Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов Сливец Константин Владимирович

Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов
<
Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Сливец Константин Владимирович. Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.02 / Сливец Константин Владимирович; [Место защиты: С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т].- Санкт-Петербург, 2010.- 172 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1468

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор методов расчета подпорных сооружений 10

1.1 Теория Кулона о давлении песчаных грунтов на подпорную стенку 10

1.2 Теория давления грунта Ренкина-Кулона 11

1.3 Расчет подпорных стенок с использованием способа коэффициента постели и решений теории упругости 26

1.4 Расчет ограждающих конструкций с использованием упругопластических моделей грунта 29

1.5 Исследование работы ограждающих конструкций в натурных условиях 37

1.6 Выводы по главе 1 46

Глава 2. Экспериментальные исследования работы ограждения котлована из раскрепленного шпунта 47

2.1 Конструкция ограждения котлована 47

2.2 Инженерно-геологические условия участка 50

2.3 Этапы устройства котлована, контрольно-измерительное оборудование и его расположение 52

2.4 Результаты натурных наблюдений, проведенных на опытной площадке 60

2.5 Выводы по главе 2 76

Глава 3. Сравнение результатов расчетов с данными натурных наблюдений 78

3.1 Описание используемых моделей 78

3.2 Методика практического определения параметров моделей 83

3.3 Сравнение результатов расчетов с данными натурных наблюдений 92

3.4 Выводы по главе 3 112

Глава 4. Оценка требуемых параметров ограждений в инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга для различных

случаев устройства подземных сооружений 114

4.1 Предварительная оценка геотехнической ситуации 114

4.2 Оценка параметров ограждения (объект №1) 115

4.3 Оценка параметров ограждения (объект №2) 132

4.4 Выводы по главе 4 146

Основные выводы 149

Список литературы 152

Приложение 164

Введение к работе

В современных городах в условиях плотной застройки все более актуальной становится проблема строительства подземных сооружений, предназначенных для размещения автостоянок, торговых комплексов, пешеходных переходов, автомобильных развязок и т. д. Во многих европейских городах эта задача успешно решается, чему способствуют благоприятные геотехнические условия. Ряд городов, в том числе и Санкт-Петербург, относятся к областям с крайне сложными условиями для строительства подземных сооружений. Так для инженерно-геологических условий Санкт-Петербурга характерно наличие мощной толщи (15...20 м) слабых глинистых грунтов текучей или текучепластичной консистенции. При низкой прочности данные грунты обладают сравнительно высокой плотностью, что обеспечивает большие давления на ограждающие конструкции подземных сооружений.

При благоприятных геотехнических условиях - высоких механических характеристиках грунтов, низком уровне грунтовых вод, отсутствие зданий и сооружений в зоне риска - разработка котлована под подземную часть сооружения выполняется с устройством естественного откоса. В противном случае требуется устройство ограждающих конструкций.

При проектировании подземного сооружения в зоне примыкания к существующим сооружениям необходимо принимать во внимание следующие факторы риска, которые могут привести к деформациям окружающей застройки:

1. Технология устройства ограждения.

2. Изменение уровня грунтовых вод на территории.

3. Устойчивость и податливость ограждения от статических нагрузок -давление грунта, примыкающих зданий. Одним из наиболее существенных факторов риска является работа ограждения при вскрытии котлована.

Существующие нормативные методы расчета ограждений котлованов нацелены, в основном, на обеспечение их прочности и устойчивости. В данных методах нагрузки на ограждение, зависящие от прочностных параметров грунта, уже известны, по ним определяются изгибающие моменты, и рассчитывается сечение ограждения, необходимое для обеспечения прочности конструкции. Из условия обеспечения устойчивости ограждения определяется необходимая глубина его заделки.

При строительстве в условиях плотной городской застройки более важным становится вопрос об ограничении деформаций окружающих зданий, а, следовательно, и ограждения котлована. Имеется множество данных о деформациях существующих зданий в центральной части Санкт-Петербурга при устройстве рядом с ними подземных сооружений, как правило, это информация касается только осадок зданий. Таким образом, установлены сами факты деформаций зданий, но не причины их вызывающие. В общем, по имеющимся данным невозможно однозначно ответить на вопрос в какой степени осадки обусловлены перемещениями ограждения, а в какой -технологическими причинами. На основании имеющихся данных не представляется возможным выполнить сравнение результатов расчета с данными натурных наблюдений. Поэтому важно иметь как можно большее количество натурных наблюдений, которые включают помимо наблюдений за осадками, также данные о деформациях самого ограждения по всей его высоте и данные о перемещениях грунтового массива вблизи котлована.

В настоящее время наибольший интерес представляют методы расчета, позволяющие прогнозировать не только усилия в самих ограждающих конструкциях, но и напряженно-деформированное состояние (НДС) окружающего грунтового массива. Решение задачи о взаимодействии системы «стенка-грунт» или системы «стенка-грунт-здание» возможно осуществить только численными методами. В данном случае ключевым становится вопрос о выборе модели грунта. Проектировщик или исследователь, как правило, стоит перед дилеммой: использовать простую модель, параметры которой известны, либо применять более сложную модель, но с рядом параметров требующих дополнительного определения. Теоретически применение сложной модели должно приводить к результатам лучше согласующимся с реальностью. Вместе с тем более полное описание поведения грунта в сложной модели может нивелироваться неточностью определения ее параметров. Окончательный выбор в пользу той или иной модели должен осуществляться на основании сравнений результатов расчетов с данными натурных наблюдений.

Безусловно, наибольший интерес представляют методы расчета, позволяющие прогнозировать деформации подпорного сооружения и окружающего грунтового массива во времени. Применение реологических моделей связано со многими трудностями, среди которых главной является получение реологических параметров на основе лабораторных исследований. Чем сложнее реологическая модель среды, тем больше параметров (определяемых в механике грунтов с низкой доверительной вероятностью) в нее входит, и тем больше вероятность ошибки при прогнозе дальнейших деформаций. Наш опыт показывает, что даже при уточнении параметров реологической модели по результатам длительных наблюдений за деформациями основания сооружения, попытки применить те же параметры сложной модели для подпорного сооружения со сходными инженерно-геологическими условиями приводят к большим ошибкам.

Таким образом, любой выполняемый расчет будет предполагать не прогноз, а оценку напряженно-деформированного состояния грунтового массива с той или иной степенью вероятности. Часто опыт и интуиция проектировщика дают более достоверную оценку поведения системы «ограждение-грунт», чем нормативный расчетный аппарат. Тем не менее, инженерные методы не обладают универсальностью, поэтому для каждой схемы взаимодействия основания и сооружения разрабатываются собственные методы расчета. Если результаты инженерного метода расчета не соответствуют натурным данным, то выполняются достаточно трудоемкие экспериментальные исследования и на основании исследований вводится система эмпирических коэффициентов, корректирующих условность расчетной схемы.

Решение задачи при сложной геометрии напластования грунтов, произвольном нагружении как в пространстве, так и во времени, изменении граничных условий задачи, использовании нелинейных зависимостей между напряжениями и деформациями возможен, как уже отмечалось, только численными методами.

Цель диссертационной работы. Целью настоящей работы является исследование взаимодействия ограждения котлована и грунтового массива в натурных условиях и оценка достоверности современных инженерных и численных методов расчета раскрепленных ограждений котлованов в инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга.

Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- исследовано современное состояние вопроса о расчете ограждающих конструкций котлованов и наблюдениях за работой ограждений в натурных условиях;

- проведены натурные наблюдения на опытной площадке и получены данные о НДС системы «ограждение котлована-массив грунта»; - выполнено сравнение данных экспериментальных исследований с результатами расчетов, проведенных различными методами;

- обоснован выбор нелинейной упругопластической модели грунта для расчета взаимодействия ограждающих конструкций и массива грунта, а также предложен алгоритм подбора её параметров;

- на основании сравнения опытных и теоретических данных выбраны наиболее точные методы расчета ограждений и обоснована эффективность выбранной модели грунта для инженерно-геологических условий Санкт-Петербурга.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- на основании сравнения данных натурных наблюдений и результатов расчета ограждения определена достоверность различных методов расчета применительно к инженерно-геологическим условиям Санкт-Петербурга;

- получены подробные данные о совместной работе ограждения и грунтового массива на опытной площадке в инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга;

- предложен алгоритм получения параметров нелинейной упруго-пластической модели.

Теоретическая значимость. Предложен алгоритм расчета ограждений котлованов с использованием нелинейных упругопластических моделей грунта и способ определения их параметров.

Практическая ценность работы. Разработаны рекомендации по расчету ограждений котлованов в инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга. Предложены рекомендации по выбору типов ограждений котлованов, при устройстве подземного пространства в условиях плотной городской застройки в центральной части Санкт-Петербурга. Реализация работы. Результаты работы использовались в научно-практической деятельности отдела Геотехнических исследований НПО «Гео-реконструкция-Фундаментпроект» и кафедры Основания и фундаменты ГТГУПС при расчете ограждающих конструкций в центральной части Санкт-Петербурга.

На защиту выносятся:

1. результаты полевых исследований НДС системы «ограждение колована-массив грунта», выполненных на опытной площадке;

2. результаты сравнения данных натурных наблюдений с результатами расчетов, выполненных различными инженерными методами, и результатами численного моделирования с использованием упругопластических моделей грунта;

3. алгоритм подбора параметров нелинейных упругопластических моделей.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и 2 приложений. Она имеет объем 172 страницы, включая 151 страница машинописного текста, 112 рисунков, 7 таблиц. Список литературы включает 119 наименований на 12 страницах, в том числе 19 на иностранном языке

Автор выражает благодарность сотрудникам кафедр «Основания и фундаменты, подземные сооружения» ГТГУПС, а также «НПО «Геореконст-рукция-Фундаментпроект», и лично В. А. Васенину, К. Г. Шашкину, А. Г. Шашкину. 

Расчет подпорных стенок с использованием способа коэффициента постели и решений теории упругости

Все вышеперечисленные исследования показали значительную зависимость давления грунта на гибкую подпорную стенку от вида и величины ее смещения. Предложенные на основании экспериментов способы расчета гибких подпорных стен, учитывающие ее деформации и смещение, сводились чаще всего к тому, что эпюра давления грунта, полученная по теории Ренкина-Кулона, трансформировались путем введения эмпирических коэффициентов или специальных построений. Наиболее простой моделью, которая позволяет учесть изменение давления на стенку при ее перемещении, является модель, основанная на гипотеза Фусса -Винклера. Методы расчета сооружений, защемленных в грунт, с применением метода коэффициента постели развиты в работах М. М. Архангельского, Г. А. Дуброва, Н. К. Снитко, Н. В. Лалетина и др. Типичный график зависимости давления сыпучего несвязного грунта на стенку от ее смещения показан на рисунке 1.8.

Если ввести упрощение и предположить, что равнодействующая давления линейно зависит от перемещения стенки, то зависимость равнодействующей давления от смещения стенки х при условии pi,a pi,p можно найти из выражения где х - горизонтальное смещение стенки; к - коэффициент постели. Коэффициент постели можно найти из выражения или Если ввести обозначение то в конечном итоге для несвязного сыпучего грунта можно записать: Таким образом, коэффициент горизонтальной постели для несвязного сыпучего грунта линейно возрастает с глубиной. В строительных нормах приводится значение коэффициента пропорциональности т. В конечном итоге давление грунта при перемещениях ограждения в интервале w і р х wpl aможно найти по зависимости Дифференциальное уравнение изогнутой оси балки в случае ее защемления в грунт с переменным коэффициентом постели имеет вид: Аналитическое решение этого дифференциального уравнение дано в работе А. С. Малиева [59]. Г. А. Дубровой [35] предложен упрощенный способ расчета с горизонтальным коэффициентом постели, линейно возрастающим с глубиной. Его суть состоит в том, что по вычисленной жесткости стенки, пользуясь специальным графиком, определяют давление на стенку от действия момента и от действия силы, приложенной у поверхности грунта. И. В. Урбан получил решение этого уравнения с помощью ряда Тейлора.

Следует отметить, что все аналитические решения применимы только для свободностоящих тонких подпорных стенок, где действие грунта в не защемленной в грунт части можно свести к действию горизонтальной силы и изгибающего момента. Таким образом, стенка приводится к расчетной схеме, представляющей собой балку на основании с постоянным либо переменным коэффициентом постели. Подобный расчет незначительно отличается от расчета сваи на горизонтальную нагрузку, к тому же не позволяет произвести расчет стенки с одним или несколькими рядами распорок. Следует также отметить, что аналитические решения описывают работу конструкции только в упругой стадии. Т. А. Маликова предложила использовать для расчета подпорных сооружений метод Б. А. Жемочкина [60]. Суть метода состоит в том, что от расчета балки на упругой полуплоскости переходят к расчету балки на опорах, число которых принимается в зависимости от требуемой точности.

По методике Т. А. Маликовой для определения перемещений границ упругой плоскости от действия равномерно распределенной нагрузки, приложенной к одной из границ, необходимо проинтегрировать выражения для перемещений границ четверти плоскости от единичной внешней силы в пределах нагрузки и умножить на интенсивность равномерно распределенной нагрузки.

Этапы устройства котлована, контрольно-измерительное оборудование и его расположение

Устройство шпунтового ограждения на опытной площадке котлована выполнялось при опережающей разработке траншей глубиной порядка 1,5...2 м, в которые погружались шпунтовые сваи (рис. 2.6). Разработка пионерных траншей потребовалась в связи с тем, что в техногенном слое оказалось множество твердых включений, содержащих как строительный мусор, так и конструкции фундаментов ранее снесенных зданий. После погружения шпунта внутренний объем грунта подвергся экскавации на глубину 4 м, затем было выполнено устройство распорных конструкций с обратной засыпкой пазух с внешней стороны шпунтового ограждения. Общий график производства работ по устройству опытного котлована и проведения мониторинга представлен на рисунке 2.7. К моменту начала наблюдений в опытном котловане был разработан грунт на глубину 4 м и установлены распорные конструкции (рис. 2.8. а). Мониторинг проводился в период разработки котлована до глубины 8.5 м (рис. 2.8. б). В процессе мониторинга на опытной площадке использовались: инклинометры для контроля горизонтальных смещений грунта, поверхностные геодезические марки - для контроля вертикальных смещений грунта, пьезометры для контроля уровня грунтовых вод, а также геодезические марки для контроля перемещений верхней части шпунта. Схема расположения контрольно-измерительного оборудования представлена на рисунке 2.9. Всего было организовано три створа, по которым располагались инклинометры и поверхностные геодезические марки: ось первого створа совпадает с линией, на которой были расположены марки №1,4, 7, 10, 13, ось второго совпадает с линией, на которой были расположены марки №2, 5, 8, 11, 14, и ось третьего створа совпадает с линией, на которой находились марки №3, 6, 9, 12, 15. Четвертый створ располагался у торцевой стенки котлована и включал марки №15, 16, 18. Марки №1, 2, 3, №4, 5, 6 и т. д. находились на равном расстоянии от оси шпунта, что позволило сопоставлять данные о вертикальных, горизонтальных перемещениях дневной поверхности грунта и делать выводы о достоверности результатов измерений.

Расположение в плане геодезических марок, установленных на верхней части шпунта, представлено на рисунке 2.10. Данные марки были установлены для контроля горизонтальных и вертикальных перемещений верха шпунта. Инклинометры №1 и №2 для контроля перемещений шпунтовой стенки, располагающиеся в непосредственной близости от нее, были установлены в первом и втором створах. Установка пары инклинометров, преследовала те же цели, что и в случае размещения поверхностных геодезических марок по створам, а именно - дублирование результатов и возможность сопоставления данных. Инклинометры №3 и №4, расположенные, соответственно, на расстоянии 5,5 м и 11 м от оси шпунта во втором створе, служили для контроля горизонтальных смещений грунтового массива вблизи опытного котлована. Основная цель инклинометрических наблюдений — измерение горизонтальных смещений грунта и ограждающих конструкций. Используемое оборудование представляло собой мобильную систему с ручным считыванием данных и состояло из (см. рис. 2.11): 1. Рабочего устройства-зонда инклинометра. 2. Рабочего мерного электрического кабеля (длиной 50 м). 3. Устройства для считывания данных. 4. Специальной обсадной трубы. 5. Устройства для фиксации мерного кабеля. Инклинометрический зонд 1 представляет собой цилиндрическую капсулу, снабженную двумя роликовыми каретками, которые обеспечивают работу зонда в обсадных трубах. База зонда инклинометра имеет расстояние между двумя измеряющими устройствами 500 мм (расстояние между каретками). Зонд инклинометра вставляется в канавки предварительно устроенной в массиве грунта обсадной трубы (рис. 2.12). При возможном горизонтальном смещении грунтового массива инклинометрическим зондом регистрируется изменение приращений углов отклонения от вертикали на базисном расстоянии (500 мм) датчика-зонда, т.е. измеряется приращение углов по глубине грунтового массива. Считывание и запись данных производится специальным устройством 3, соединенным с кабелем зонда 2. Интегрируя функцию измеренных углов зонда, можно получить функцию горизонтальных перемещений массива грунта по глубине. Обсадная труба биаксиальной инклинометрической системы имеет стандартный профиль. На опытной площадке котлована использовались широко применяемые в практике инклинометрических наблюдений стандартные обсадные трубы диаметром 70 мм.

Трубы устраивались в предварительно пробуренные под защитой обсадной трубы скважины. Пространство между стенками обсадной трубы и скважиной тампонировалось специальным тампонажным раствором. Пространство внутри инклинометрической трубы заполнялось водой. На рисунке 2.13 показаны установленная в грунт инклинометрическая труба и поверхностная геодезическая марка. Обработка данных горизонтального смещения грунтового массива по глубине получается с учетом всех поправочных коэффициентов на постоянные прибора, которые были включены в специальную программу камеральной обработки данных. По данным первых отсчетов можно было судить о качестве устройства скважины и установки инклинометрических труб. На рисунке 2.14 показаны отклонения от вертикали (в плане) установленных в скважины инклинометрических труб.

Сравнение результатов расчетов с данными натурных наблюдений

В данном параграфе выполнено сравнение данных натурных наблюдений с результатами расчетов инженерными методами, основанными на теории предельного равновесия грунта, а также результатами расчетов, выполненных способом коэффициента постели и результатами численного моделирования при использовании различных моделей грунта.

По данным расчетов было установлено, что требуемая глубина погружения стенки по схеме Якоби составляет 24 м. В данном способе длинна ограждения не принадлежит к исходным данным, а определяется на основании расчета. Длину ограждения опытного котлована следовало бы назначать на основании расчетов по способу Якоби, либо по способу упругой линии. Однако, поскольку опытные данные имелись для определенной длины шпунта (22 м), то сравнение выполнялось с результатами того расчета, в котором длина ограждения оказалась наиболее близкой к данному значению. Требуемая длина шпунта из расчета методом упругой линии составляла порядка 30 м, а поскольку длина ограждения на опытном котловане была значительно меньше, то сравнение данных расчета с данными натурных наблюдений не представлялось возможным. Поэтому для определения усилий и перемещений шпунтового ограждения использовалась схема с неполным защемлением шпунта в грунте (схема Якоби). Данные по напластованию грунтов приняты по скважине №1, физические и прочностные свойства приняты по данным стандартных инженерно-геологических испытаний (табл. 3.1).

Полная таблица физико-механических свойств грунтов приведена в приложении 2. Значение активного и пассивного давлений рассчитывались согласно выражениям (1.3) и (1.4). Водоупором принят слой ИГЭ-10, так как число пластичности для данного слоя меньше 0,7. Перемещения, по результатам данного расчета, в 5 раз превосходят наблюдаемые (Рис. 3.13) и составляют 200 мм.

Таким образом, из проведенных сравнений можно сделать вывод о том, что расчет по схеме Якоби значительно завышает значение изгибающего момента в ограждающих конструкциях. Далее выполнялись расчеты с применением коэффициента постели. При этом использовались специальные конечные элементы, деформируемость которых определяется величиной коэффициента постели, а при достижении в элементе величины активного или пассивного давлений методом начальных напряжений производится решение нелинейной задачи.

Основным недостатком полуаналитического метода решения является неопределенность величины коэффициента постели. В зарубежной литературе существуют эмпирические зависимости, связывающие коэффициент постели для расчета ограждающих конструкций с модулем деформации грунта, полученным по результатам прессиометрических испытаний и испытаний дилатометром. В рассматриваемой ситуации испытания такого рода не выполнялись, что не позволяет использовать данные зависимости.

В связи с этим для определения коэффициента постели грунта при расчете ограждающих конструкций использовалась формула Шмита (Schmitt, 1995), связывающая коэффициент постели с одометрическим модулем грунта и учитывающая жесткость ограждающей конструкции: Ниже приведены результаты расчета перемещений ограждения (Рис. 3.15) и изгибающего момента в нем (Рис. 3.16).

Из рисунков видно, что максимальное горизонтальное перемещение на втором этапе устройства котлована в 3 раза больше наблюдаемого на опытной площадке значения. Значение максимального изгибающего момента, полученное в результате расчета, также превышает значение наблюдаемое в действительности и составляет 2900 кНм. Усилие в распорке составило 1098 кН/м. Так же был выполнен расчет с горизонтальным коэффициентом постели, линейно зависящим от глубины. Значения коэффициента пропорциональности принимались согласно СП 50-102-2003, в зависимости от вида грунта, его консистенции либо коэффициента пористости.

Данные по напластованию грунтов приняты по скважине №4566, их физические свойства приняты по данным стандартных инженерно-геологических изысканий. Значения коэффициентов пропорциональности для грунтов, принятые в расчете, приведены в таблице 3.2.

Оценка параметров ограждения (объект №1)

Площадка расположена во Фрунзенском районе г. Санкт-Петербурга, в геоморфологическом отношении входит в состав Приневской низменности. Абс. отм. дневной поверхности составляет плюс 8,1...плюс 8,6 м БС. В пределах 19-метровой глубины по имеющимся архивным изысканиям геологический разрез участка представлен послеледниковыми и ледниковыми отложениями четвертичного комплекса, перекрытыми с поверхности слоем техногенных отложений. Техногенные отложения распространены до глубины 4,0...5,6 м. Под ними залегают морские и озерные отложения общей мощностью 1,0...1,8 м, представленные песками пылеватыми с гнездами заторфованности, песками средней крупности, песками гравелистыми, линзами суглинков пылеватых слоистых мягкопластичных с ограническими остатками. Подошва послеледниковых отложений находится на глубине 5,4...7,1 м. Ледниковые отложения лужской морены в верхней части представлены супесями мягкопластичными пылеватыми с гравием, галькой, мощностью 5,6...8,8 м. Их подошва вскрыта на глубине 12,7...14,2 м. В основании вскрытой толщи моренные отложения представлены суглинками тугопластичными с гравием, галькой. Ожидаемая глубина заложения коренных верхнепротерозойских отложений на рассматриваемой территории составляет порядка 35-38 м. Физико-механические характеристики грунтов, слагающих площадку, приведены в таблице 4. 1. Выполним расчет ограждения вне зоны примыкания к зданию. В первую очередь оценим требуемые параметры ограждения по первой группе предельных состояний. Расчеты по прочности выполнялись по схеме, учитывающей полную реализацию активного и пассивного давления на стенку.

Расчет выполнен из условия разработки котлована с глубины 1 м до глубины 8,5 м с шагом 1 м. Расчеты по деформациям выполнялись способом коэффициента постели. Для консольного ограждения величины изгибающих моментов, вычисленные с использованием схемы с полной реализацией активного и пассивного давлений и способа коэффициента постели, совпадают, поскольку грунт выходит в предельное состояние на значительную глубину. В качестве примера на рис. 4.2 приведены эпюры давления грунта на стенку при откопке грунта на глубину 3 м, рассчитанные указанными способами. Из рисунка видно, что до глубины 10 м грунт находится в предельном состоянии, соответственно, значения изгибающих моментов, рассчитанные разными способами, совпадают. Необходимо отметить, что физико-механические свойства техногенных отложений в стандартных инженерно-геологических изысканиях не определяются. Поэтому прочностные свойства этого слоя должны приниматься нулевыми. На рассматриваемой площадке мощность техногенных отложений составляет 5,6 м. Реальные физико-механические характеристики насыпного в действительности отличны от нуля, и их учет в расчетах может существенно уменьшить размеры ограждения. Выполненные расчеты консольной стенки показали значительное возрастание максимального изгибающего момента при увеличении глубины откопки котлована (Рис. 4.3). По расчету по первой группе предельных состояний с консольным ограждением возможно строительство только одноэтажного варианта подземной парковки. Требуемый момент сопротивления в этом случае должен составлять порядка 19512 см3.

Стандартного шпунта с подобным моментом сопротивления не существует, поэтому потребуется устройство железобетонной стенки. Следует отметить, что значительное влияние на усилия в конструкциях оказывают такие факторы, как наличие распределенной нагрузки на поверхности грунта, учет коэффициентов надежности по нагрузке, учет гидростатического давления воды. При расчете ограждений, согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», проектирование конструкций по первой группе предельных состояний должно предусматривать введение коэффициентов надежности по нагрузке. При определении активного давления, согласно табл. 1 СНиП 2.01.07-85, удельный вес природных грунтов должен умножаться на 1,1, насыпных - на 1,15. При расчете пассивного давления должен вводиться понижающий коэффициент 0,9. Кроме этого, даже при отсутствии нагрузки на поверхности необходимо учитывать возможную технологическую нагрузку, если специальными техническими условиями не оговорено отсутствие таких нагрузок. Из Рис. 4.3 видно, что учет коэффициентов надежности и технологической нагрузки уже при глубине откопки 4,5 м приводит к увеличению момента почти в 3 раза, с 1100 кНм до 2900 кНм.

Похожие диссертации на Деформации грунтового массива и ограждения при разработке котлована в условиях слабых грунтов