Напряженно-деформированное состояние лессовых оснований под фундаментами сооружений Милиев, Абдужаббор

Введение к работе

Актуальность теми. В связи с ускорением освоения районов распространения лессовых грунтов в республиках Средней Азии и других регионах стоит задача углубленного изучения свойств лессовых грунтов и прогнозирования по -ведения сооружений на лессовых основаниях.

Проектирование и строительство на лессовых просадоч-ных грунтах сталкивается со сложной проблемой значительных деформаций грунтов в процессе их замачивания, что приводит к большим неравномерным осадкам оснований, часто обуславливающим нарушение нормальной эксплуатации сооружений.

Одной из актуальных проблем современной теории фунда-ментостроение является разработка методов расчета совместной работы зданий и сооружений на замачиваемом просадоч-ном основании. Эта проблема в настоящее время приобретает особое значение для расчета зданий и сооружений, возводимых на просадочных грунтах.

Расчет НДС зданий и оснований с учетом особенности конструкции надземного строения и контактных условий при случайном увлажнении просадочных грунтов производить крайне сложно. Основная сложность состоит в необходимости учета влияния замачивания основания на работу системы сооружение - лросздочный грунт.

Сложность процессов увлажнения и деформирования просадочных грунтов не позволяют разработать единую теорию прогноза напряженно-деформированного состояния (НДС) и распространения влаги в массивах просадочных лессовых грунтов. В настоящее время недостаточно изучены особенности лессовых просадочннх грунтов под нагрузкой в условиях их увлажнения. Это вызывает необходимость дальнейшего изучения Физико-механических свойств таких грунтов в условиях использования их как оснований сооружений. Однако до настоящего времени нет единой методики, позволяющей с большой оте-

пенью надежности выбрать расчетные параметры прочности и деформируемости просадочных грунтов в процессе замачивания и с их помощью оценить статическую работу фундаментов различной жесткости и замачиваемых просадочных оснований.

Решения инженерных задач в области проектирования и расчета оснований и фундаментов базируются на оперативной и надежной информации о физических, прочностных и деформационных свойствах грунтов оснований. В расчетах напряженно-деформированного состояния грунта учет на разных этапов нагружения замачивания существенно влияет на оценку деформируемости ж повышает достоверность и точность расчетов.

Дель диссертационной работы - Экспериментально исследовать влияния влажности на деформационные и прочностные свойства лессовых просадочных грунтов и влияние увлажнения основания на изменение их напряженно-деформированного состояния, в том числе на характер трансформации эпюр нормальных контактных напряжений в оснований фундаментов.

В соответствии с этим в диссертационной работе при проведении экспериментальных и теоретических исследований Необходимо было решить следующие задачи:

1. Для изучения влияния влажности на деформационные и прочностные свойства просадочного грунта произвести серию комплексных лабораторных испытаний образцов грунта ненарушенной структуры в приборах одношгоскостного среза, компрессионного и трехосного сжатия при различной степени заданной влажности.

2. Для изучения влияния изменение влажности на характер трансформации эпюр нормальных контактных напряжений и деформаций в основании жестких сооружений произвести комплексные испытания в полевых условиях с помощью жесткого круглого штампа площадью 10000 см² для разных этапов нагружения в условиях увлажнения лессового основания с измерением нормальных контактных напряжений по подошве штампа и перемещений на поверхности и по глубине основания.

3. Для исследования распространения влаги в лессовых просадочных основаниях осуществить комплексные полевые эксперименты при замачивании основания на разных этапах нагружения с определением влажности грунта в разных ^точках рассматриваемого массива.

4. Провести расчеты напряженно-деформированного состояния просадочного основания, загруженного жестким штампом, с учетом экспериментально установленных зависимостей дейормационных характеристик просадочного грунта от влажности.

5. Разработать практические рекомендации по использованию результатов экспериментальных и теоретических исследований в инженерных расчетах оснований сооружений.

1. Установлены зависимости модуля деформации [E^/^w))
и параметров прочности лессового просадочного грунта

С G=.(w), V^/bOwf) от их влажности в широком диапазоне от естественного состояния ( W= 0,05) до полного водо насыщения (W_sa = 0,28 - 0,29).

2. С помощью крупномасштабных полевых экспериментальных исследовании установлены закономерности распределения нормальных контактных напряжений под жестким штампом в процессе замачивания основания.

3. Показан характер распространения влаги в основании в процессе замачивания в условиях разных этапов нагружения жестких штампов.

4. Расчетным путем с помощью метода конечных элементов проанализировано изменение напряженно-деформированного состояния лессового просадочного основания, загруженного жестким штампом, в процессе замачивания с учетом экспериментально установленных деформационных характеристик просадочного грунта.

5. На частном примере показано влияние локального замачивания основания под фундаментом конечной жесткости на

изменение его прогибов и эпюры изгибающих моментов.

Практическое значение работы и ее внедрение

Выполненный комплекс исследований позволяет количественно оценивать диапазон изменения деформационных и прочностных свойств разновидности лессовых грунтов в процессе увеличения влажности от естественного состояния до состояния полного водонасыщения, что может быть использовано в практических расчетах совместной работы оснований и сооружений. Показано, что для практических расчетов при обосновании надежности работы сооружений на лессовых просадочных грунтах напряженное состояние основания под фундаментом может быть определено с использованием для грунта модели линейно-деформируемой среды и существующих программ метода конечных элементов. Кроме того, приведенные результаты могут быть получены с помощью метода местных упругих деформаций.

Результаты диссертационной работы внедрялись во Всероссийском Государственном научно-исследовательском институте гидротехники им .Б.Е.Веденеева при обосновании реконструкции фундаментов турбоагрегатов мощностью 150 МВт Яванской ТЭЦ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Республиканской научно-практической школе молодых ученых и специалистов "Актуальные проблемы укрепления связи науки и производства" посвященной 70-летию ЦК ЖШ Узбекистана. Фергана, 1988 г.

Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, четырех гл*ав, общих выводов, списка литературы и приложения. Общий объем работы 1Є2> стр., в том числе 4.І.О. стр. машинописного текста, 5S рисунков, -{Ц таблиц, список использованной литературы из $1/ наименований и 4.Q стр.приложения.

Публикации. По содержанию диссертации опубликовано 4 работы.

На защит.у выносятся;

1. Результаты лабораторных исследований деформационных и прочностных свойств просадочных грунтов ненарушенной структуры при различной степени влажности и их анализ.

2. Результаты комплексных полевых исследований распределения .нормальных контактных напряжений и деформаций под жестким штампом в процессе замачивания основания и их анализ.

3. Результаты исследования по распространению влаги в лессовых основаниях в процессе опытов при. замачивании и их анализ.

4. Сопоставление результатов выполненных экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния и распределения влаги в лессовых основаниях под штампами с результатами расчетов при использовании существующих программ метода конечных элементов,