Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Оценка состояния замоченных лессовых грунтов в основаниях зданий и сооружений 9
1.1. Основные причины изменения свойств лессовых оснований при их водонасыщении 9
1.2. Анализ существующих методов устройства оснований и - фундаментов на замоченных лессовых грунтах 16
1.3. Задачи и методы исследований 21
Глава2. Структурно-текстурные особенности замоченных лессовых грунтов 24
2.1. Исследование микроструктуры лессового грунта при замачивании 24
2.2. Прочность индивидуальных контактов между частицами лессовых грунтов : 33
2.3. Структурная прочность замоченных лессовых грунтов и ее оценка 38
Глава 3. Исследование изменений прочностных и деформационных характеристик лессовых грунтов при замачивании 43
.3.1. Оценка деформируемости лессовых грунтов при водонасыщении 43
3.2. Приборы, оборудование и методика проведения лабораторных исследований 45
3.3. Зависимости изменения деформационных и прочностных характеристик лессовых грунтов при замачивании 56
3.4. Таблица нормативных и расчетных характеристик замоченных лессовых грунтов и рекомендации по ее применению 72
Глава 4. Устройство оснований и фундаментов на замоченных лессовых грунтах 76
4.1. Экспериментальные исследования замачивания лессового грунта в полевых условиях 76
4.2. Анализ работы штампов-фундаментов 88
4.3. Исследование напряженно-деформируемого состояния замоченного лессового основания под жестким штампом-фундаментом 103
4.4. Рекомендации по устройству оснований и фундаментов на замоченных лессовых грунтах 110
Основные выводы 114
Литература 117
- Анализ существующих методов устройства оснований и - фундаментов на замоченных лессовых грунтах
- Структурная прочность замоченных лессовых грунтов и ее оценка
- Зависимости изменения деформационных и прочностных характеристик лессовых грунтов при замачивании
- Анализ работы штампов-фундаментов
Анализ существующих методов устройства оснований и - фундаментов на замоченных лессовых грунтах
Инженерно - геологические условия и особенности Западно-Сибирского региона определили методы устройства оснований и фундаментов для зданий и сооружений. Совершенствование и развитие фундаментостроения на лессовых грунтах практически следует за инженерно - геологическим изучением этой территории. Анализируя периоды развития строительства на лессовых просадочных грунтах Приобского плато, можно выделить три основных периода.
Первый период относится по времени до 1960 года. Он характеризуется недостаточными знаниями о физико-механических особенностях, минералогическом и микроагрегатном составе лессовых пород. Поэтому строительная индустрия находилась на уровне малых объемов строительства на лессовых просадочных грунтах. Для строительства на грунтах I и II типа по просадочности использовались сваи, которые прорезали толщу лессового просадочного грунта иопирались на непросадочные грунты. В первый период началось углубленное изучение инженерно - геологических свойств и характеристик лессовых просадочных пород для разработки оснований и фундаментов, которые бы обеспечивали устойчивость зданий и сооружений.
Время второго периода характеризуется более интенсивным изучением инженерно-геологических свойств лессовых просадочных пород, более углубленным подходом к расчетам оснований и фундаментов. Для расчета оснований и фундаментов зданий и сооружений по 2 группе предельных состояний, то есть по деформациям, появилась необходимость знать достоверные величины прочностных и деформационных характеристик лессовых пород. На основе ранее проведенных исследований были произведены статистические обобщения накопленных характеристик прочностных и деформационных свойств лессовых грунтов в районах, где шло интенсивное строительство [54, 72]. Ф.А. Никитенко [36, 37] были опубликованы работы по лессовым породам Верхнего Приобья, которые отражали распространение, формирование, условия залегания, физико-механические свойства этих грунтов, и первый опыт строительства.
Исходя из физико-геологических процессов, геоморфологических и гидрогеологических условий было выполнено районирование по распространению лессовых пород на территории Приобского плато и в частности г. Барнаула.
В Барнаульском Приобье, при толщине просадочного грунта до 5-7 метров, использовались следующие методы устройства оснований и фундаментов:
1. Уплотнение лессовых просадочных грунтов тяжелыми трамбовками на глубину 1,5 - 2,5 метров при оптимальной влажности. Для маловлажных грунтов, оптимальная влажность создавалась путем предварительного замачивания. Такой метод получил наибольшее распространение, потому что являлся самым экономичным, и в то же время обеспечивалась устойчивость зданий и инженерных сооружений. После таких мер, просадка оставшегося слоя лессового грунта толщиной 2,5 - 3,5 метра вместе с осадкой, как правило, не приводила к появлению деформаций выше предельных.
2. Послойное уплотнение грунта с устройством грунтовой подушки. Здесь для создания уплотненной зоны просадочного грунта толщиной 5-6 метров применялись тяжелые трамбовки в комплексе с устройством грунтовой подушки. Этот метод имеет большую трудоемкость и не применялся при влажности просадочных грунтов выше оптимальной.
3. Забивные призматические железобетонные сваи сечением 30x30 и 35x35 см длиной L = 7-9 м с прорезкой просадочной толщи. Стоимость этого способа устройства оснований очень высокая по сравнению с первым способом.
Для устройства фундаментов при толще просадочного слоя более 5-7 метров применялись другие более сложные способы устройства фундаментов и оснований:
1. Свайные фундаменты из призматических железобетонных свай с обязательным опиранием на непросадочные грунты. Способ надежный, но дорогостоящий.
2. Уплотнение всей просадочной толщи с устройством грунтовых свай на всю глубину, а также путем взрывов в скважинах и заполнением их местным грунтом. Этот способ очень трудоемкий и технология устройства таких оснований в просадочных грунтах не была отработана до конца.
3. Предварительное замачивание грунтов основания с тщательным про-мачиванием просадочной толщи и последующим устройством ленточных фундаментов с монолитной железобетонной лентой. Это один из рациональных способов устройства фундаментов, но его реализация требует много времени и трудозатрат.
4. Устройство фундаментов в вытрамбованных котлованах. Тлавновоси-бирскстрой" впервые внедрил столбчатые фундаменты в вытрамбованных котлованах в просадочных грунтах I типа. Суть устройства такого фундамента состоит в следующем. Механическим способом вытрамбовывается котлован, что позволяет ликвидировать просадочные свойства вокруг котлована и использовать его для устройства монолитных и сборных столбчатых фундаментов. Такой способ эффективен, когда просадочная толща составляет 5-7 метров. Вытрамбовывание котлованов применялось при строительстве пятиэтажных крупнопанельных жилых домов и двухэтажных каркасных промышленных зданий, что позволяло получить экономический эффект до 49%. Суммарная деформация грунта под фундаментом не превышала предельных значений [61].
5. Устройство коротких вытрамбованных набивных свай длиной L = 3,10-4,50 м диаметром в верхней части,850 мм, а в нижней 700 мм, то есть свая изготавливалась заполнением бетона в распор. Построенные в городе Барнауле на таких сваях четыре жилых здания и каркасное промышленное здание на лессовых просадочных грунтах показали высокие эксплуатационные качества [12].
Технико-экономическое сравнение вариантов устройства оснований и фундаментов в просадочных грунтах I типа с учетом отработанной технологии производства работ, расхода металла, бетона, показало, что самой эффективной конструкцией фундамента является ленточный фундамент на основании, уплотненном тяжелыми трамбовками на глубину 1,5 - 2,5 метра. Этот метод нельзя было использовать только при большой мощности просадочной толщи лессовых грунтов и при строительстве высотных (свыше 5-ти этажей) зданий и сооружений. Рациональными также являются фундаменты в вытрамбованных котлованах и свайные фундаменты из забивных призматических железобетонных свай длиной 7-9 метров.
Третий период в развитии фундаментостроения на лессовых просадочных грунтах Верхнего Приобья и г. Барнаула начинается с 1970 года и продолжается до настоящего времени.
В настоящее время большое внимание уделяется инженерно-геологическому районированию территорий Юго-Западной Сибири. Это - составление инженерно-геологических карт распространения лессовых пород [61]. Здесь представилась возможность создать региональные таблицы физико-механических свойств с использованием их при проектировании оснований и фундаментов. Такие таблицы были составлены для грунтов Верхнего Приобья естественного сложения и уплотненных трамбовками повышенного веса [59, 69]. Эти обобщения позволяют наиболее полно учесть и использовать особенности инженерно-геологических условий и разрабатывать другие более рациональные конструкции оснований и фундаментов.
В 80-х годах было предложено использование буронабивных свай с уширенной пятой, у которой по сравнению с призматической железобетонной сваей, несущая способность по материалу намного выше. Буронабивные сваи широко применялись в просадочных грунтах 1 и 2 типа (г. Барнаул - ТЭЦ-3; г. За-ринск - Коксохим).
В последнее время встали новые проблемы по эксплуатации фундаментов и оснований на лессовых просадочных грунтах. Практика свидетельствует о том, что ряд зданий и сооружений на лессовых просадочных грунтах претерпевает аварийное состояние.
Структурная прочность замоченных лессовых грунтов и ее оценка
Основными характеристиками сжимаемости грунтов являются модуль общей деформации, коэффициенты бокового давления и поперечного расширения грунтов. Это очень важные характеристики, особенно модуль общей деформации, без которых практически невозможно выполнить инженерные расчеты по деформации и уплотнению грунтов.
Деформируемость грунтов при приложении внешней нагрузки непосредственно связана с их структурной прочностью, которая представляет собой максимальное давление, до достижения которого грунт практически не сжимается. Исследования показывают, что за пределами структурной прочности величина модуля общей деформации слабых грунтов Ео не является постоянной величиной и существенно зависит от действующего давления Р. При увеличении интервала действующего давления увеличиваются величины модулей общей деформации [67]. При этом величина модуля общей деформации может изменяться больше чем в 4 раза.
Значительное влияние на величины характеристик сжимаемости оказывает методика проведения испытаний слабых грунтов. Опыты показывают, что при приложении вертикального давления на слабый грунт малыми ступенями величина коэффициента сжимаемости оказывается меньше. В тоже время величина структурной прочности слабых грунтов практически не зависит от величины ступеней вертикальных давлений, хотя испытание грунтов малыми ступенями позволяют более точно определить предел структурной прочности сжатия грунтов. Поэтому при определении достоверных характеристик сжимаемости грунтов необходимо исходить из конкретных условий строительства.
Если рассматривать влияние сроков испытания на величину структурной прочности сжатия, то она оказывается весьма устойчивой во времени [67]. Более того, для некоторых видов слабых грунтов, у которых структурная прочность сжатия определяется, в основном, цементационными связями, со временем она несколько увеличивается. Таким образом, и в этом случае природа структурной прочности обусловливает специфическую работу грунта при нагрузке, меньшей структурной прочности слабых грунтов.
Структурная прочность замоченных лессовых грунтов играет существенную роль при оценке сжимаемости грунтов. Природа структурной прочности грунтов очень сложна и обусловливается поверхностными молекулярными (ван-дер-ваальсовыми) силами притяжения и. цементационными связями. Ван-дер-ваальсовые силы действуют через тонкие прослойки воды в местах сцепления частиц, в результате чего на ранней стадии формирования образуются губчатые структуры с определенной прочностью. С течением времени под действием уплотнения прочность структур увеличивается. При этом происходит увеличение числа контактов между частицами, особенно в местах у ребер и углов частиц. С увеличением времени между частицами глинистых пород возникает сцепление упрочнения, которое обусловливается выпадением из поровой воды различных химических веществ, являющихся природным цементом. В конечном итоге структурные свойства глинистых грунтов зависят от минералогического состава грунта, физико-химических и биологических процессов, определяющих прочность цементационных связей и других факторов.
Также необходимо отметить тот факт, что по результатам многих исследователей [1, 2, 31, 51], в подавляющем большинстве случаев при длительных испытаниях штампами структурная прочность слабых замоченных грунтов получается либо равной, либо близкой к аналогичным результатам компрессионных испытаний.
Величина структурной прочности сжатия слабых водонасыщенных грунтов, кроме определения на основе штамповых или компрессионных испытаний, может быть определена по формуле.
Также структурную прочность замоченных лессовых грунтов можно определить по формуле, полученной в результате математической аппроксимации компрессионных кривых для лессовых влажных грунтов Приобского плато выведенной Г.И. Швецовым [92].
Нами величина структурной прочности определялась на основе компрессионных испытаний и для сравнения по формулам (2.8 и 2.9). Проведение испытаний проводилось согласно ГОСТ 23908-79 [20] путем нагружения образцов замоченных лессовых грунтов ступенями давления по 0,0025 МПа до начала сжатия. За начало сжатия принималась относительная деформация є превышающая 0,005,которая определялась по формуле.
Сопоставляя результаты определения структурной прочности по формулам (2.8) и (2.9) с экспериментальными, следует отметить, что определенные теоретическим путем величины Р ср несколько выше экспериментальных. Teiv не менее, структурную прочность замоченных лессовых грунтов можно рекомендовать определять по данным формулам, так как не наблюдается той несопоставимости, которая позволяет отвергнуть предложенные формулы. Особенно близки к экспериментальным результаты полученные по формуле (2.8).
Сравнивая значения структурной прочности лессовых замоченных грунтов с аналогичными результатами для маловлажных и влажных грунтов в исследуемом регионе, можно сделать вывод о том, что с увеличением влажности структурная прочность понижается и достигает минимального значения при полном их водонасыщении. Это согласуется с микроструктурными исследовании и подтверждает тот факт, что при замачивании происходит разрушение структурных связей, в основном за счет растворения неводостойких агрегатов.
Зависимости изменения деформационных и прочностных характеристик лессовых грунтов при замачивании
Для лессовых пород Верхнего Приобъя нами производились статистические обобщения модулей общей деформации, удельного сцепления и углов внутреннего трения супесей и суглинков, находящихся в водонасыщенном состоянии (Sr 0,8). Компрессионные испытания обрабатывались по методике, позволяющей приблизить величины модулей деформации к результатам штамповых испытаний. С этой целью модули общей деформации определяли в диапазоне напряжений 0,1-0,2 МПа, а величина 3 принималась с учетом напряженного и физического состояния грунта по влажности [66]. Результаты компрессионных испытаний лессовых грунтов при полном водонасыщении приведены в таблицах 3.3 и 3.4.
Как свидетельствуют исследования ряда авторов [44, 65] величина модуля общей деформации лессовых грунтов в пределах региона зависит в основном от вида грунта, коэффициента пористости, влажности и действующих напряжений. Статистическое обобщение величин модулей общей деформации производилось с учетом указанных факторов.
В общей сложности для статистического обобщения было отобрано 152 и 97 значений модулей общей деформации соответственно замоченных лессовых суглинков и супесей при различных коэффициентах пористости. Статистическое обобщение производилось отысканием уравнений регрессий на ЭВМ при помощи программы "Microcal Oriqin. Version: 3.5" Microcal Software. Inc. Результаты расчетов по программе приведены на рис. 3.4 и 3.5.
Величины коэффициентов корреляции оказались равными соответственно 0,935 и 0,933, что свидетельствует о высокой тесноте связи. Но при этом возникает вопрос: с какой надежностью вычисляется само-значение коэффициента корреляции и при каких условиях можно считать связь существующей. Возникает, таким образом, необходимость оценки надежности коэффициента корреляции.
При числе испытаний п 50 рекомендуется для среднего квадратического отклонения коэффициента корреляции принять следующую зависимость [23].
В качестве примера приведен расчет оценки надежности определения коэффициента корреляции для корреляционной зависимости между коэффициентом пористости и модулем общей деформации лессового замоченного суглинка.
Так как 0,230 0,904, линейную корреляцию можно считать установленной. Подобным образом оценивалась точность коэффициента корреляции в корреляционных зависимостях между коэффициентом пористости и модулем общей деформации замоченной лессовой супеси.
Для статистического обобщения прочностных характеристик был произведен отбор значений углов внутреннего трения и удельного сцепления замоченных лессовых пород. Для этого обрабатывались результаты сдвиговых испытаний в лаборатории кафедры «Основания, фундаменты, инженерная геология и геодезия» АлтГТУ по методике консолидированного сдвига. Было обработано 87 сдвиговых испытаний.
Расчет характеристик производился согласно ГОСТ 12248-78 [18] при помощи ЭВМ по программе "Sdvig", входящей в комплекс автоматизированной системы для инженерно-строительных изысканий типа АСИС-18/4. Результаты сдвиговых испытаний приведены в таблицах 3.5 и 3.6.
В основу статистического обобщения прочностных характеристик было положено отыскание корреляционной зависимости между величинами удельного сцепления с, углов внутреннего трения ф и коэффициента пористости е как обусловливающей наиболее высокую тесноту связи исследуемых суглинков и супесей. Статистическое обобщение проводилось также по программе "Microcal Origin. Version: 3.5 Microcal Software. Inc."
Результаты расчетов по программе приведены на рис. 3.6 - 3.9.
Полученные уравнения линейной регрессии для вычисления удельного сцепления с и угла внутреннего трения ф замоченных лессовых грунтов сведены в таблице 3.7.
В качестве примера приведен расчет надежности определения коэффициента корреляции для корреляционной зависимости между удельным сцеплением и коэффициентом пористости замоченного лессового суглинка. При вычислениях коэффициент корреляции оказался равным г = -0,965 при п = 47. Для оценки надежности применим критерий Фишера Z. Так как нижний предел г в выражении (3.18) больше rm;n(0,552 0,376), следовательно линейная корреляция установлена.
Аналогично оценивалась точность коэффициента корреляции в корреляционных зависимостях между коэффициентом пористости и удельным сцеплением замоченной супеси, а также в корреляционных зависимостях между коэффициентом пористости и углом внутреннего трения замоченных лессовых суглинков и супесей.
В целом для замоченных лессовых грунтов г. Барнаула получены корреляционные зависимости с высокими коэффициентами корреляции (0,933-0,966), что свидетельствует о правильности выбора показателей физико-механических свойств лессовых грунтов в качестве переменных уравнений регрессии.
В связи с этим можно сделать вывод о том, что определяемые по корреляционным зависимостям деформационные и прочностные характеристики можно рассматривать как достоверные величины и, следовательно, их можно использовать для составления региональной таблицы характеристик замоченных лессовых пород, имеющих.наибольшее распространение на территории Верхнего Приобья и в частности в г. Барнауле.
Анализ работы штампов-фундаментов
Анализ данных о строительстве и эксплуатации сооружений на лессовых грунтах показывает, что в настоящее время деформации сооружений часто происходят в результате больших и неравномерных осадков фундаментов. Одна из причин таких аварий - отсутствие достаточно достоверных методов расчета осадок фундаментов на лессовых и других сильносжимаемых глинистых грунтах [71, 72]. Данные о напряженно деформируемом состоянии грунтового основания, сложенного слабыми замоченными лессовыми грунтами под подошвой фундаментов и в глубине грунтового массива, весьма противоречивы. Специальные комплексные исследования в натурных условиях для решения этого вопроса в нашем регионе не проводились.
Для установления фактического напряженно-деформируемого состояния лессовых грунтов в основании штампов-фундаментов и предела применимости теории линейно-деформируемой среды выполнялись на описанной ниже экспериментальной площадке. Особое внимание при проведении полевых исследований уделялось методике проведения штамповых испытаний, выбору конструкций измерительных приборов, разработке оборудования для нагружения штампов, исследованию инженерно-геологических условий площадок, а также полевым и лабораторным исследованиям физико-механических свойств лессовых грунтов.
Экспериментальная площадка, размером 5 х 5 м находилась в Научном городке г. Барнаула на склоне реки Ляпиха, на расстоянии 100-150 м от опытной площадки, на которой проводилось замачивание котлована (п. 4.1 настоящей главы). Предварительно на площадке был снят верхний слой гумусирован-ного суглинка на глубину 0,7 м. Для изучения физико-механических свойств грунта на площадке были пройдены шурфы глубиной 3,5 м, из которых отбирались монолиты. Далее, до глубины 7 м, обрбразцы груа отбирались при помощи ручного бура и грунтоноса. Физико-механические характеристики грунта определялись в лабораторных условиях по стандартным методикам и приведены в табл. 4.1.
Все экспериментальные натурные испытания по исследованию распределения напряжений и перемещений в грунтовом основании проводились жестким квадратным металлическим штампом площадью 10000см2. Для нагружения штампа использовался подъемный кран на базе автомобиля МАЗ-500А. Осадки штампа определялись геометрическим нивелированием восьми геодезических марок, приваренных по углам штампа.
Напряжения в грунте измерялись тензометрическими датчиками давления (мессдозами) с гидравлическим преобразователем конструкции ЦНИИСКа типа ПДП-70/11, далее ПД, (автор Д.С. Баранов) с предельным давлением от 0,3 до 0,45 МПа (рис. 4.7).
Принцип действия ПД основан на изменении омического сопротивления тензорезисторов при их деформации от приложенного к измерительной мембране давления. ПД представляет собой круглый диск (рис. 4.8), состоящий из корпуса с измерительной мембраной (2) и приемного элемента (1). Плотность между корпусом и приемным элементом заполнена жидкостью (12), выполняющей роль гидравлического мультипликатора, для передачи воспринимаемого переменным элементом давления на измерительную мембрану.
Деформация мембраны и связанных с ней тензорезисторов (10), соединенных в полумостовую схему, регистрируется измерительным прибором, к которому подключается ПД при помощи кабеля (13).
Предварительно все мессдозы исследовались в специальном тарировоч-ном устройстве, по результатам которого были построены тарировочные графики. Пример такого графика, для мессдозы № 286 с диапазоном измеряемых давлений от 0 до 0,4 МПа, показан на рис. 4.9. Аналогичные графики были получены для всех преобразователей давления, задействованных в эксперименте. После тарировки производилась проверка мессдоз на герметичность в специальном баке.
Для фиксирования и обработки показаний мессдоз при изменении напряжений в грунте под штампом-фундаментом использовался комплект автоматизированной цифровой электротензометрической аппаратуры ЦТК-1, разработанной в ЦНИИСКе. Тензометрическая аппаратура конструкции ЦТК-1 (Рис. 4.10) состоит из электронно-автоматического измерителя деформаций со стрелочным и цифровым выходом АИ-3 (1), автоматического 100-позиционного переключателя типа АП-3 (2), блока управления и питания БУП (3), пульта управления (4) и распределительных (распаячных) коробок. С помощью распредели-телъно-распаячных коробок тензорезисторные датчики давления (мессдозы) подключаются к разъемам автоматического переключателя. Таким образом, подготовленные датчики давления могут быть подсоединены к измерителю ЦТК-1 через распаячные коробки и автоматический переключатель АП-3.
Аналоговая система АИ-3 обрабатывает соответствующие сигналы, полученные от датчиков давления, которые с помощью цифратора преобразуются в дискретную форму и в виде трехзначного числа выводятся на цифровое табло.
Исследования грунтового основания проводилось по следующей методике. В центре площадки устанавливался металлический штамп (рис. 4.11). До начала испытаний, для исследования размеров деформируемой зоны грунта под штампом, а также степени деформируемости грунта в отдельных горизонтальных слоях в пределах деформируемой зоны, под штампом закладывались специальные индикаторы. Для этого, в вертикальной плоскости, проходящей через середину штампа, пробуривались в горизонтальном положении шпуры длиной 3 метра на глубине 0,5 м; 1 м; 1,5 м; 2 м и 2,5 м от подошвы штампа. В эти шпуры закладывались индикаторы, представляющие собой стержни диаметром 10 мм и длиной 40 мм, образовывавшие сплошные горизонтальные нити. Для сохранения горизонтального направления при бурении шпуров было применено фиксирующее устройство. Устройство шпуров и укладка индикаторов производилась из шурфа, отрытого на расстоянии 1,5 м от центра штампа.
Измерение вертикальных напряжений в основании производилось по центральной оси штампа и под его краями. При укладке датчиков давления в основу был положен принцип вдавливания из шурфа, отрытого рядом с местом установки штампа. Для этого, на стенке шурфа наносилась разбивочная сетка, по которой ручным буром пробуривались горизонтальные скважины диаметром 5-6 см (рис. 4.12). В скважинах при помощи специальной металлической лопатки, размеры которой на 2 мм меньше размеров мессдоз, проходились направляющие отверстия, обеспечивающие горизонтальное положение установки мессдоз. Глубина проходки не доходила до проектного местонахождения мессдоз на 10-15 см. Затем, в скважины помещались мессдозы: и при помощи специального приспособления вдавливались на необходимую глубину. После этого скважины заполнялись просеянным грунтом и уплотнялись специальной трамбовкой, прикрепленной к штанге, до необходимой плотности. Достижение необходимой плотности было предварительно определено опытным путем. Всего в грунтовое основание было уложено пятнадцать датчиков давления: пять по центральной вертикали и десять под краями штампа через 0,5 м по глубине, считая от подошвы штампа (рис. 4.13).
Чувствительность мессдоз зависела от толщины мембраны, поэтому наиболее чувствительные мессдозы помещались в те точки основания, в которые ожидались наименьшие напряжения. Точность измерения напряжений составляла 10-40 гс/см2.
После установки индикаторов, мессдоз и нивелировки угловых геодезических марок опытная площадка была подвержена замачиванию, которое длилось 1 месяц. Для полного водонасыщения поверхность площадки до начала замачивания засыпалась песком толщиной 5-7 см и было пробурено 16 скважин диаметром 70 мм и глубиной 3 м, которые также заполнялись песком. Вода подавалась шлангом под небольшим напором на протяжении всего периода проведения эксперимента. Всего было использовано для замачивания 2300 м3воды.
Для наблюдения за оседанием поверхности дна котлована площадки во время нагружения штампа на поверхности было установлено 20 поверхностных марок, которые также постоянно наблюдались методами геометрического нивелирования.
Поверхностные марки располагались по диагоналям и осям симметрии площадки на расстоянии 1м друг от друга. Схема опытной площадки с указанием расположения поверхностных марок и штампа показана на рис. 4.14.
После полного водонасыщения грунтового основания штамп последовательно нагружали таким образом, чтобы среднее давление под его подошвой увеличивалось ступенями примерно по 0,01 МПа. Нагрузка создавалась при помощи железобетонных блоков (рис. 4.15). После приложения каждой ступени нагрузки измерялись напряжения в грунтовом основании, а также измеряли осадку штампа и перемещения, поверхностных марок. Каждая последующая ступень нагрузки прикладывалась после достижения условной стабилизации осадки штампа под действием предыдущей нагрузки. В качестве критерия ста билизации принималась скорость осадки штампа равная 2 мм за два дня. Максимальное давление под подошвой штампа составило 0,281 МПа.
Геодезические наблюдения не позволили зафиксировать смещения поверхностных марок, что свидетельствует об отсутствии деформационной воронки вокруг опытного штампа. Деформации грунта происходят лишь под самим штампом. Это напоминает работу грунтового основания по модели Винклера.
По модели Винклера при вдавливании штампа пропорционально среднему удельному давлению возникают упругие деформации, которые не распространяются за пределами нагруженного участка. Отличие полученных данных в эксперименте от модели Винклера заключается в том, что в нашем случае помимо упругих присутствуют остаточные деформации.
