Введение к работе
Актуальность темы. К настоящему времени разработано значительное количество различных лабораторных приборов и установок для определения физико-механических характеристик глинистьж грунтов: приборы трехосного сжатия (стабилометры), компрессионные приборы (одометры). Результаты испытаний малых образцов грунта в этих приборах переносят на прогноз конечной величины и длительности осадок зданий и сооружений в реальных условиях на основе допущения полной аналогии расчетных схем. Однако из практики известно, что реальные осадки, связанные с консолидацией грунта, оказываются меньше прогнозируемых, так как при переносе результатов испытаний малого образца на прогноз осадки в реальных условиях не учитывается влияние на нее остаточного порового давления. Натурные исследования напряженно-деформированного состояния грунтов под нагрузкой свидетельствуют о том, что на удалении от дневной поверхности в сжимаемой толще основания поровая вода в течение длительного времени воспринимает значительную часть напряжений, которые оказывают существенное влияние на деформации грунта. Актуальной задачей в этой связи является экспериментальное изучение напряженно-деформированного состояния основания из водонасыщенньж глинистьж грунтов с учетом влияния начального градиента напора и определение их механических характеристик с учетом -остаточного порового давления. Экспериментальное и теоретическое исследование эффекта остаточного порового давления путем учета начального градиента напора позволит более -адекватно описывать процессы деформирования глинистьж грунтовых массивов в основаниях зданий и сооружений.
Цель и задачи исследований заключаются в экспериментальном и теоретическом исследовании одномерного и плоского напряженно-деформированного состояния * двухкомпонентного основания из водонасыщеннои глины с учетом остаточного порового давления и в определении его механических характеристик.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- разработана экспериментальная установка для испытания крупногабаритных образцов из водонасыщеннои глины, расположенных в характерной толще грунта;
-разработана методика определения физико-механических характеристик с учетом остаточного порового давления для крупногабаритных образцов из водонасыщеннои глины;
-отработана методика расчета напряженно-деформированного состояния двухкомпонентного основания из водонасыщенного глинистого грунта с учетом остаточного порового давления.
2 Научная новизна работы заключаетсявтом,что:
предложена экспериментальная установка для испытания водонасыщенного крупногабаритного образца из глины, расположенного в характерной толще грунта, где удаление от дневной поверхности до образца имитируется водяным столбом над грунтом;
получено решение одномерной задачи уплотнения грунта, позволяющее учитывать начальный градиент напора путем определения толщины «активной» зоны;
модернизирована формула Терцаги К. для определения осадки слоя грунта при сплошной равномерно распределенной нагрузке для любого промежутка времени от начала загружения;
разработана методика определения характеристик сжимаемости и водопроницаемости водонасыщенной глины с учетом остаточного порового давления, используемых в теории фильтрационной консолидации Терцаги К.
Достоверность защищаемых положений обеспечивается:
выполнением экспериментальных исследований с помощью известных апробированньж и оттарированньж контрольно-измерительньж приборов и первичньж преобразователей;
сравнением полученных в работе результатов с известными в литературе примерами;
сопоставлением результатов численных и аналитических решений с данными лабораторньж испытаний.
Практическая ценность работы:
разработана методика расчета двухкомпонентного основания из водонасыщенного глинистого грунта с учетом остаточного порового давления для одномерного и плоского напряженно-деформированного состояния;
разработана методика прогноза осадок фундаментов зданий в одномерной постановке задачи уплотнения с использованием модернизированной формулы Терцаги К. для определения осадки слоя грунта при сплошной равномерно распределенной нагрузке для любого промежутка времени от начала загружения.
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались и докладывались на следующих семинарах и конференциях:
-научный семинар межкафедральной экспериментальной и- научной лаборатории Тюменской государственной архитектурно-строительной академии под руководством д.ф.-м.н., профессора Мальцева Л.Е. (ТюмГАСА, 1998-2002 г.);
-1-я научная конференция молодьж ученых, аспирантов и соискателей (ТюмГАСА,
1999 г.);
- II - я научная конференция молодьж ученых, аспирантов и соискателей (ТюмГАСА,
2000 г.);
научно-методическая конференция преподавателей, посвященная 30-летию ТюмГАСА (ТюмГАСА, 2001 г.);
научная, конференция, посвященная памяти первого ректора Тюменского индустриального института Косухина А.Н. (ТюмГНГУ, 2001 г.);
научный семинар кафедры теоретической и прикладной механики Тюменского государственного нефтегазового университета под руководством ДТ.Н., профессора Якубовского Ю.Е. (ТюмГНГУ, 1998-2002 г.);
-расширенное заседание кафедр «Строительная механика» и «Механика грунтов, основания и фундаменты» (ТюмГАСА, 2001 г.);
III - я научная конференция молодых ученых, аспирантов и соискателей (ТюмГАСА, 2002 г.);
научно-технический семинар факультета «Мосты и тоннели» (ПГУПС, 2003 г.);
IV - я научная конференция молодых ученых, аспирантов и соискателей (ТюмГАСА, 2004 г.).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, выводов, библиографии и приложений. Работа содержит 142 страницы машинописного текста, 48 рисунков, 18 таблиц, список литературы из 104 наименований, в том числе 14 - на иностранном язьже.
Публикации. По результатам работы опубликовано 7 научных статей и получен патент на изобретение №2213952 от «10» октября 2003 г.
