Введение к работе
Актуальность темы. Необходимость расширения транспортной сети в различных регионах страны, ускорение темпов строительства, сокращение финансирования изыскательских и проектных работ, повышение цен на строительные материалы и их перевозку выдвигают на передний план приоритетность использования местных грунтов. Местные грунты, как правило, переувлажнены, имеют низкую прочность и повышенную сжимаемость. Такие грунты согласно СНиП 2.02.01-83* называются специфическими грунтами, и согласно СНиП 2.05.02-85* – «слабыми». Их использование относится к случаям индивидуального проектирования, включающего определение показателей механических свойств грунтов и специальные расчёты конструкции сооружения. Как показала практика, даже при индивидуальном подходе имеется отрицательный опыт строительства. Один из путей обеспечения надёжности назначения конструкции инженерного сооружения – достоверная оценка свойств используемых грунтов в сооружении и в его основании, в том числе и деформационных, предопределяемая правильностью учета поведения грунта в системе «сооружение – основание», то есть с учетом техногенного воздействия. В связи с отмеченным, тема данной диссертации является важной и актуальной.
Целью исследования является повышение точности определения характеристик сжимаемости слабых грунтов различных разновидностей за счёт учёта специфики деформационных свойств и реальных условий их (грунтов) работы по отжатию поровой воды в системе «сооружение – грунтовое основание» в компрессионно-консолидационных испытаниях.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1.Теоретически обосновать необходимость и возможность совершенствования методики расчета и определения деформационных свойств слабых грунтов в части приближения условий испытания к реальным условиям их работы в конструкции.
2.Проверить правомочность использования в расчетах изменения при статическом уплотнении «геометрической» пористости грунта, согласно классической механике грунтов.
3.Усовершенствовать конструкцию одометра за счёт увеличения его функциональных возможностей. Создать опытный образец компрессионного прибора и провести его экспериментальную проверку.
4.Разработать для практики методику компрессионных и консолидационных испытаний слабых грунтов с учетом нового подхода к оценке деформационных свойств и одометра измененной конструкции.
Научная новизна диссертационной работы заключается в теоретическом обосновании методики определения показателей деформационных свойств слабых грунтов с учетом «активной» пористости грунта и различного характера отжатия поровой воды при его статическом уплотнении в системе «сооружение – грунтовое основание» с помощью предлагаемых расчетных методов, а также расширения функциональных возможностей одометра компрессионного прибора путем усовершенствования его конструкции.
Практическая значимость диссертационной работы заключается:
1) в повышении точности расчетов показателей механических свойств слабых грунтов за счет учета их «работающей» («активной») пористости в процессе статического уплотнения под нагрузкой от веса сооружения;
2) в повышении достоверности определения показателей деформируемости слабых грунтов с помощью одометра усовершенствованной конструкции за счет учета условий механического отжатия поровой воды в процессе уплотнения, то есть техногенного воздействия;
3) в разработке методики компрессионно-консолидационных испытаний слабых грунтов для инженерной практики с учетом предлагаемого подхода.
Методика проведения компрессионно-консолидационных испытаний и опытный образец компрессионного прибора предлагаемой конструкции были использованы при оценке эксплуатационной надёжности земляного полотна Северной железной дороги на 1080 км участка Обозёрская – Архангельск (акт по установленной форме прилагается).
На защиту выносятся:
1. Теоретически и экспериментально подтвержденная усовершенствованная методология оценки показателей деформационных свойств слабых грунтов, включающая расчет «активной» пористости грунта и реальные условия отжатия поровой воды в процессе его уплотнения.
2. Рекомендации по практическому определению компрессионно-консолидационных характеристик грунтов на приборе усовершенствованной конструкции.
Достоверность результатов подтверждена экспериментальной проверкой предлагаемой методики оценки характеристик сжимаемости слабых грунтов, а именно: результатами расчетов осадки на основе данных компрессионно-консолидационных испытаний нескольких разновидностей слабых грунтов и реального объекта на основе данных центробежного моделирования.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались: на V научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути», посвящённой памяти Шахунянца Г.М. (2008 г.); на расширенном заседании кафедры «Аэродромы и дороги» ВТУ при Спецстрое РФ (2011 г.г.); на расширенном методическом совещании лаборатории земляного полотна, геотехники и геосинтетики ОАО «СоюздорНИИ» (2009, 2011 г.г.); на XII научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (2011 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 работ, в том числе 2 – в издании перечня ВАК по специальностям 05.23.11 и 05.23.02.
Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений.
