Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I Состояние вопроса и задачи исследования
1.1. Актуальность обеспечения стабильности дорожных насыпей на слабых грунтах 8
1.2. Способы сооружения земляного полотна автомобильных дорог на слабых основаниях 13
1.3. Струйная технология закрепления слабых грунтов 22
1.4. Прочностные и деформационные свойства грунтов, закрепленных цементными растворами по струйной технологии 32
1.5. Расчет несущей способности грунтоцементных свай 38
ГЛАВА II Теоретический анализ влияния грунтоцементных свай на деформируемость слабых грунтов в межсвайном пространстве .
Введение 48
2.1. Оценка влияния на НДС слабого основания грунтоцементных свай-стоек 49
2.2. Учет собственного веса слабого грунта в околосвайном пространстве 70
2.3. Учет взаимного влияния свай на деформируемость слабого грунта 73
2.4. Вывод глава 77
ГЛАВА III Численное моделирование ндс слабого основания с грунтоцементными сваями и сравненительный его анализ .
3.1. Теоретические основы метода конечных элементов (МКЭ) 78
3.1.1. [К0]: Матрица жесткости системы элементов скелета 79
3.1.2. Плоские элементы метода МКЭ 83
3.1.3. (5c(t)}: Вектор узловых перемещений системы элементов 85
3.1.4. [Cc] 86
3.1.5. (pc(t)} : Вектор поровых давлений системы элементов 87
3.1.6. {Fc} :'Вектор заданных сил (внешних сил) 87
3.2. Последовательность операций при использовании МКЭ 87
3.3. Особенности применения программы "PLAXIS" для описания НДС слабых оснований 88
3.3.1. Назначение и возможности пакета программ 88
3.3.2. Общие вопросы моделирования и метод разработки Plaxis 90
3.3.3 .Ввода 93
3.3.4. Расчёты 97
3.3.5. Полученные результаты 99
3.4. Осадка слабого грунта в окрестностях одиночной грунтоцементной сваи 100
3.5. Осадка поверхности слабого грунта между грунтоцементными сваями 106
3.6. Особенности напряженно-деформированного состояния (НДС) слоя насыпного грунта над грунтоцементными сваями 114
3.7. Использование результатов исследований для прогноза осадок реального объекта дорожного строительства 125
Рекомендации по применению грунтоцементных свай для усиления несущей способности слабых оснований дорожных насыпей 137
Общие выводы 139
Список использованной литературы 142
- Прочностные и деформационные свойства грунтов, закрепленных цементными растворами по струйной технологии
- Учет собственного веса слабого грунта в околосвайном пространстве
- [К0]: Матрица жесткости системы элементов скелета
- Осадка слабого грунта в окрестностях одиночной грунтоцементной сваи
Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы за рубежом и в России значительное развитие в гражданском и транспортном строительстве получает технология струйной цементации (jet-grouting) слабых оснований, которая отличается высокой эффективностью, скоростью сооружения грунтоцементных конструкций в сложных инженерно-геологических условиях. Струйная цементация грунтов (jet-grouting) представляет собой метод закрепления грунтов, основанный на одновременном разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора. В результате струйной цементации в грунте образуются цилиндрические колонны-сваи диаметром до 2000 мм. Грунтоцементные сваи по своей структуре имеют значительное сходство с буронабивными сваями, что позволяет при проектировании свайных фундаментов использовать СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Однако при использовании грунтоцементных свай для усиления слабых оснований в дорожном строительстве определение несущей способности грунтоцементных свай по приведенными критериям является недостаточными, т.к. не позволяет оценить характер работы насыпного и слабого грунта в межсвайном пространстве в зависимости от их прочностных характеристик и параметров свайной конструкции.
Вместе с тем проблема расширения спектра технологических и конструктивных мер по увеличению несущей способности слабых оснований приобретает особую актуальность в случаях реконструкции участков автомобильных дорог, расположенных на слабых основаниях, когда требуется повысить капитальность дорожных одежд и жесткость дорожной конструкции в целом.
Цель и задачи исследований.
В этой связи целью диссертационной работы является разработка теоретических и методических основ прогноза степени увеличения общей несущей способности слабых оснований дорожных насыпей за счет устройства вертикальных грунтоцементных свай.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследований.
Обобщить накопленный опыт отечественного и зарубежного транспортного строительства в области обеспечения стабильности дорожных конструкций на слабых грунтах.
Рассмотреть и проанализировать основные особенности использования струйной технологии в гражданском и транспортном строительстве.
Разработать теоретические основы оценки степени изменения деформационных свойств слабых оснований, усиленных грунтоцементными сваями.
Выявить основанные закономерности работы слабых грунтов в межсвайном пространстве, а также слоя насыпных грунтов на основаниях, усиленных грунтоцементными сваями.
Методами математического моделирования (МКЭ) провести изучение особенностей НДС слабых оснований дорожных насыпей, усиленных грунтоцементными сваями, и сопоставить полученные результаты с теоретическими предпосылками работы грунтовых свай-дрен.
Использовать результаты исследований для прогноза осадок слабого основания на реальном транспортном объекте и разработать рекомендации по совершенствованию существующей методики применения грунтоцементных свай в дорожном строительстве.
Методика исследований.
Для решения поставленных задач аналитически и на основе использования программы «Plaxis», реализующая метод конечных элементов (МКЭ), изучены особенности формировании напряженно–деформированного состояния (НДС) слоя насыпного грунта и элемента грунтовой толщи слабого основания, моделирующего условия работы слабого грунта в зоне действия грунтоцементной сваи.
Научная новизна работы:
на базе решений Миндлина-Лапшина, получены расчетные зависимости, позволяющие произвести аналитическую оценку характера влияния бокового трения на величину НДС слабого грунта в окрестностях одиночной грунтоцементной сваи и в межсвайной зоне;
установлено, что силы трения, возникающие на контакте боковая поверхность грунтоцементной сваи-слабый грунт, существенно уменьшают величину сжимающих напряжений, действующих в слабом грунте вблизи одиночной грунтоцементной сваи или в межсвайном пространстве при наличии группы свай;
установлено, что закономерности формирования компонентов напряженно-деформированного состояния (НДС) слабых оснований дорожных насыпей при наличии грунтоцементных свай отличаются от аналогичных условий формирования НДС в случае применения грунтовых свай-дрен;
получены расчетные зависимости, позволяющие обобщенно определить возможную степень уменьшения прогнозируемой осадки слабого основания в целом за счет его усиления грунтоцементными сваями и роста его модуля деформации;
методами численного анализа (МКЭ) установлено, что условия формирования НДС толщи насыпных грунтов, перекрывающих свайное основание, несколько отличаются от условий применения для этой цели свай-дрен и из-за повышенной своей жесткости требуют более мощных слоев насыпного грунта для исключения его неравномерных осадок;
установлено, что эффективность использования грунтовых свай в качестве мероприятия по повышению несущей способности слабых оснований зависит от прочностных параметров грунтов основания и степени насыщения его грунтоцементными сваями.
Практическая ценность работы: состоит в дальнейшем совершенствовании методических основ проектирования дорожных конструкций, сооружаемых в сложных инженерно-геологических условиях, позволяющих более обосновано использовать грунтоцементные сваи в качестве конструктивно-технологического мероприятия, направленного на увеличение несущей способности земляного полотна на слабых основаниях.
Достоверность полученных результатов обоснована:
строгостью исходных предпосылок и применяемых методов исследований, базирующихся на известных положениях механики грунтов, и строительной механики;
сопоставлением результатов теоретического анализа с результатами численного моделирования с использованием МКЭ;
квалифицированным использованием известной лицензионной программы Плаксис (software Plaxis version 8.2).
На защиту выносятся:
результаты теоретического анализа влияния на повышение несущей способности слабого основания грунтоцементных свай;
результаты аналитических и численных исследований на математических моделях особенностей НДС слоя насыпного грунта и элемента слабого основания с учетом присутствия грунтоцементных свай;
результаты сравнения полученных результатов с результатами численного моделирования по МКЭ;
прогноз осадок насыпи на слабом основании реального объекта и рекомендации по практическому учету полученных результатов при проектировании и строительстве автомобильных дорог на слабых основаниях.
Апробация работы и публикации.
Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались автором на научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ (ГТУ) в 2010г. По материалам диссертации опубликованы 3 печатные работы.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав и общих выводов. Основной текст диссертации содержит 146 стр. печатного текста, 109 рисунков и 16 таблиц. Библиография состоит из 70 наименований использованных литературных источников.
Прочностные и деформационные свойства грунтов, закрепленных цементными растворами по струйной технологии
Учитывая, что струйная технология в настоящее время широко применяется в фундаментостроении, большой практический интерес, особенно для расчетов геотехнических конструкции, представляет вопрос, связанный с реальными периметрами прочности укрепленных грунтов, которые получаются в результате применения этой технологии.
Этот вопрос подробно был проанализирован С.Г. Боговым [5], обобщившего в известной мере работы, выполненных вообще в области укрепленных грунтов В. М. Безруком [41], Л. М. Гончаровой [ 11 ], Б.А. Ржаницыным , П.А. Ребиндером и другими.
При выполнении работ по струйному закреплению практически всех типов грунтов применяется [5] одна из трех технологических схем устройства конструкций в грунтах: однокомпонентная, предусматривающая размыв грунта струей твердеющего раствора (цементного, глинистого, глиноцементного) давлением порядка 70МПа; двухкомпонентная, в которой размыв грунта осуществляется струей твердеющего раствора под защитой струи воздуха; трехкомпонентная схема, заключающаяся в размыве грунта струей воды под защитой струи воздуха, и заполнение размытой полости твердеющим цементно-песчаным раствором. однокомпенентная технология; 2- двухкомпонентная технология; 3- трехкомпонентная технология. Для закрепления песчаных грунтов хорошо зарекомендовала себя однокомпонентная технологическая схема, когда размыв грунта осуществляется цементным раствором. Для устройства грунтоцементных конструкций в глинистых грунтах за рубежом применяют, как правило, трехкомпонентную схему. При трехкомпонентной технологии твердеющий цементно-песчаный раствор подается по специальному каналу монитора в предварительно размываемую скважину. При этом может быть произведено практически полное замещение природного грунта цементно-песчаным раствором. Трехкомпонентная технологическая схема существенно сложнее в техническом исполнении. Примечание одно- или двух-л компонентной технологий снижает возможность регулирования прочностных свойств грунтоцемента в условиях пылевато-глинистых грунтов, но не требует для реализации сложного оборудования ( рис 1.10). В этом случае увеличение прочностных и деформационных характеристики получаемого материала возможно путем снижения водоцементного отношения цементного раствора, увеличения активности и дисперсности вяжущего материала и введением в раствор специальных химических добавок (рис 1.11).Для снижения интенсивности перехода частиц размываемого глинистого грунта в цементный раствор и повышения прочности цементного камня, могут применяться ингибирующие добавки, снижающие размокаемость и диспергирование глинистых грунтов в результате уменьшения поверхностной гидратации за счет замены катионов обменного комплекса на менее гидратирующие, уменьшения межплоскостной гидратации и других. В качестве ингибирующих добавок могут быть применены нейтральные соли одновалентных КС1, NaCl, двухвалентных CaSC 4, CaCl и трехвалентных A12(SC)4)3, А1С13, металлов или их силикаты, гидроокиси, а также кремнеорганические соединения. Широко применяемой ингибирующей добавкой является силикат натрия Na2Si03. В большинстве публикации [48] по струйной технологии указывается, что введение специальных добавок в инъекционные цементные растворы повышают прочностные свойства цементного камня. Влияние химических добавок на прочностные свойства цементного камня определялось на цементных растворах различных водоцементных соотношений с добавками: жидкого стекла Na2Si02, хлористого кальция СаС12 и суперпластификатора СЗ. Типичные значения прочности, которые могут быть достигнуты в различных грунтах [46,49], приведены в таблице 1.5 при использовании размывающего раствора на основе портландцемента с маркой МЗ00-400. Основными факторами, от которых зависит прочность получаемого ґрунтоцементного камня, являются содержание цемента в композиии "цемент - грунт" и водотвердое В/Т отношение в смеси. Прочность повышается при увеличении содержания цемента в грунтоцементной композиции и при снижении водотердого отношения в смеси. Такой важный параметр, как водоцементное отношение В/Ц раствора в смеси, в реальных условиях производства работ по закреплению грунтов с использованием одно или двухкомпонентной струйной технологии пока трудно использовать из-за невозможности определения количества воды, связываемой суглинком. Важно отметить, что изменение значений В/Ц в разных составах имеет такую же закономерность, как и изменение значений В/Т.
При устройстве свай в обводненных пылевато-глинистых грунтах для получения гарантированной прочности материала потребуется повышенный расход цемента. В таких случаях должны применяться цементные растворы, имеющие низкие В/Ц. При устройстве свай с использованием раствора с тем же В/Ц, но в супесчаных и песчаных грунтах, прочность цементогрунта оказывается существенно выше. Значительный интерес представляют результаты [28] исследований прочностных свойств грунтоцемента в натурных условиях. Так, на площадке с помощью струйной технологии были устроены грунтоцементные сваи. Сваи были испытаны статической нагрузкой по ГОСТ 5686-94 [7], и был проведен комплекс работ по определению прочности сформированного ґрунтоцементного материала. На данной площадке размыву подвергался водонасыщенный пылеватый песок в интервале глубин 2-5м от дневной поверхности. Пылеватый песок размывался по двухкомпонентной технологической схеме струей цементного раствора с добавкой суперпластификатора СЗ. Прочность грунтоцемента изготовленных свай определялась отбором смеси из размытой скважины с глубины 2,5-Зм герметически закрываемым батометром в инвентарные металлические формы размером 7,07x7,07x7,07см. В таблицах 6 и 7 приведены значения прочности цементного камня исходного раствора и прочность полученного ґрунтоцементного материала.
Учет собственного веса слабого грунта в околосвайном пространстве
Следует иметь в виду, что в формулах (2.20)-(2.23) величина L/D означает отношение расстояния между осями соседних свай к их диаметру. При этом величина этого соотношения не может быть равно или меньше единицы, т.е. всегда должно быть, чтобы L/D 1.0, т.к. при L= D сваи плотно прилегают к друг другу, чего в реальной конструкции быть не может.
В условиях (см.п.2.1) численного примера (Ъсл= 8,0 м; модуль слабого грунта Е0 = 5 МПа; внешняя нагрузка Ро = 1,0 МПа; диаметр сваи D = 0,6 м; угол трения слабого грунта q w = 10; общее сцепление Cw =0,03 МПа) функции (2.21 и 2.27) имеют следующий вид- рис 2.28-2.29. Из их анализа, в частности следует, что учет фактора взаимного влияния свай друг на друга существенно сказывается на степени эффективности грунтоцементных свай.
Предложена расчетная схема работы грунтоцементной сваи в слое слабого грунта, согласно которой на его НДС основное влияние оказывают силы трения, возникающие на контакте боковой поверхности сваи и слабого грунта. За счет действия этих сил происходит существенное изменение в зоне, окружающей сваю, тензора напряжений и снижение интенсивности вертикальных сжимающих напряжений, возникающих от внешней нагрузки. 2. На базе решений Миндлина-Лапшина получены расчетные аналитические зависимости, позволяющие оценить величину прогнозируемых абсолютных и относительных величин осадки и модуля деформации слабого грунтового основания в случае его усиления грунтоцементными сваями. 3. Используя полученные формулы, подробно исследованы функциональные зависимости прогнозируемых величин абсолютных и относительных осадок и модулей деформации слабых оснований от диаметра грунтоцементных свай и их взаимной удаленности, а также от прочностных характеристик (угол внутреннего трения и сцепление) слабых грунтов. 4. Установлено, что наиболее сильное влияние прочностные характеристики слабого грунта оказывают на величину осадки слабого основания и его модуль деформации при значении отношения «расстояние между осями свай к диаметру свай» L/D= 2. Увеличение этого параметра до L/D = 6-НО уже в меньшей степени влияет на относительную осадку при изменении угла внутреннего трения cpw . 5. При постоянных значениях угла трения (cpw = const) слабого грунта влияние общего структурного сцепление Cw слабого грунта на изменение абсолютных и относительных значений осадок и модуля деформации слабого грунта носит менее выраженный характер. Полученные ранее зависимости, позволяющие теоретическим путем оценить влияние грунтоцементных свай на характер изменения осредненнои осадки слабых оснований дорожных насыпей, а также позволяющих рассчитать степень увеличения общего модуля их деформации, требует, вместе с тем, определенной экспериментальной проверки тем или иным способом. Одним из наиболее эффективных, как нам представляется, является метод численного моделирования, в основе которого лежит, в частности, метод конечных элементов (МКЭ), на характеристике которого и его сущности мы кратко остановимся. Метод конечных элементов (МКЭ) стали применять для решения линейных упругих задач в 60-е годы. Этот метод получил дальнейшее развитие в огромном количестве работ, сфера его применения распространилась далеко за пределы теории сооружений-. Метод конечных элементов относится к методу дискретного анализа. МКЭ базируется на физической дискретизации рассматриваемого домена. Вместо элементов дифференцировано малых размеров основу всех исследований составляет часть домена конечных размеров - под-домен или конечный элемент. По этой причине основные уравнения, с помощью которых описывается состояние в отдельных элементах, являются обычными алгебраическими вместо дифференциальных или интегральных. Сущность аппроксимации сплошной среды по МКЭ состоит в следующем: - рассматриваемый домен сплошной среды с помощью воображаемых или поверхностей делится на определенное число под-доменов конечных размеров. Отдельные под-домены называются конечными элементами, и их семейство со всего домена - системой или сеткой конечных элементов; - предполагается, что конечные элементы соединяются между собой в конечном числе точек, которые находятся на контуре элемента и называются узловыми точками или узлами; - состояние в каждом элементе (например, поле перемещения, деформа-ции, напряжения, напора) рассматривается с помощью интерполяционных функций и конечного числа параметров в узлах, представляющих основные неизвестные величины в МКЭ; - для анализа и расчета системы конечных элементов действительны все принципы и способы, действующие в классической дискретной системе.
[К0]: Матрица жесткости системы элементов скелета
Программа PLAXIS создана как практическое средство расчета для инженеров-геотехников, которые необязательно являются специалистами в методах численного анализа.
Расчетный комплекс PLAXIS предназначен для решения сложных геотехнических задач на этапах строительства, эксплуатации и реконструкции сооружения.
Программа находит применение во всех видах традиционной геотехнической инженерии: она используется при проектировании дамб и водохранилищ, сооружении фундаментов и оснований, насыпей, котлованов и подпорных стенок, укреплении откосов, расширении дорог, перемещении плотин, решении вопросов инфильтрации (просачивания), проектировании тоннелей, проходческих щитов, станций метро. Создание расчетных схем в режиме черчения cad с учетом неоднородности строения грунтового основания, геометрии сооружения, действующих нагрузок и граничных условий. Выполнение автоматической разбивки расчетной области на конечные элементы высокого порядка (6- или 15-узловые треугольные элементы) с возможностью общего и локального измельчения сетки. Моделирование этапо.в строительства, темпов возведения, условий работы конструкции и грунтового основания. Моделирование строительных конструкций набором готовых специальных элементов: плитных элементов для моделирования гибких плоских конструкций; стержневых элементов для моделирования анкеров, распорок, стоек, раскосов; элементов обделки туннелей кругового и некругового сечения; тонких плоских элементов для моделирования геотекстиля, геосеток. Моделирование грунтов с применением моделей, апробированных в современных геотехнических расчетах (упругопластическая модель Кулона-Мора, модель слабого грунта типа Cam-Clay, реологическая модель с учетом ползучести грунта, упругопластическая модель упрочняющегося грунта, упругопластическая модель анизотропного скального грунта). Создание оперативных баз данных по физико-механическим характеристикам грунтов и конструкционных материалов, использованных в проектах. Расчет напряжений и деформаций в элементах системы «основание-фундамент-сооружение» . Расчет начального напряженного состояния грунтового массива с учетом процесса его формирования. Расчет несущей способности грунтовых оснований и устойчивости грунтовых сооружений (плотин, насыпей). Расчет избыточного порового давления в процессе консолидации водонасыщенных глинистых грунтов. Расчет напорной и безнапорной фильтрации при установившемся и неустановившемся режиме. Оперативный визуальный анализ развития напряженного и деформированного состояний в любом элементе расчетной схемы (конструкция, грунт) на любом этапе расчетов с помощью графических материалов (таблицы, эпюры, изолинии, графики, анимационное представление). Дополнительные модули Plaxis Dynamics - анализ воздействия на грунты вибраций, причиной которых служат забивка свай, дорожное движение, землетрясение и т.д. Plaxis 3D tunnel - трехмерный анализ деформаций и устойчивости при проектиро-вании тоннелей, сооружаемых как щитовым способом, так и с использованием тоннельной оболочки. Plaxflow - фильтрационный расчет насыщенных и не насыщенных водой грунтовых массивов в условиях плоской задачи методом конечных элементов. Plaxis 3D Foundation - анализ напряженно-деформированного состояния системы «основание-фундамент-сооружение» в условиях трехмерной (пространственной) задачи. Общие вопросы моделирования и метод разработки PLAXIS Для каждого нового проекта, подвергающегося анализу, важно в первую очередь создать геометрическую модель. Геометрическая модель -это представление реальной задачи, и она состоит из точек, линий и кластеров. Геометрическая модель должна включать типовое разделение подстилающих грунтов по отдельным слоям, структурным объектам, этапам строительства и нагрузкам. Модель должна быть достаточно крупномасштабной, с тем чтобы границы не влияли на результаты исследования проблемы. Ниже приводится подробное описание трех типов элементов геометрической модели.
Точки: точки образуют начало и конец линий. Точки также могут использоваться для установки анкеров, сосредоточенных усилий, закрепления точек и для локального измельчения сетки конечных элементов.
Линии: линии используются для определения физических границ геометрии, границ модели и разрыва в геометрии, напр., шпунтовых стенок, разделения отдельных слоев грунта или этапов строительства. Линия может иметь различные функции или свойства. Кластеры: это участки, полностью замкнутые линиями. PLAXIS автоматически распознает кластеры на основе введения геометрических линий. В пределах одного кластера свойства грунтов однородны. Следовательно, кластеры могут рассматриваться как часть слоев грунта. Действия, выполняемые на кластерах, применяются ко всем элементам кластера. После создания геометрической модели автоматически может быть создана модель конечных элементов с учетом состава кластеров и линий на геометрической модели.
Осадка слабого грунта в окрестностях одиночной грунтоцементной сваи
Внешняя статическая нагрузка Ро в том и другом случае равнялась 100кН/м . Анализируя результаты этого моделирования (рис.3.40-3.41), можно отметить, что в насыпном слое, расположенным над грунтоцементнои сваей (рис.3.40а), также как и над сваей-дреной (рис.3.41а) наблюдается зона концентрации касательных напряжений. Причем, размеры ее оказываются несколько больше, нежели в случае расположения насыпного слоя над сваей-дреной. Однако, переход к точкам пластичности (рис.3.406-3.416) показывает, что в обоих случаях в насыпном грунте над оголовками грунтовых свай формируется клин пластичности одинакового объема. Кроме того, нельзя не заметить, что точки пластичности захватывают и оголовок грунтоцементнои сваи на глубину не более 1,0D (рис.3.406), тогда как эти точки распространяются на всю глубину сваи-дрены, свидетельствуя о принципиально разном характере работы и взаимодействии с окружающим слабым грунтом жесткой грунтоцементнои сваи и "мягкой", податливой сваи-дрены. Вместе с тем, полученный характер деформирования поверхности слабого грунта на контакте с насыпным слоем применительно к выбранным условиям численного моделирования для случая грунтоцементнои сваи и сваи-дрены оказывается достаточно близким (рис.3.42). При этом минимальное значение (6%) относительной осадки приходится на деформацию грунтоцементнои сваи (0%) и сваи-дрены (6%), а максимальное (45-47%) - на краевые зоны блока модели. Но при этом фиксируется существенная разница в характере нарастания средних относительных нормальных напряжений в слабом грунте по мере приближения от края модели к грунтовой свае (рис.3.43). Отчетливо видно, что эти напряжения для свай-дрен оказываются выше, т.к. песчаная свая из-за своей податливости под действием вертикальных напряжений дополнительно обжимает слабый грунт в межсвайной зоне, увеличивая горизонтальные напряжения. В случае грунтоцементнои сваи незначительный (0,6%) рост средних нормальных напряжений можно объяснить общим ростом внешней нагрузки, воспринимаемой жесткой слабодеформируемой грунтоцементнои сваей.
Характер изменения относительного максимального касательного напряжения в зависимости от удаленности от грунтоцементнои свай и сваи дрены. » С этими рассуждениями согласуется и характер нарастания относительных максимальных касательных напряжений (рис.3.43). В случае свай-дрен они оказываются меньше, т. к. эллипсы напряжений за счет дополнительного обжатия слабого грунта песчаными сваями-дренами становятся более "полными". В случае грунтоцемёнтных свай уровень максимальных касательных напряжений оказывается в 1,5 раза выше (рис.3.44), но это относится только к зоне, расположенной в непосредственной близости к свае. По мере удаления от сваи различие в характере развития касательных напряжений постепенно исчезает.
Рассматривая характер развития зон концентрации касательных напряжений в слое насыпного грунта над двумя рядом расположенными сваями (рис.3.45-3.46), можно отметить, что при одной и той же величине внешней нагрузки Р0 =100кН/м эти зоны оказываются более развитыми над грунтоцементными сваями (рис.3.45а), нежели над "мягкими" сваями-дренами (рис.3.46а), Снижение диаметра свай приводит к получению более однородного НДС насыпного слоя (рис.3.456), но и в этом случае НДС слоя оказывается менее однородным в сравнении с аналогичной конструкцией из свай-дрен (рис.3.46 б). И только при снижении величины внешней нагрузки в четыре раза (Р0=25,0кН/м ) удается получить одинаковый уровень однородности НДС насыпного слоя над грунтоцементными и грунтовыми сваями-дренами (рис. 3.46 и рис.3.47). В этой связи можно высказать предположение, что для получения равномерных осадок слоя насыпного грунта, расположенного на слабом основании, укрепленном грунтоцементными сваями, его минимальная мощность должна быть несколько выше, по сравнению с вариантом конструкции [Дат] на грунтовых сваях-дренах.
Используя численное моделирование, с помощью программы МКЭ "PLAXIS" для грунтоцементных свай различного диаметра и расстояний между ними были получены величины минимальных мощностей hmm слоев насыпного грунта. На рис. 3.47 представлены зависимости hmm от степени насыщенности 77=(D/L)2xlOO% слабого основания грунтоцементными сваями. Из ее анализа, в частности, следует, что при степени насыщенности 77 = (D/L)2xl00% менее 10% требуемая минимальная мощность hmm слоя насыпного грунта существенно (от 12 до 20xD) зависит от диаметра грунтоцементных свай. При большей степени насыщения 7]= (D/L)2xl00% этот параметр оказывает меньшее влияние.
