Введение к работе
Актуальность темы Инженерно-геологические и гидрогеологические условия большинства регионов республики Вьетнам, в том числе, города Ханоя относятся к сложным, обусловленные наличием слабых водонасыщенных глинистых грунтов с модулем деформации до 5 мПа и степенью водонасыщения 0,8
При взаимодействии фундаментов сооружений с водонасыщенными глинистыми грунтами возникает сложное, неоднородное напряженно- деформированное состояние (НДС), которое трансформируется в пространстве и во времени, сопровождаемое процессами консолидации и ползучести.
В диссертационной работе рассматриваются вопросы количественной оценки НДС водонасыщенных оснований, сложенные глинистыми грунтами со степенью водонасыщения 0,8<Sr 1 на начальном и промежуточном этапах НДС аналитическим и численным методами. Они необходимы для совершенствования расчетов водонасыщенных оснований по I и II группам предельных состояний, в том числе, для условий Вьетнама.
Целью работы является изучение и совершенствование методов количественной оценки НДС водонасыщенных оснований сооружений, сложенные глинистыми грунтами со степенью водонасыщения 0,8
Для достижения поставленной цели были рассмотрены и решены следующие задачи:
-
Составлен обзор и анализ современного состояния проблемы строительства на слабых водонасыщенных глинистых грунтах, в том числе, с учетом степени водонасыщения меньше единицы;
-
Анализированы современные аналитические и численные методы количественной оценки НДС водонасыщенных оснований, в том числе на начальном и промежуточном этапах;
-
Сформулированы основанные положения и составлены уравнения состояния скелета и поровой газосодержащей воды для количественной оценки НДС водонасыщенных оснований на начальном и промежуточном этапах;
-
Определены расчетные параметры деформируемости скелета и поровой газосодержащей воды грунта, а также грунта целом, в том числе коэффициент порового давления для условий отсутствия дренирования (закрытия система );
-
Поставлены и решены краевые задачи по количественной оценке НДС водонасыщенных оснований под воздействием местной нагрузки (плоская задача) с учетом различных граничных условий по напряжениям и различной формы границы ( полуплоскости с прямоугольным вырезом );
-
Поставлена и решена задача уплотнения водонасыщенного слабого грунта под воздействием песчаной насыпи с учетом песчаных дрен.
-
Поставлена и решена задача о НДС двухслойного основания состоящего из песчаной дамбы и преобразованного слабого слоя грунта.
-
Исследовано влияние степени водонасыщения в переделах 0,8- 1,0. на НДС в до предельном и в предельном состояниях.
-
Исследовано влияния формы границы расчетной области в виде полуплоскости с прямоугольными вырезами на НДС водонасыщенных оснований под воздействием местной нагрузки;
-
Исследовано влияние касательных напряжений на границе полуплоскости при оценке НДС под воздействием местной нагрузки для определения начальной и предельной нагрузок;
-
Поставлена и решена плоская задача консолидации водонасыщенного основания под воздействием местной нагрузки. Показано, что на начальном этапе формирования НДС избыточное поровое давление концентрируется непосредственно под местной нагрузкой на ограниченную глубину h hа/2, а в промежуточном этапе экстремум порового давления смещается вниз и рассеивается во все стороны;
-
Исследовано влияние свойств ползучести скелета грунта при сдвиге при прогнозе осадок водонасыщенных оснований в условиях плоской задачи;
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Обоснована необходимость учета степени водонасыщения, касательных напряжений на границе, а также формы границы расчетной области для количественной оценки НДС оснований при определении начальной и предельной критической нагрузок на основания зданий и сооружений;
-
Поставлены и решены задачи по количественной оценке НДС оснований сооружений под воздействием местной нагрузки ( фундамент, дамба ) аналитическим и численным методами с учетом степени водонасыщения, коэффициента Пуассона, касательных напряжений на границе и формы границы в виде полуплоскости с прямоугольным вырезом. Показано существенное влияния этих факторов на НДС оснований сооружений;
-
На основе решения плоской задачи консолидации показано, что под воздействием местной нагрузки в водонасыщенном основании избыточное поровое давление на начальном этапе концентрируется непосредственно под местной нагрузкой на глубину h hа/2 и имеет экстремум, а на промежуточном этапе экстремум порового давления смещается вниз.
-
Рассмотрено НДС двухслойного основания, состоящего из песчаной насыпи и преобразованного слабого слоя с помощью песчаных дрен конечной длины.
Практическое значение работы заключается в том, что результаты выполненных исследований способствуют повышению достоверности количественной оценки НДС водонасыщенных оснований на начальном и промежуточном этапах. Кроме того они позволяют определить начальную и предельную критические нагрузки на водонасыщенное основание, необходимые для расчета оснований по I и II группам предельных состояний.
Выполненные исследования показали, что время стабилизации осадки под
воздействием местной нагрузки ( плоская задача ) существенно меньше чем время, определенное методом эквивалентной одномерной задачи.
Показано, что предварительное уплотнение верхних слоев слабых водонасыщенных глинистых грунтов большой мощности с помощью песчаной насыпи и дрен позволяют использовать образованное двухслойного массива в качестве оснований фундаментов конечной ширины.
Реализация работы. Результаты работы будут использованы на кафедре механики грунтов и геотехники МГСУ и автором диссертации в его дальнейшей научной и практической деятельности.
На защиту выносятся:
-
Постановка и решения задач по количественной оценке НДС водонасыщенных оснований на начальном и промежуточном этапах аналитическими и численными методами в рамках плоской задачи с учетом различных факторов;
-
Анализ результатов полученных решений плоской задачи консолидации и ползучести водонасыщенных оснований в том числе, начальной и предельной критических нагрузок с учетом различных факторов;
-
Анализ результатов решения осесимметричной задачи консолидации для предварительного уплотнения слабых водонасыщенных грунтов с помощью песчаной насыпи и дрен;
-
Выводы и рекомендации, составленные по результатам исследований.
Диссертационная работа выполнена на кафедре механике грунтов и геотехники МГСУ в период обучения в аспирантуре в 2009-2013 годах под руководством профессора, доктора технических наук З.Г. Тер-Мартиросяна, которому автор выражает искреннюю благодарность за постоянное вынимание и помощь.
