Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА I СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 8
1.1. Актуальность обеспечения стабильности дорожных насыпей на слабых грунтах 8
1.1.1. Проблемы строительства дорожных насыпей на слабых грунтах в России и других странах 8
1.1.2. Коротко о развитии экономики Вьетнама 11
1.1.3. Геологические условия равнин Вьетнама 12
1.1.4. Некоторые особенности дорожного строительства на слабых основаниях во Вьетнаме 14
1.1.5. Актуальность обеспечения стабильности насыпей в условиях Вьетнама 17
1.2. Основные задачи, возникающие при использовании слабых грунтов в качестве оснований насыпей 19
1.3. Краткая инженерно-геологическая характеристика основных представителей слабых грунтов на Севере Вьетнама 22
1.4. Основные проблемы сооружений дорожных насыпей на слабых грунтах 26
1.4.1. Обеспечение устойчивости слабых оснований насыпей 26
1.4.2. Длительность осадки (прогноз осадки во времени) 28
1.5. Конструкции и методы ускорения консолидации и увеличения прочности оснований 29
1.5.1. Общие требования к дорожной конструкции 29
1.5.2. Конструкция земляного полотна выше поверхности слабой толщи 34
1.5.3. Свайные основания 38
1.5.4. Основания с вертикальными дренами 40
1.6. Анализ работы свай-дрен в основаниях насыпей и задачи исследований 51
ГЛАВА П МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (МКЭ) И ПРОГРАММА "РЬАХК" КАК ОСНОВА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ НАПРЯЖЕННО- ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ (НДС) ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ 56
2.1. Теоретические основы метода конечных элементов (МКЭ) 56
2.1.1. [К°]: Матрица жесткости системы элементов скелета 57
2.1.2. Плоские элементы метода МКЭ 61
2.1.3. {5с(о}: Вектор узловых перемещений системы элементов... 63
2.1.4. [Сс] 64
2.1.5. {р°(0} : Вектор поровых давлений системы элементов 64
2.1.6. {Тс} : Вектор заданных сил (внешних сил) 65
2.2. Последовательность операций при использовании МКЭ1 65
2.3. Особенности применения программы "РЬАХ18" для описания НДС слабых оснований I
2.3.1. Назначение и возможности пакета программ 66
2.3.2. Общие вопросы моделирования и метод разработки Р1ах1Б. 68
2.3.3. Ввода 70
2.3.4. Расчёты 74
2.3.5. Полученные результаты : 76
ГЛАВА Ш РЕЗУЛЬТАТЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛАБЫХ ОСНОВАНИЙ ДОРОЖНЫХ НАСЫПЕЙ С УЧЁТОМ ГРУНТОВЫХ СВАЙ-ДРЕН 78
3.1. Исходные предпосылки и допущения 78
3.2. Особенности НДС слабого элемента с одиночной песчаной сваей 79
3.3. Особенности НДС элемента слабого грунта с двумя песчаными сваями 87
3.3.1. Рассмотрим зависимость НДС от сближения свай 88
3.3.2. Влияние сдвиговой прочности песчаной сваи (срп) 95
3.3.3. Влияние и роль деформационной характеристики песка (модуль деформации песчаной сваи Еп) 99
3.4. Особенности НДС элемента грунта при его вертикальной и горизонтальной неоднородности 103
3.5. Теоретический прогноз повышения несущей способности слабого основания 132
Краткие выводы 137
ГЛАВА IV СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 141
4.1. Анализ результатов исследований А.Г. Полуновского 141
4.2. Анализ результатов исследований А.С.Мохаммеда на физических моделях слабых оснований 154
4.3. Рекомендации по применению грунтовых свай-дрен в целях усиления несущей способности слабых оснований дорожных насыпей 162
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 164
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 167
Введение к работе
Актуальность темы. При строительстве автомобильных в ряде случаев возникает необходимость увеличения несущей способности слабых оснований дорожных насыпей. Для этих целей весьма эффективной оказалась использование конструкции из вертикальных песчаных свай-дрен, которые не только ускоряют процессы консолидации слабых грунтов основания, но изменяя условия работы грунта в слабом основании инженерных сооружений способствуют уменьшению величины их конечных осадок. Ранее проведенные исследования по изучению поведения насыпей с дренами и без дрен на слабых торфяных основаниях показало, что присутствие дрен позволяет увеличить предельную высоту насыпи с 2,5 до 6,5м.
Это явление в настоящее время объясняется проявлением «свайного» эффекта, возникающего в слабом основании при наличии песчаных дрен и позволяющему дополнительно рассматривать эту конструкцию как обладающей дополнительной несущей способностью, а сами вертикальные дрены уже как грунтовые сваи-дрены.
Проблема увеличения несущей способности слабых оснований с помощью грунтовых свай-дрен приобретает самостоятельное звучание и особую актуальность в случаях реконструкции участков автомобильных дорог, расположенных на слабых основаниях, когда требуется повысить капитальность дорожных одежд, а следовательно и жесткость дорожной конструкции в целом. Как правило, к этому моменту процессы консолидации слабых грунтов в основании насыпей уже завершились и применение вертикальных грунтовых свай-дрен направлено только на увеличение общего модуля деформации основание за счет проявление свайного, а не дренажного, эффекта этой конструкции.
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 • грунтовых свай-дрен и детальное изучение формирования напряжено - деформированного состояния (НДС)1 слабых оснований дорожных насыпей с учётом устройства грунтовых свай.
Научная новизна работы состоит в том, что на основе выполненных теоретических исследований и моделирования слабых оснований методами численного анализа - метод конечных элементов (МКЭ):
• Установлены основные закономерности и особенности формирования. компонентов напряженно-деформированного состояния (НДС); слабых оснований дорожных насыпей при наличии грунтовых свай-дрен; .
V выявлены закономерности, особенности и условия формирования зон. предельного; состояния толщи насыпных " , грунтов, перекрывающих свайное основание, и их взаимосвязь с геометрическими параметрами грунтовых свай;
Установлена степень влияния на равномерность накопления осадок дорожной насыпи ее высоты, диаметра грунтовых свай-дрен и
• расстояний между их осями; количественно определены минимальные высоты дорожных насыпей (или. толщины слоя насыпных грунтов); при которых деформации осадок их поверхности носит равномерный характер;
• установлено, что эффективность использования, грунтовых свай в качестве мероприятия по повышению несущей способности слабых оснований; зависит от соотношения , прочностных параметров грунта, используемого для устройства свай, грунта оснований и степени насыщения грунтовыми сваями основания.
Практическая ценность работы: состоит в дальнейшем совершенствовании методических основ проектирования дорожных конструкций, сооружаемых в сложных инженерно-геологических условиях, позволяющих более обосновано использовать грунтовые сваи-дрены в качестве конструктивно-технолического мероприятия, напрвленного на. увеличение несущей способности земляного полотна на слабых основаниях.
Апробация работы и публикации по теме диссертации;
1. Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались автором на научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ (ГТУ) в 2010г.
2. Чан Куок Дат. Роль грунтовых свай в повышении несущего способности слабых оснований / Чан Куок Дат // Научный транспортно- коммуникациионный Жур-л, Ханойский институт транспорта и коммуникации, Вьетнам, 2009, № 27. С.63-66.
3. Добров Э.М., Чан Куок Дат, Ле Суан Тхо. Грунтовые сваи - эффективный метод в усилении слабых оснований / Э.М. Добров, Чан Куок Дат, Ле Суан Тхо // Вьетнамский мостовой и дорожный Жур-л, Научно-технические сообщество по мостам и дорогам, Министерство транспорта, Ханой, Вьетнам, 2010, № 7. С.50-54.
4. Добров Э.М., Чан Куок Дат, Ле Суан Тхо. Оценка эффективности усиления слабых оснований дорожных насыпей грунтовыми сваями / Э.М. Добров, Чан Куок Дат, Ле Суан Тхо // Жур-л «Транспортное строительство» М. 2010, № 7. С.9-12.
