Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время строительство все чаще осуществляется на территориях, расположенных на склонах или вблизи них. Особенно актуальным является вопрос обеспечения устойчивости откосов и склонов в условиях стесненной городской застройки, когда выполаживание склонов или выполнение контрбанкетов не всегда возможно из-за застроен-ности территории.
Наиболее эффективными являются многорядные противооползневые свайные сооружения, которые имеют целый ряд преимуществ перед другими мероприятиями инженерной защиты оползнеопасных территорий, особенно в условиях стесненной городской застройки.
Простейшим противооползневым сооружением является однорядная лента из свай. Однако в большинстве случаев по причине высокого оползневого давления возникает необходимость возведения многорядных свайных сооружений. Практически во всех случаях в противооползневых конструкциях глубина погружения свай составляет более 10 диаметров, сваи являются гибкими и работают на чистый изгиб. Часто применяются конструкции из свай, защемленных в подстилающие несмещаемые грунты высокой прочности.
Особенностью работы противооползневых свайных сооружений, в отличие от схемы работы традиционного кустового фундамента, является то, что при сдвиге оползающий массив грунта оказывает горизонтальное давление не только на ростверк, но и, в основном, непосредственно на стволы свай. В целом, механизм взаимодействия грунта оползней с элементами многорядных свайных сооружений изучен недостаточно.
Анализ существующих методов расчета противооползневых свайных сооружений показал, что большинство этих методов основано на упрощенных расчетных схемах, не учитывающих ряд значимых факторов, что приводит к значительному завышению расчетных усилий в сваях.
Учитывая все это, актуальным является проведение экспериментально-теоретических исследований противооползневых свайных сооружений и разработка метода расчета горизонтально нагруженных многорядных свайных противооползневых сооружений.
Целью исследований является разработка метода расчета многорядных свайных противооползневых сооружений, позволяющего определять усилия в сваях и перемещения свай и ростверка.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
анализ существующих методов расчета свайных противооползневых сооружений на оползнеопасных склонах;
исследование особенностей напряженно-деформированного состояния (НДС) многорядных свайных противооползневых сооружений при
4 действии оползневого давления;
изучение закономерностей распределения оползневого давления между рядами свай в зависимости от конфигурации многорядного сооружения;
выявление рациональных конструктивных решений многорядных свайных противооползневых сооружений;
составление расчетной схемы и метода расчета противооползневого многорядного свайного сооружения с учетом особенностей взаимодействия оползневых грунтов со сваями;
разработка рекомендаций по рациональному проектированию многорядных свайных противооползневых сооружений.
В диссертационной работе использованы следующие методы исследований:
S исследования противооползневых многорядных свайных сооружений на моделях в лотках с песком с использованием тензосваи (21 испытание);
S натурные испытания буронабивных свай 01200 мм длиной 1=20 м в составе противооползневого сооружения на горизонтальную нагрузку (2 испытания).
Достоверность результатов диссертационной работы подтверждена применением в экспериментах тензосваи, удовлетворительной сходимостью экспериментальных и расчетных данных с данными известных аналитических и экспериментальных исследований, а также практикой применения предложенной методики при проектировании реальных противооползневых сооружений, возведенных на оползнеопасных территориях.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
S получены новые данные о НДС многорядных свайных сооружений (значения перемещений сваи в уровне поверхности грунта, значения изгибающих моментов по длине свай) при различных оползневых нагрузках в зависимости от шага свай в рядах, шага рядов свай и количества рядов свай;
S по результатам натурных испытаний буронабивных свай 01200 мм для твердых глин (РгЦІ (глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции с прослоями и включениями дресвы и щебня известняка, песчаника, мергеля, аргиллита) определено значение коэффициента пропорциональности для расчета свай на горизонтальную нагрузку;
S предложена расчетная схема и разработан метод расчета многорядных противооползневых свайных сооружений с учетом особенностей взаимодействия фунтового массива со сваями, а именно:
-оползневое давление действует на ростверк и непосредственно на стволы свай в виде распределенной по глубине горизонтальной нагрузки и
принимается равномерно распределенным между всеми рядами свай;
- предусматривается возможность различной глубины расположения поверхности скольжения для каждого ряда свай;
-учитывается возможность многослойное грунтового массива ниже поверхности скольжения, что особенно актуально для свай большого диаметра (1 м и более) и длины (15 м и более).
Практическое значение работы. Предложенная методика расчета противооползневых многорядных свайных сооружений позволяет осуществлять расчеты противооползневых сооружений с учетом взаимодействия свай с грунтом оползающего массива и рекомендуется для практического применения.
Реализация работы. Результаты диссертационных исследований и разработанный на их основе метод расчета многорядных свайных противооползневых сооружений были использованы при проектировании инженерной защиты для общественного здания «Конгресс-холл» и 14-этажного жилого дома по ул. Парковой в г. Уфе. Экономический эффект от внедрения предложенной методики расчета свайных рядов при проектировании здания «Конгресс-Холла» составил 446 тысяч рублей, при сооружении подпорной стенки у 14-этажного жилого дома по ул. Парковой - 1008 тыс. рублей.
За решение геотехнических проблем при проектировании здания «Конгресс-Холла» в г. Уфе, связанных с оползневыми процессами на площадке, автор работы решением Президиума РОМГГиФ от 1 апреля 2009 г. был награжден дипломом имени Ухова С.Б (диплом №СБУ-004/6).
Метод расчета многорядных свайных противооползневых сооружений, разработанный по результатам диссертационных исследований включен в разработанный ТСН по проектированию противооползневых сооружений в грунтовых условиях Республики Башкортостан.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы представлены и доложены на научно-технических конференциях УГНТУ (г.Уфа, 2000, 2002, 2003 г.г.) и ПГТУ (г. Пермь, 2000, 2004-2008); международных научных конференциях в г. Волгограде (2003 г.), г.Уфе (2006 г.), Санкт-Петербурге (2009 г.); конференциях по геотехнике в г. Арлингтоне (США) в 2008 г. и в г Александрии (Египет) в 2009 г.
Личный вклад автора заключается в:
S обосновании выбора расчетных схем.
S проведении экспериментальных модельных и натурных испытаний.
S участии в разработке метода расчета многорядных свайных противооползневых сооружений.
На защиту выносится:
1 Результаты экспериментальных модельных и натурных исследований многорядных свайных противооползневых сооружений.
2 Метод расчета многорядных свайных противооползневых сооружений на оползневое давление грунта.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликованы 17 статей (в том числе 1 статья в журнале «Вестник гражданских инженеров», входящем в перечень изданий ВАК РФ).
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов - общий объем 218 страниц машинописного текста и 54 рисунка, а также списка литературы - 206 наименований.
Диссертационные исследования выполнены в период обучения в аспирантуре Пермского государственного технического университета с 2003 по 2007 г. и в научно-исследовательском институте строительного комплекса «БашНИИстрой» под научным руководством д.т.н. профессора Готмана Альфреда Леонидовича, которому считаю своим долгом выразить глубокую благодарность за постоянное внимание и помощь в работе.
Автор выражает глубокую благодарность д.т.н. Шеменкову Ю.М., д.т.н. Пономареву А. Б., н.с. Бахтиярову Г.Г. и программисту Закировой Р.А. за оказание помощи в процессе проведения экспериментальных исследований.
