефтеносных месторождений.
. 2. Типизация местных карьерных песков по особенностям их состава,, структуры и свойств как материала для возведения намывных оснований.
-
Характер и степень влияния дренирующей способности естественного основания на формирование плотности песков-разной крупности при намыве и последующем глубинном виброуплотнении.
-
Закономерности и динамика изменения порового давления воды при различных параметрах вибрации в песках разной крупности по стадиям развития процесса их глубинного виброуплотнения. .
-
Эффективность использования избыточного порового давления воды в песках при разжижении для ее отвода из зоны вибрации и повышения качества глубинного виброуплотнения.
5. Эффективность использования оптимальных параметров вибрации и оптимального угла поворота горизонтальных элементов стержневого уплотнителя, связанных с характеристиками намывных песков, для повышения качества их глубинного виброуплотнения. .
7. Прогнозные значения показателей физико-механических свойств песков намывных оснований при разных способах их формирования.
Фактический материал диссертации представлен результатами лабораторных и натурных исследований, выполненных автором в период с 1985 г. по 1993 г. при изысканиях, обследовании намывных оснований и подготовке намывных территорий к строительному освоению е Тюменской области, в том числе при обследовании 16 перспективных месторождений (карьеров) песков для намыва.
_ о _
Исследования проводились в соответствии с рекомендациями Проблемней кежіссии по дисперсным грунтам Научного Совета АН СССР по инженерной геологии и гидрогеологии; целевой комплексной научно-технической программы О.Ц'.031.055.169.04.02 "Разработать и внедрить эффективные способы подготовки оснований сооружений, возводимых на неравкомернесжимаемых грунтах (слабых, неоднородных, намывных и насыпных), в тем числе для районов, ранее считавшихся непригодными для строительства", в частности по теме "Разработать,, технологию подготовки оснований и устройстве фундаментов,1: 'созда-;-заемых на намывных грунтах, уплотненных способом виброфлотации" (ТЗа).
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на областных научно-практических конференциях "Пути повышения технического уровня строительства в Тюменской области" 1987 г. (г. Тюмень), на областной научно-практической конференции "Проблемы и практика строительства в Тюменской области" 1990 г. (г. Тюмень).
' Внедрение. Результаты исследований внедрены на объектах АО "Стройтрансмонтаж" в городах Тюмени и Сургуте,., а так же материачы работы использовались при проектировании объектов нефтегазового комплекса институтом "Гипротюменнефтегаз". Экономический эффект составил 120.22 тыс. руб. в ценах І890 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ. Работа выполнены на кафедре механики грунтов, оснований и фундаментов Тюменского инженерно-строительного института в рамках отраслевых заказов, госбюджетных и хоздоговорных тем, а также в аспирантуре МГ-' СУ на кафедре инженерной геологии.
Объем .работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и приложений. Работа изложена на 14.І страницах машинописного
текста, содержит 47 таблиц, 85 рисунков и фотографий, список литературы включает 140 наименований.
Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю работы к.т.н., профессору И.В. Дудлеру, заведующему кафедрой МГСФ ТюмИСИ д.т.н., профессору С.Я. Кулширу, сотрудникам этой кафедры к.т.н., доценту Казакову П.Л., к.т.н., доценту Чурманову В.Л. за оказание научной и методической помощи и благодарит, сотрудников лаборатории НШОСП, кафедры инженерной геологии МГСУ, Западно-Сибирского отделения ПНИИИС Госстроя России за помощь при выполнении работы.-
