Исследование напряженно-деформированного состояния, просадочности лессовых грунтов и их строительных свойств на примере инженерно-геологических условий Зеравшанского оазиса тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.07 ВАК РФ

г г а ин

1 о апр гт

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН САМАРКАНДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

1 На правах рукописи УДК 624.131.22:728.1

ХАСАНОВ АСКАР ЗАБИЕВИЧ кандидат технических наук, доцент

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ, ПРОСЛДОЧНОС ГИ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ и их СТРОИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ НА ПРИМЕРЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ЗЕРАВШАНСКОГО ОАЗИСА

Специальность 01.02.07 - Механика сыпучих тел, грунтов и горных пород

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

САМАРКАНД-2000

Работа выполнена в Самаркандском Государственном Архитектурно - строительном институте имени Мирзо Улугбека

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

д.т.н, профессор Дасибеков А.Д. (Казахстан);

д.т.н, профессор Хожметов Г.Х. (У збекистан);

д.г.м.н., профессор Мавлянов Э.В. (Узбекистан).

Институт сейсмологии АН РУз

Защита диссертации состоится «_» марта 2000 г. в

«_» часов «_» минут на заседании специализированного

совета К 015.95.01 по защите диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук в СО АН РУз по адресу 703000, г. Самарканд, ул. Темур Малик, № 3.

С диссертации можно ознакомиться в библиотеке СО АН РУз по адресу: 703000, г. Самарканд, ул. Темур Малик, № 3.

Автореферат разослан «_» «_» 2000 г.

Ученый секретарь специализированного совета, к.т.н., доцент:

Исматов М.Х.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Лессовые просадочные грунты как "геологическая среда" изучены достаточно хорошо. Но в практике строительства приходится сталкиваться с рядом проблем, касающихся расчета и проектирования оснований и фундаментов, возводимых на этих грунтах. Известно, что при замачивании основания, сложенного лессовыми грунтами, возникают сложные деформации, в результате чего происходит повреждение зданий, а в некоторых случаях и полное их разрушение. Это происходит, прежде всего, в результате накопления ошибок, допускаемых на различных этапах изысканий, проектирования и строительства объектов. На наш взгляд, решение проблем, связанных с процессом инфильтрации воды и возникновения дополнительных деформаций лессовых грунтов, подлежит пересмотру и более глубокому осмыслению .

Ниже перечисляются некоторые из этих проблем, решение которых получено автором данной диссертационной работы, в частности:

• разработка методологии определения механических свойств грунтов, позволяющая максимально сблизить между собой условия работы грунта в природных условиях на испытательных стендах;

• анализ причин аварий зданий и сооружений, который необходим для принятия в нормативных документах ряда

. принципиальных положений конструктивного и производственного характера; « всестороннее изучение процессов увлажнения и просадок основания, сложенного лессовыми грунтами;

• отказ от приближенных расчетных моделей и разработка расчетных методов, позволяющих моделировать напряженно-деформированное состояние основания, сложенных лессовыми грунтами.

Анализ повреждений зданий и сооружений, построенных на лессовых грунтах, как в Узбекистане, так и в других странах, показывает, что здания с различными вариантами остова по-разному воспринимают неравномерные просадочные деформации. Как показали исследования автора, сравнительно хорошо неравномерные деформации воспринимают крупнопанельные и каркасные здания с некоторой предельно допустимой жесткостью, определение которой требует дополнительных исследований. Сравнительно плохо неравномерные деформации воспринимают кирпичные здания. Поэтому, на наш взгляд, кирпичные здания необходимо проектировать

с большей жесткостью. Бытует мнение, что жесткость кирпичных зданий можно увеличить введением смешанного каркаса или усилением стен железобетонными сердечниками. К сожалению, как показывает практика, увеличение жесткости удлиненных (здания конечной жесткости) кирпичных зданий таким способом ухудшает работу конструкций и приводит к возникновению концентрации напряжений в отдельных частях здания, особенно в узлах сопряжении. Поэтому требуется исследование таких смешанных конструкций на неравномерные просадочные деформации.

Сложной инженерной , задачей является определение увлажнения грунта в зависимости от типа различных источников_ .Задача усложняется, если процесс инфильтрации воды рассматривается с учетом ортотропности по проницаемости и экранирующего эффекта дневной поверхности земли. Решение этой проблемы потребовало провести лабораторные лотковые и широкомасштабные натурные исследования процессов инфильтрации воды, по результатам которых получены инженерные решения для одномерной, плоской и осе симметричных задач.

Напряженно-деформированное состояние основания из лессового грунта

без учета замачивания с достаточной для практических расчетов точностью можно вычислить одним из распространенных методов основанном на линейной зависимости между напряжениями и деформациями. Определение напряженно-деформированного

состояния основания с учетом возникновения в нем просадочных деформаций и поверхностей сдвигов является сложной инженерной задачей. Поэтому решение совместной задачи процессов инфильтрации воды в грунт и напряженно-деформированного состояния имеет большое практическое значение и, в соответствии с этим, является актуальным.

Проведенные натурные и лотковые испытания показали, что просадочные деформации сопровождаются появлением объемных и сдвиговых деформаций. В некоторых областях основания происходит накопление сдвиговых деформаций, которые, в конечном -4Ш>ге^риводя11_к_гшявтении поверхностей сдвигов. Именно эти зоны

существенным образом влияют на напряжешюё~состбяние—основания--

и, следовательно, на конечные деформации. Поиски методов прогнозирования конечных просадочных деформаций лессовых грунтов, служат предметом споров ряда специалистов.

В соответствии с этим, цель диссертационной работы заключается в исследовании комплекса строительных свойств лессовых грунтов в данном случае на примере геоморфологического строения Зеравшанского оазиса, усовершенствование методов

определения механических параметров лессовых 'грунтов, закономерности инфильтрации воды в грунте из различных источников увлажнения, прогнозирование напряженно-

деформированного состояния и просадочности лессовых грунтов с использованием аналитических и численных методов расчетов на ЭВМ. ■

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Проведены исследования генезиса, физических, механических и фильтрационных свойств лессовых грунтов Зеравшанского оазиса;

2. Комплексно исследована работа зданий с различным несущим остовым на лессовых грунтах Зеравшанского оазиса и систематизированы основные причины, способствующие их повреждения;

3. Выполнены натурные экспериментальные исследования лессовых грунтов для определения характера их деформирования от воздействия внешних нагрузок;

4. Проведены натурные и лотковые экспериментальные исследования инфильтрации воды и просадочности в лессовых грунтах;

5. По данным результатов экспериментальных исследований получены аналитические решения стационарной и нестационарной задач инфильтрации воды от различных источников замачивания в лессовых грунтах;

6. Получено аналитическое решение задачи напряженного состояния увлажненного лессового основания на основе теории предельного равновесия и предложен инженерный метод определения осадок и просадок основания;

7. Разработана процедура численного расчета плоской задачи инфильтрации воды из различных источников замачивания и напряженно-деформированного состояния лессового основания при линейной постановке методом конечных элементов (МКЭ) с использованием ЭВМ;

8. Разработан автоматизированный комплекс для проведения практических расчётов процесса инфильтрации и напряжённо -деформированного состояния, включая просадочность лёссового основания.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в комплексном изучении строительных свойств лессовых грунтов Зеравшанского оазиса в разработке и усовершенствования методов - определения деформационных и прочностных характеристик лессовых

грунтов, а также в разработке методов расчета напряженно -деформированного состояния, в том числе просадочных деформаций при замачивании основания из различных источников.

Анализ полученных автором, а также известных ранее результатов экспериментальных и теоретических исследований позволили выявить наиболее приемлемые для практических целей расчетные схемы, в основу которых положено решение совместной задачи процессов инфильтрации и линейной деформируемости грунтов.

Научная новизна исследований заключается в том, что автор впервые произвел комплексные исследование инженерно-геологических, строительных свойств и основных закономерностей водопроницаемости и деформирования лессовых грунтов Зеравшанского оазиса, являющимся крупным сельскохозяйственным и промышленным регионом республики Узбекистан. Исследованы работы грунтовых оснований, сложенных лессовыми просадочными грунтами и проведены натурные наблюдения за работой здания в условиях сложного деформирования основания. На основании лабораторных и крупномасштабных экспериментальных исследований произведены теоретические расчеты, позволяющие прогнозировать процессы инфильтрации и напряженно-деформированного состояния оснований зданий и сооружений при его локальном увлажнении. Это позволило получить следующие основные результаты:

• проведена классификация лессовых грунтов Зеравшанского оазиса с учетом климатических, геоморфологических, геологических, гидрогеологических и иженерно-геологических условий. Разработаны методики и предложены способы определения величин удельного сцепления, начального просадочного давления, коэффициента бокового давления и коэффициента влагопроводности лессовых грунтов;

• на основании проведенных исследований работы зданий на неравномерно деформируемом лессовом основании рекомендованы конкретные конструктивные мероприятия, позволяющие без повреждений, воспринимать сложные деформации основания кирпичных зданий, и установлена предельно допустимая величина их относительного прогиба;_

• по результатам полевых штамповых испытаний выявлены закономерности деформирования и просадочности маловлажных и увлажненных лессовых грунтов.

• экспериментально установлены основные закономерности процесса нестационарной инфильтрации воды в грунт и разработан метод теоретического расчета инфильтрации с учетом

ортотропности грунтов по проницаемости, экранирующего эффекта поверхности земли из различных линейных источников увлажнения;

• разработан метод численного расчета напряженно-деформированного состояния и просадочности основания с учетом процесса инфильтрации воды в лессовых грунтах;

• разработан метод расчёта напряжённого состояния и просадочности лёссовых грунтов от действия различных источников увлажнения, основанный на. теории предельного состояния.

Практический выход работы заключаются в:

• применении полученных результатов исследований при расчете и проектировании кирпичных зданий, построенных на лессовых грунтах;

• использовании разработанных методов определения величины удельного сцепления, . начального просадочного давления, коэффициента бокового давления и коэффициента влагопроводности при выполнении инженерно-геологических работ;

• использовании разработанных расчетных комплексов "ИНФИЛЬТРАЦИЯ", (расчет процессов инфильтрации воды в грунтах), "ПРИЗ - СамГАСИ" (расчет напряженно-деформированного состояния и просадочности лессового основания с учетом инфильтрации воды в грунт) и "ПИРОО -СамГАСИ" (программа расчета напряженного состояния и просадочности лессовых грунтов с учетом теории предельного состояния) для автоматизированного расчета основания.

Внедрение результатов работы в практику изысканий и проектирования. Результаты данной работы были использованы в составлении СНиП и внедрены в проектных и изыскательских организациях Узбекистана. Обобщение результатов анализа аварийных зданий, построенных на лессовых грунтах и грунтах антропогенного происхождения, позволил разработать дополнительные рекомендации. Эти рекомендации были использованы при проектировании новых объектов (более 30 зданий) построенных на просадочных и грунтах . В настоящее время, предложенную автором методику расчетов и рекомендации, используют крупные проектные и изыскательские организации, такие как УзГИИТИ, УЗНИИП, ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА, ГИПРОСЕЛЬСТРОЙ, ПЭМ СамГАСИ, ГЕОФУНДАМЕНТ - ПРОЕКТ СамГАСИ и многие другие.

Разработанные автором методы расчёта и рекомендации для проектирования зданий на просадочных грунтах являются

патентоспособными. В настоящее время автором получены шесть авторских свидетельств и поданы шесть заявок на предполагаемые изобретения.

Разработанные методики расчетов оснований зданий и сооружений и программные комплексы «ИНФИЛЬТРАЦИЯ», «ПИРОО-С-амГАСИ», «ПРИЗ СамГАСИ» используются проектными институтами Республики Узбекистан.

Предложенные методы определения начального просадочного давления удельного сцепления в лабораторных и полевых условиях, существенно увеличивают точность измерения и позволяют в автоматическом режиме получать информацию. Эти разработки в настоящее время используются в проектно-изыскательских организациях.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: семинарах и научно-технических конференциях Самаркандского Архитектурно-строительного института (1989-1999); 1 региональной конференции Средней Азии, посвященной «использованию достижений нелинейной механики грунтов в проектировании оснований и фундаментов» (Йошкар-Ола,1989); 6-Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механики, Ташкент 1986 г.; 7-Всесоюзной конференции по динамики оснований, Днепропетровск 1989 г.; З-Всесоюная конференция, посвященная проблемам лессовых просадочных грунтов, Барнаул 1990 г.; 1-региональной конференции Средней Азии, посвященная проблемам строительства на сгруктурно-неустойчивых грунтах, Самарканд 1992 г.; На международных конференциях . Ваймер (Германия) и Стамбул (Турция).

На семинарах НИИОСП им. Н.М. Герсиванова 1994 г., ЦМИПКС МГСУ 1994 г.; на кафедрах «ГСОиФ» ТАСИ 1999 г. и СамГАСИ 2000 г.; «Мосты и тоннели» ТашИИТа 1999 г.; «Автомобильные дороги» ТАДИ 1999 г. и «Института механики и сейсмостойкого строительства» 1999-2000 г.

Публикация. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 56 научных статьях., из них 14 в периодических журналах Узбекистана, странах СНГ и дальнего зарубежья. По результатам исследований получены шесть авторских свидетельств на: изобретения.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, семи глав, основных результатов и выводов, библиографии из 252 наименований. Общий объем диссертационной работы 376 страниц машинописного текста, в том числе 55 рисунков, 71 графиков и 9 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЯ ДИССЕРТАЦИИ 1. Общие положения и состояние вопроса

Изучение лессовых грунтов как геологической среды началось в конце XIX и начале XX вв. Известны труды ученых, посвященные изучении лессовых грунтов: П.С. Берга, В.А. Обручева, А.П. Павлова, Б.Б. Полынова, И.И. Трофимова и др.

Более глубокому изучению генезиса и природы лессовых грунтов посвящены труды Н.Л. Денисова, А.К. Ларионова, f^.A. Мавлянова, В.А. Ананьева, Б.В. Дерягина и др. Изучению строительных свойств лессовых грунтов посвящены труды Ю.М. Абелева, М.Ю. Абелева, H.H. Маслова, М.Н. Гольдштейна, В.И. Крутова, Л.А. Мустафаева, С.Н. Клепикова, Х.А. Аскарова, Мавлянова Э.В. и др.

Обширные исследования строительных свойств лессовых грунтов Никополя, Херсона, Грозного, Средней Азии и Молдавии были выполнены Ю.М. Абелевым . Всестороннему изучению физических и строительных свойств лессовых грунтов с целью их классификации были посвящены работы Н.Я. Денисова, А.К. Ларионова, Н.И.Кригера, В.П. Ананьева, С.Ф. Аверьянова, Г.А. Мавлянова и др.

В последние годы большие работы по изучению свойств лессовых грунтов и методам строительства на этих грунтах посвящены работы Е.А. Сорочана, И.М. Литвинова, В.Ф. Разоренова, Ю.Г. Трофименкова, К.Р.Руппенейт, P.C. Зиангирова, КХА.Багдасарова, A.A. Мусаэляна, В.Е. Соколова, Х.З Расулова, Г.Х. Хожметова и многих других.

Вопросам экспериментальных исследований НДС посвящены работы Н.А.Цытовича, А.П.Криворотова,Т.Ф. Липовицкой, Г.Е. Лазебника и А.П. Смирнова, С.С. Вялова, А.Г. Родштейнэ, М.В. Малышева, М.Ю. Абелева, Д.С. Баранова , В.Ф. Сидорчука, Ю.Н. Мурзенкоидр.

Всестороннее изучение свойств, напряженно-деформированного состояния и методов строительства на лессовых грунтах посвящены работы ученых Узбекистана Г.А.Мавлянова, Н.И.Казакбаева, Т.Ш. Ширинкулова, Т.Р.Рашидова, С.М. Касымова, Х.З. Расулова, Г.Х.Хожметова, Э.В. Мавлянова К.С., A.M. Худайбергенова, Абдурашидова, A.A. Ишанходжаева, Х.Ш: Тураева, Е.С.Песикова, Г.З.Чахвадзе, В.А.Межеровского, З.С. Сирожидцинова, Ф.А.Икрамова, Г.И.Сеидалиходжаева, Х.Х. Худайназарова, Я.С. Садикова A.M., Мирзаева, K.M. Джумаева, М.М. Хонкелдиева, Ш.Р., Мухаммадаминова, Я.С. Садикова и др.

Обобщив результаты этих исследований, можно утверждать, что вертикальные напряжения в основном концентрируются под жестким штампом и значительно в меньшей степени

распространяются в стороны, как это следует из теории упругости. Учитывая это обстоятельство, некоторые ученые для сближения теоретических и действительных напряжений в классические формулы Фламана и Буссинеска ввели коэффициенты концентрации напряжений. Концентрации напряжений в области, ограниченной контуром штампа, отмечали также К. Питти, Р. Спорроу,Д.С. Баранов Г.М. Ломизе и Г.И. Кравцов, Г.Е. Лазебник и др. Аналогичные результаты были получены Г.А.Скорминым, Г.И. Кравцовым.

Экспериментальные исследования Г.М. Ломизе, Г.И. Кравцова, М.Ю. Абелева и Н.С. Рязанова показали, что в водонасыщенных лессовых грунтах напряжения под жесткими круглыми штампами превышают теоретические до 40 %. Исследованиями Г.Е Лазебника и A.A. Смирнова установлено, что в основании прямоугольного штампа до напряжений 100 кПа НДС удовлетворительно совпадает с решениями теории упругости. Дальнейший прирост напряжений приводит к его концентрации у подошвы штампа.

В литературе встречаются разногласия, связанные с вопросами расхождения величин ожидаемых просадок, рассчитанных по. формулам СНиП, и фактическими их величинами. Обзор результатов многочисленных экспериментов, проведенных на лессовых грунтах, показывает, что при равных условиях величина просадочных деформаций зависит от размеров источника замачивания и от продолжительности увлажнения. По мнению Ю.М. Абелева, В.И. Крутова, A.A. Мустафаева, A.A. Григорьян, Ю.К. Иванова и др. такое явление, прежде всего, связано с возникновением на боковой поверхности проседающего массива просадочного грунта зон сдвигов. Последнее существенным образом влияет на напряженное состояние и на величину просадочных деформаций массива грунта.

Решение задачи напряженно-деформированного состояния -у ил а ж н е 11 н ого —л ессо вою__асно_в аци я связана с изучением процесса инфильтрации воды. Поэтому, изучению процесса распространения-воды от различных источников увлажнения уделяют большое внимание. Все исследования в этом направлении условно можно разделить на две группы. В первой, в зависимости от формы источника увлажнения и величины деформированных характеристик лессовых грунтов в массиве, выделяется фиксированный объем грунта, подверженный увлажнению, и методом суперпозиции деформаций определяется область и величина просадок поверхности основания. Во второй группе исследований задача распространения влаги и

связанное с этим изменение напряженно деформированного состояния грунтового массива решается по аналогии с задачей термоупругости. Ниже рассмотрены некоторые из этих теорий, предложенные различными авторами.

По мнению В.И. Крутова на характер напряженного состояния лессового грунта в увлажненной зоне существенное влияние оказывают возникающие при просадке горизонтальные перемещения и поверхностные просадочные трещины. В начальный период развития просадок взаимодействие увлажненной и неувлажненной зон происходит по всей глубине замачивания. В этом случае для трапециевидной зоны увлажненного массива нормальные напряжения определяются по аналогии с решением Янсена и Г.К. Клейна. При дальнейшем развитии увлажненной области на поверхности возникает разрушение сплошности массива. В дальнейшем учет взаимодействия увлажненного и неувлажненного массивов при определении нормальных напряжений был использован в работе A.A. Григорьян и Ю.К. Иванова. Также Ю.К.Ивановым была предложено выражение для определения нормальных напряжений с учетом начального давления.

A.A. Мустафаев, анализируя просадочные деформации лессовых грунтов, пришел к выводу, что поверхности скольжения увлажненной и неувлажненной зон ограничиваются вертикальными плоскостями. При решении этой задачи, как и предыдущих, принимается условие, что в пределах увлажненной зоны влажность соответствует полной влагоемкости грунта, а коэффициент бокового давления по всей глубине увлажненной зоны принимается равным единице.

Для определения напряженного состояния лессового основания, загруженного поверхностными нагрузками, с учетом его неравномерного замачивания, С.Н. Клепиковым введена расчетная схема в виде массива, расчлененного вертикальными столбиками. Эти столбики, выделенные из неоднородного основания, имеют ступенчато- переменное изменение механических характеристик. Задача решается методом конечных элементов и реализуется на ЭВМ. Одновременно С.Н. Клепиковым для определения напряжений предлагается применять приближенный метод , учитывающий рассеивающую способность нагрузок. По данным этих исследований угол рассеивания напряжений для лессовых суглинков составляет 6063 грд.

Прикладная теория термовлагоупругости применительно для расчета структурно-неустойчивых неоднородных оснований разработана И.И. Деминым. В этой работе коэффициент влагопроводности является переменной величиной, зависящей от

начальной влажности грунта. Распределение влажности в массиве определяется по аналогии с распределением температуры и решается методом конечных элементов. Плоская задача теории влагоупругости неоднородных грунтов заключается в отыскании полей перемещений, напряжений и деформаций.

На основании проведенного обзора можно сделать вывод о том, что методы расчета напряженно- деформированного состояния лессовых просадочных грунтов можно разделить на следующие группы:

1) решение одномерной задачи уплотнения лессового основания при его увлажнении до полного во до насыщения на всю глубину просадочной толщи;

2) расчет напряженно-деформированного состояния лессового основания в предположении фиксированного объема замачивания в виде прямоугольника или в виде трапеции;

3) метод расчета деформаций оснований, сложенных лессовыми грунтами с применением теории термоупругости;

4) расчет напряженно-деформированного состояния неравномерно увлажненного основания с учетом применения теории прочности грунтов.

Расчеты первой группы используются для определения максимальных величин просадочных деформаций, которые необходимы для выбора соответствующих водозащитных и конструктивных мероприятий. Как показывает практика, такие деформации могут возникнуть только в случае наличия вероятности подъема горизонта грунтовых вод. Однако, в подавляющем большинстве случаев, для лессовых грунтов большой мощности (10 - 20 и. и более) при поверхностном увлажнении основания местными источниками замачивания возникновение полной ожидаемой просадки, рассчитанной по методу расчета первой группы, .маловероятно. В этих случаях, как показали наши исследования, наибольшую опасность для здании представляет-неравиомериая. просадка основания в пределах плана здания. Поэтому для расчета дополнительных усилий, возникающих в конструкциях здания, были использованы расчетные схемы, с учетом возможного появления локальных областей замачивания. Последнее оказалось сложной инженерной задачей, и поэтому для ее упрощения была предложена расчетная схема с фиксированной областью увлажнения, ограниченной от остального массива прямолинейными

поверхностями. Это дало возможность инженерными методами определять величину просадок и линию искривления поверхности основания.

Многими авторами отмечается, что при местном характере увлажнения основания из небольших в плане источников, величина просадки оказывается намного ниже ожидаемой. Это происходит из-за возникновения на границе увлажненной области негативных трений, т.е. происходит зависание увлажненного массива по отношению к неувлажненной области.

Для описания динамики процесса распространения влаги и напряженно-деформированного состояния основания была предложена известная модель термоупругости. Впервые она была использована для решения напряженно-деформированного состояния набухающих грунтов с учетом процесса инфильтрации воды, что является сложной инженерной задачей, решение которой стало возможным благодаря методам численных расчетов с реализацией их на ЭВМ. Этот же принцип был использован некоторыми авторами для моделирования напряженно-деформированного состояния лессовых просадочных грунтов. Как показали наши исследования, лессовые грунты по своим свойствам не являются зеркальным отражением (с противоположными свойствам) набухающих грунтов. Проведенные экспериментальные исследования с водо-насыщенными лессовыми грунтами показывают, что они при небольших нормальных напряжениях также проявляют свойства набухания. По нашему мнению, основные недостатки теории термоупругости применительно к лессовым грунтам заключаются в следующем:

• при поверхностном замачивании лессовых грунтов, основные деформации объема происходят именно на поверхности, т.е. в окрестности источника увлажнения.

• в области распространения переднего фронта смачивания, где природное давление выше, в соответствии с теорией термоупругости, просадочные деформации должны быть меньшими, что противоречит действительности. Поэтому решения теории термоупругости можно использовать для моделирования деформирования поверхности грунта, но не для определения его напряженно-деформированного состояния.

2 .ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ ЗЕРАВШАНСКОГО

ОАЗИСА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ПОВРЕЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Генезис лессовых грунтов зависит от разнообразных геологических, климатических, геоморфологических и других условий. Вместе с тем, анализ природных условий конкретной местности, в

частности Зеравшанского оазиса, на основании исследований геологической среды и анализа большого количества архивных данных Самаркандского филиала УЗГИИТИ и лаборатории СамГАСИ позволил выявить два генетических типа лессовых отложений пролювиального и эолового происхождения.

При прогнозировании просадочных деформаций зданий и сооружений большое значение имеег колебание уровня подземных вод (УПВ). Для наблюдения за режимом подземных вод на территории города, было, установлено пять наблюдательных скважин. Начало наблюдений за изменениями УПВ проводится с 1964 года. Во время анализа гидрогеологического режима г. Самарканда автором были использованы архивные материалы институтов

"УЗБЕКГИДРОГЕОЛОГИЯ", "ГИПРОВОДХОЗ", "УзГИИТИ" и ТЕОФУНДАМЕНТПРОЕКТ' СамГАСИ. Скважины располагались в направлении с востока на запад на площади Регистан, в окрестности памятника культуры Гур-Эмир, на территории гарнизона по ул. Узбекистан, на площади Мустакиллик и на территории метеостанции.

Грунтовые воды залегают, в основном, в суглинистых и дресвяных отложениях на глубинах от 0 до 20 и более метров. На территории города имеется большое количество родников. Наличие природных родников связано с рельефом территории, в которую врезаются глубокие эрозийные впадины. Субнапорные воды приурочены к песчано-дресвяным, дресвяным и щебенистым отложениям. Грунтовые и субнапорные воды гидравлически взаимосвязаны и имеют идентичный уровненный режим. Поток подземных вод, проходящий через г. Самарканд, формируется в отрогах Зеравшанского хребта. Направление потока подземных вод с юга на северо-запад. Многолетние наблюдения показывают, что средняя скорость подъема уровней подземных вод составляет 0,5 м/год. И является постоянной в многолетнем разрезе. Начало подъема зафиксировано в 1987 году и за пять лет УПВ поднялась на 4-5 м. Как -доказал анялт,^оы1шной_ причиной подъема УПВ является рост водоподачи на вновь орошаемых земель Ургутского, Самаркандского и Пастдаргомского районов.

Для Западной части города характерен климатически стоковый тип режима. Основным режимообразующим фактором является метеорологический. Максимальный уровень подземных вод формируется весной, минимальный осенью. Амплитуда колебаний УПВ изменяется от 0.4 до 1 ми зависит от количества осадков. Для восточной части города, где расположена площадь Регистан, характерен генетический тип режима подземных вод, ирригационно-гидрологически-стоковый. Кривая этого генетического типа подземных вод в зависимости от времени года колеблется с

амплитудой от 1 до 2,5 М- Время наступления максимальных уровней -сентябрь. Основным режимообразующим фактором этого генетического типа является инфильтрация ирригационных вод с полей орошения и каналов. По многолетним наблюдениям установлено, что наблюдается тенденция подъема, начавшаяся с 1981 года, которая составляет 0..2.3 м/г. Максимальные отметки уровней грунтовых вод в районе площади Регистан за последние 10 лет изменения составили 3.2м (с20.1 м - 1981 до 16.9- 1993г.)

Строительные свойства лессовых грунтов в значительной степени зависят от структурных его особенностей. Как показали исследования, в общем случае, структурное сложение лессовых грунтов, отобранных в горных, предгорных зонах и Самаркандского плато, относятся к типичным алевритам, т.е. имеют рыхлую структуру, сложенную из песчаных и глинистых частиц и их агрегатов.

Определение сложения структуры грунта производилось в лабораторных условиях с использованием бинокулярного микроскопа при 60 кратном увеличении изображения. Классификация структуры производилась по методике А.К.Ларионова. Исследования в геотехнической лаборатории гранулометрического состава грунтов, отобранных из различных районов Зеравшанского оазиса, показали, что лессовые грунты состоят из кластогенных минералов с содержанием песчаных (менее 0,05 мм.) и пылеватых (0,05...0,005 мм.) частиц. Например, в районе Самаркандского плато содержание песчаных частиц составляет менее 25%. Песчаные частицы (кварц, полевые шпаты и акцессоры и др.) представлены в виде зерен неправильной формы очертания. Такие глинистые минералы, как гидрослюды, представлены в виде пленчатой структуры.

Согласно инженерно-геологической классификации

А.К.Ларионова, грунты Самаркандского плато относятся к зернисто-пленчатым и зернисто-агрегативным. Эти грунты относятся к категории лессовых супесей и легких суглинков),ело пластичности грунтов изменяется в пределах 6...8%).

Лессы в - горной и предгорной зонах имеют преимущественно зернисто-пленчатую структуру. В зонах верхнего и среднего течения реки Зеравшан мощность лессовых грунтов не превышает 4...6 м. Эти грунты в основном подстилают речниковце галечники аллювиального происхождения. Горизонт грунтовых вод в зоне влияния реки Зеравшан находится на глубине 3...5 м от поверхности земли. В результате капиллярного поднятия и интенсивного испарения грунтовых вод, содержащих большое количество растворимых типоморфных веществ, происходит накопление на поверхности менисков типоморфных минералов, преимущественно карбонатов. В результате этого нижние слои

лессовых пород приобретают большую структурную прочность. Обычно они являются непросадочными, в народе именуются термином "шох".

В процессе инженерно-геологических исследований лессовых грунтов Зеравшанского оазиса, текстура определялась, в основном, визуально, непосредственно на площадке при проведении горных выработок. Более детальное изучение слоев грунта, имеющего различные генетические типы, производилась в геотехнической лаборатории СамГАСИ. В формировании текстуры лессовых грунтов Зеравшанского оазиса существенную роль сыграли климатические и геоморфологические условия. Установлены следующие разновидности текстур:

• слитная текстура;

• слитная текстура со скрыто слоистыми образованьями в виде перемешанных суглинисто-песчаных или суглинисто-щебеночных грунтов;

• двухслойная или многослойная согласованная текстура, сложенная из грунтов различного или одного генетического типа;

• многослойная несогласованная текстура, сложенная из грунтов различного генетического типа.

В соответствии с этим, приведем классификацию литологического строения грунтов Зеравшанского оазиса

1. В горной местности. Лессовые грунты четвертичного возраста мощностью от 8...9 до 10...15 и. подстилают жесткие крупнообломочные или щебенистые грунты делювиального происхождения.

2. В предгорной местности:

• лессовые грунты мощностью от 8...10 до 9...16 м. Подстилают песчаные или щебенистые грунты пролювиального происхождения;

• лессовые грунты мошностькгМ.тЗО мги более относятся к одному и тому же генетическому типу, однако, разделены уровнем горизонта грунтовых вод на два инженерно-геологических элемента.

3. В зоне влияния долинных рек лессовые грунты мощностью 3...10 м. подстилаются речниковыми галечниками аллювиального происхождения, текстура лессовых отложений двухслойная. Нижние слои лесса толщиной 0.6...1.0 м., граничащие с галечниковыми отложениями, сильно карбонатизированы и, в соответствии с этим - непросадочные.

Наблюдения за осадками оснований и работой конструкций строящихся и эксплуатируемых зданий, а также исследование причин

аварий зданий позволяют уточнить теоретические расчеты и выбрать конструктивные оптимальные решения, наиболее приемлемые для данных грунтовых условий. В связи с этим наблюдение за зданиями и выявление причин их аварий имеет большое практическое значение.

Анализ материалов, собранных нами по Зеравшанскому оазису, показывает, что основной причиной аварий зданий является неравномерная просадка основания в пределах здания, превышающая предельно допустимую величину. Предельные величины разности осадок зависят от материала конструкций, конструктивной схемы, а также от габаритных размеров и планировочного решения здания, что существенно влияет на пространственную жесткость здания. Наблюдения показывают, что наиболее часто в результате неравномерной просадки повреждаются здания цельно кирпичные и со смешанным каркасом. Крупнопанельные здания, независимо от количества этажей, и каркасные здания неравномерные осадки основания воспринимают значительно лучше. В этих зданиях, обладающих достаточно большой пространственной жесткостью, при неравномерных просадках оснований часто возникают крены, и наблюдается появление трещин в стыках соединения железобетонных панелей. В каркасных зданиях при неравномерных просадках основания трещины возникают, в основном в осадочных и деформационных швах, а также в перегородках. В некоторых случаях крен здания в местах осадочных швов и в местах взаимопримыкаемых зданий может вызвать разрушение несущих конструкций. Интересно отметить, что практически все аварии, рассмотренные автором, произошли в результате замачивания активной зоны основания только с поверхности грунта.

Вопреки бытующему мнению о том, что при строительстве зданий в грунтовых условиях первого типа по просадочности не обязательно выполнять комплекс конструктивных и водозащитных мероприятий, практика показывает, что здания, особенно кирпичные, плохо сопротивляются даже не большим неравномерным осадкам. Примером тому может служить четырехэтажный жилой дом, построенный в г. Нурабаде Самаркандской области.

Поврежденными в основном, оказались здания, построенные на грунтах второго типа по просадочности. Как правило, основанием зданий, спроектированных на лессовых грунтах мощностью более 14...15 м. были приняты искусственно уплотненные грунтовые подушки толщиной 1,5...2,0 м.

Вышеприведенные примеры аварий зданий и сооружений позволяют сделать выводы о том, что отсутствие инженерных методов расчета инфильтрации воды в изотропных и анизотропных

лессовых грунтах от различных источников замачивания, а также прогноза увеличения влажности в основании с учетом экранирующего эффекта здания, не позволяет произвести моделирование работы здания на стадии его проектирования. Распространенный метод расчета работы фундамента в продольном направлении методом местных упругих деформаций с учетом переменного коэффициента постели не полностью отражает влияние просадочных деформаций основания на конструкции здания. В этой связи расчет конструкций здания с учетом процесса инфильтрации воды в основании и временный характер изменения деформационных характеристик основания, является более предпочтительным. Для кирпичных зданий в качестве конструктивных мер рекомендуется разрезка их на отсеки длиной не более 3..4 высот здания, причем, осадочные швы должны располагаться у равно загруженных стен и в местах примыкания к каркасным конструкциям. Искусственные основания в грунтовых условиях со вторым типом по лросадочности в виде уплотненных грунтовых подушек толщиной 1.5..2.0 м, не обеспечивают здания достаточной гарантией от повреждения здания. В связи с вышеизложенным конструкции зданий должны быть рассчитаны на дополнительные нагрузки, которые могут возникать в названных условиях.

3. ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ И ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ ЗЕРАВШАНСКОГО ОАЗИСА

Проведенные исследования архивных данных показали, что удельный вес частиц лессовых грунтов Зеравшанского оазиса зависит от удельного веса составляющих его минералов. Минералогический состав лессовых пород состоит из кварца, полевого шпата, ортоклаза, кальцитов и других соединений. Кроме того, в лессах содержится определенное количество органических (гумус) веществ. Проведенный обширный анализ большего количества архивных материалов

"геотехнических лабораториях СамГАСИ-и УзГИИТИ ^позволил количественно определить эту величину, которая изменяется в пределах 26.94- 27,1 кН/см3;

Удельный вес грунта на территориях, приуроченных к окрестностям реки Зеравшан и других каналов, где горизонт грунтовых вод расположен на глубине 3-4 м, равен 17... 18 кН/см3. В местах, где горизонт грунтовых вод расположен на глубине более 10 м, удельный вес грунта изменяется в пределах 16...17 кН/см3.

Удельный вес сухого грунта, как и пористость, является важной характеристикой, по которой можно судить о степени просадочности лессовых грунтов. Как показывают анализы, величина удельного веса

сухого грунта по всей территории Зеравшанского оазиса изменяется незначительно, в пределах 14,2... 14,9 кН/м3. В зонах среднего и нижнего течения реки Зеравшан может увеличиваться до 15,3 кН/м3 . Существует мнение о том, что с увеличением глубины одновременно должна увеличиваться плотность сухого грунта. Однако лессовые грунты и отличаются тем, что средняя величина плотности с глубиной остается практически постоянной.

Коэффициент пористости лессовых грунтов в основном изменяется в пределах 0,83...0,92. В нижних террасах долины, где горизонт грунтовых вод близок к поверхности земли (мощность лессовых грунтов не превышает 3...5 м), величина коэффициента пористости несколько уменьшается. Например, в зоне среднего и нижнего течения реки Зеравшан коэффициент пористости равен 0,8...0,85. Как и плотность, коэффициент пористости практически не зависит от мощности слоя просадочных грунтов.

Учитывая, что лесс, в основном, состоит из пылеватых частиц размером от 0,05 до 0,005 мм, он относится к категории легких суглинков. Анализ проведенных исследований лессовых грунтов Зеравшанского оазиса показал, что число их пластичности изменяется в пределах от 8,3 до 8,7%. Нижний предел пластичности этих грунтов изменяется в пределах от 17,6... 18,6 , реже до 19%. Верхний предел пластичности лессовых грунтов на данной территории также изменяется незначительно, в пределах от 26,3 до 27,8%.

Коэффициент фильтрации грунтов горных и предгорных районов Самаркандского плато, колеблется, в пределах 0,20...0,90 м/сут. В районах среднего течения реки Зеравшан этот коэффициент несколько уменьшается и составляет 0,15...0,4 м/сут. В районах нижнего течения реки Зеравшан наблюдается дальнейшее уменьшение величины коэффициента до 0,004...0,03 м/сут. Такое явление, на наш взгляд, закономерно, оно связано с уменьшением макропор в виде вертикальных менисков, а также с увеличением содержания глинистых частиц в составе лесса в среднем и нижнем течениях реки Зеравшан. Начальный градиент напора для исследуемых лессовых грунтов имеет достаточно низкое значение и не превышает 0.05.

Величина модуля деформации зависит от многих факторов и поэтому носит хаотичный характер и не подчиняется какой-либо закономерности. Анализ изменения значений модуля деформации показывает, что в общем случае, имеется тенденция к его возрастанию по глубине основания. Проведенные испытания сжимаемости образцов грунта, вырезанных по взаимно перпендикулярным направлениям, показали, что модуль деформации зависит от' ориентации нормальных напряжений. При действии на образец грунта объемного гидростатического давления, деформации в

перпендикулярном направлении к дневной поверхности земли превышают их величину в горизонтальном направлении. Такая разница в значениях коэффициентов сжимаемости для грунтов Зеравшанского оазиса составила 1,2 - 1,6 раза.

Существенное влияние на сжимаемость лессовых грунтов оказывает их влажность. Для установления закономерности влияния влажности на модуль деформации и просадочность грунтов, была проведена серия компрессионных испытаний. Как показали результаты исследований, изменение функции Е= имеет

нелинейный характер. Практическая стабилизация модуля деформации при других равных условиях наступает при степени влажности 8Г > 0.7. При определении просадочных деформаций на практике обычно используется относительная просадочность грунта. Однако, при расчете напряженно- деформированного состояния ■ частично увлажненного массива удобно пользоваться классической характеристикой - модулем деформации грунта. Функциональная зависимость между модулем деформации и относительной просадочностью определяем по выражению:

6.1 -Р^Р*- (П

где: Е' = -ЗЦ-= Е°Е" ;сх=-^

(а - 1) Е0 + Е№ Ета

Ео, Еда - соответственно модули деформации грунта природной влажности и в увлажненном состоянии.

= (Е0 - Е5а,)ехр

■К

г V/ - АУ0

+ В^ ( 2 )

где Е5а4 - модуль деформации при полной влагоемкости ;

К-поправочный коэффициент; определяемый-

экспериментальным путем.

Принятое видоизменение формулы СНиП позволяет применить метод двух кривых для определения напряженно-деформированного состояния лессовых просадочных грунтов с использованием методов теории упругости.

Существенное влияние на величину модуля деформации оказывает способ испытаний грунтов. В частности, для количественной оценки влияния способов испытания на величину модуля деформации грунта, были проведены компрессионные, прессиометрические, штамповые испытания и сопоставлены их результаты. Как показали результаты экспериментов, отношение

величин модуля деформаций, определенные штамповыми и компрессионными испытаниями, для грунтов природной влажности и в водонасышенном состоянии соответственно равно 4.38 и 3.1, отношение этих величин, определенных штамповыми и прессиометрическими испытаниями составили 1.32 .

Исследование прочностных характеристик лессовых грунтов в данной работе проводились по двум направлениям:

• в первой серии опытов прочностные характеристики исследовались для лессовых грунтов природного сложения;

• во второй серии опытов прочностные характеристики определялись для грунтов нарушенного сложения.

Как показали наши исследования, на величину параметров прочности существенно влияет плотность и влажность грунта. Так, например, при увеличении влажности до полного водонасыщения величина удельного сцепления уменьшалось до 10 раз, величина угла внутреннего трения изменялось незначительно, всего на 2-3 гр. Испытания грунтов нарушенного сложения по стандартной методике показали, что в этом случае величина угла внутреннего трения за счет дополнительного уплотнения грунтов грд увеличивается на 2-3 по сравнению с грунтами ненарушенного сложения. Таким образом, предлагаемая методика по ГОСТ дает значительно заниженные результаты при определении величины удельного сцепления и некоторые завышенное значение величины угла внутреннего трения. В связи с этим автор предлагает определять величину удельного сцепления в области низких нормальных напряжений. Для этой цели автором разработаны две разновидности приборов:

• прибор для испытания грунтов прессиометрическим способом с шаровым индентором "ПШИ";

• прибор для определения удельного сцепления в полевых условиях анкерным сдвиговым прибором "АСП".

По первой методике удельное сцепление определяется по выражению:

где М- сила, необходимая для вдавливания шарового индентора; Ьо -величина контактного сближения (осадка); О -величина диаметра шарового индентора; А -коэффициент, определяемый экспериментальным путем; По второй методике величина удельного сцепления определяется решением уравнения равновесия с учетом теории прочности Кулона-Мора

С = А

N + ^гЬ)

2тс!

(4)

где: N - максимальная сила, необходимая для выдергивания

винтового щупа ;

Ь, ¡"с-г - высота, нижний и верхний радиусы оснований извлекаемого конуса грунта.

А - Параметр определяемый экспериментальным путём.

Результаты проведенных экспериментов показали высокую надежность полученных результатов прочностных характеристик грунтов.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМИРУЕМОСТИ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ В ПОЛЕВЫХ

УСЛОВИЯХ.

Для установления зависимости между напряжениями и деформациями грунтового основания, а также выявления активной зоны деформирования были проведены натурные полевые исследования.

Исследования проводились в грунтовых условиях I и II типов по просадочности при помощи круглого штампа большой жесткости площадью

А= 10000 см2 , диаметром 112 см. Исследования НДС лессовых грунтов природой влажности и в увлажненном состоянии проводились раздельно. Ниже приводятся результаты этих испытаний.

При испытании штамп нагружался ступенями, соответствующими среднему напряжению, равному 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 мПа. Давление контролировалось при помощи манометра, соединенного с домкратом. Испытания завершались замачиванием

"нагруженного лессового—грунта-(по-методу-одной-кривой)т-

Распространение воды контролировалось проходкой скважин глубиной 7,5 м. при помощи ручного мотобура. Когда глубина распространения воды достирала 2,4 м, замачивание основания прекращалось, и производились штамповые испытания увлажненного основания.

В ходе натурных штамповых испытаний на увлажненном лессовом основании замерялись: осадка штампов (8) и вертикальные перемещения глубинных марок, расположенных в активной зоне основания.

Как показали результаты экспериментов, зависимость осадки штампа от среднего давления является нелинейной. Модули

деформации в диапазонах изменения давлений (0,1 - 0,15) мПа равны, соответственно, 80 мПа и 48 мПа. Осадки марок 1 и 2, расположенных на расстоянии 0,625 Б и 0,75 О от центра штампа, имеют явно нелинейный характер Кривые осадки марок 3 и 4, расположенных на расстоянии 1 О и 1,5 О от центра штампа, в зависимости от величин средних напряжений под штампом, на графике существенно выпрямляются и приближаются к линейной зависимости. Основная часть осадок до 80% имеет пластический характер. На расстоянии 0,5 Б и 1 Б образуется криволинейная лунка, крутизна которой увеличивается с приближением к наружной грани штампа.

Для увлажненных грунтов на графике зависимости напряжение - осадка можно выделит два принципиальных участка: первый - в диапазоне нагрузок 0 - 0.12 мПа, где график характеризуется значительной нелинейностью. В этом диапазоне изменения напряжений, в результате нарастания пластических деформаций, начинается прорезка основания у краев штампа. На втором участке наблюдается практически пропорциональное увеличение деформаций от увеличения среднего давления. Для центрально нагруженных штампов при напряжении б2 = 0.2 мПа возникновение предельного состояния основания и связанные с ним выпоры поверхности грунта не наблюдались. Величина вертикальных деформаций поверхности грунта за пределами штампа быстро убывает. Вертикальные перемещения с увеличением глубины уменьшаются практически по линейному закону. С увеличением среднего удельного давления под штампом линейность эпюры вертикальных перемещений нарушается. На расстоянии 100.. 120 см. от края штампа вертикальные перемещения поверхности стремятся к нулю, однако с увеличением глубины, график зависимости 52(Р) несколько возрастет до некоторого максимума (в наших опытах 82;(тах)=70 мм при Z = 35 см от края штампа), а затем также интенсивно убывает. Таким образом, вертикальные перемещения при постоянной глубине с удалением от центра уменьшаются и в общем случае имеют криволинейный характер. Анализ графиков вертикальных перемещений в увлажненном лессовом основании под круглым штампом диаметром 151,4 мм показал, что при среднем давлении 0,2 мПа величина деформируемой зоны под центром штампа распространяется на глубину до 2,3-2,5 м, что составляет 1,5____1,7 Б.

Для исследования закономерностей просадочности лессовых грунтов были проведены четыре крупномасштабные штамповые испытания. Основание под штампом увлажнялось при значениях средних нормальных напряжений 0.05; 0.1; 0.15; и 0.2 мПа. Графики зависимости осадки штампа от среднего давления на уровне подошвы для грунта природной влажности имеет практически

линейный характер. После водонасыщения основания зависимость приобретает выраженную нелинейную форму.

Для грунтов с природной влажностью осадка штампа увеличивается пропорционально возрастанию среднего давления. Процесс деформирования грунтов, как под штампом, так и в области активной зоны распределения напряжений протекает в две фазы. В первой фазе под штампом происходит нарастающий процесс разрушения структуры грунта и постепенное формирование уплотненной зоны, контуры которой с увеличением напряжений постепенно расширяются. В процессе формирования уплотненной зоны, грунт деформируется по линейному закону. Во второй фазе с увеличением нагрузок пропорционально увеличивается объем уплотненного ядра и соответственно его сферическая поверхность. Жесткий фундамент с уплотненным грунтовым ядром можно рассматривать как единый элемент, границы которого увеличиваются пропорционально действующему давлению. Этим и объясняется, по нашему мнению, возникновение на графике зоны линейного деформирования. Как показали проведенные эксперименты, такой характер деформирования основания наблюдается и на увлажненных лессовых грунгах. Наблюдения за просадками, протекающими в процессе инфильтрации воды в грунт, показали, что первая возникает после определенного момента времени(в наших исследованиях от 2 до 4 час,) замачивания основания. Приращение просадочных деформаций основания, прогруженного жестким штампом, продолжается до 1-ех пор, пока фронт распространения влаги (Бг > 0.7) не достигнет нижней границы деформируемой зоны. Дальнейшее распространение влаги не вызывает появления дополнительных просадочных деформаций в активной зоне основания. Как показали эксперименты, время стабилизации деформации практически не зависит от среднего давления под штампом. В наших опытах, где зафиксирована активная зона деформирования основания ^онтоетькуЛ^и^-ЦЯ-м, время стабилизации деформаций составило 2.53.0 суток.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФИЛЬТРАЦИИ И ПРОСАДОЧНОСТИ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ.

Для изучения сложного процесса инфильтрации воды и просадки лессовых грунтов, в геотехнической лаборатории и на экспериментальном полигоне СамГАСИ были проведены лотковые и натурные эксперименты. Плоский лоток с размерами 1,2x1,3x0,3 м выполнен из швеллера N 30, а передняя ее стенка изготовлена из оргстекла толщиной 6 мм. Для измерения распространения фронта

замачивания на поверхности оргстекла нанесена тонкая сетка с ячейками размером 10x10 см. Деформация поверхности грунта измеряется при помощи установленных индикаторов часового типа с точностью измерения 0,01 мм.

Лабораторные испытания проводились в двух различных режимах замачивания. Первая серия испытаний проводилась при точечном источнике замачивания, вторая серия опытов - при линейном источнике замачивания шириной "в". В начальный момент времени форма увлажнения поверхности имела форму круга. С течением времени увлажненная поверхности приближалась к форме полукруга с центром в источнике замачивания. Такая форма в виде полукруга увлажнения остается до конца эксперимента: Как показали эксперименты, зависимость между путем инфильтрации переднего фронта замачивания и временем подчиняется степенному закону.

После завершения испытания по глубине, на поверхности по горизонтали и диагонали отбирались образцы грунта, и определялась их влажность. Как показали результаты, график изменения влажности имеет затухающий характер. В области источника грунт имеет влажность, равную полной влагоемкости. В этой области на глубине Ь5а{ степень влажности грунта > 0,8, что означает наличие процессов гравитационной безнапорной фильтрации. Начиная с глубины Ь^, влажность интенсивно убывает. По фронту распространения влаги происходит скачок влажности на величину 3 \у. Скорость распространения переднего фронта

увлажнения зависит от величины начальной влажности \¥о. Очевидно, скорость инфильтрации влаги при < 10% будет максимальной и при = 0.8^.531 будет стремиться к нулю. В этом случае процесс инфильтрации воды постепенно будет переходить в процесс фильтрации. В случае увлажнения грунтов от линейного источника шириной "в" в начальный момент времени изолинии влажности были вытянуты вдоль ширины, т.е. по оси X., с течением времени скорость распространения влаги по вертикали увеличивалась более опережающими темпами, чем по горизонтали. В это время изолинии влажности в переднем фронте напоминали форму усеченного круга, которая постепенно стремилась к форме полукруга. Интересно отметить, что при местном' замачивании по ширине равной "в", скорость распространения влаги несколько выше, чем при точечном источнике замачивания. Результаты этих исследований показали, что закономерности распространения влажности почти не отличаются от результатов, полученных при первом испытании .

Для изучения процесса инфильтрации воды, движущейся снизу вверх при наличии нижнего источника увлажнения, в геотехнической

лаборатории СамГАСИ были проведены специальные исследования. Для изучения этого явления использовалась обычная стеклянная труба с внутренним диаметром 52 мм и длиной 1400 мм. Испытания проводились по следующей методике. Стеклянная труба вертикально устанавливалась на сосуд (стеклянная банка), наполненный водой. В нижнюю часть трубы засыпался крупнозернистый песок толщиной 5 см, и далее труба послойно заполнялась просеянным порошком из лессового грунта. Далее грунт замачивался от источника расположенного внизу. Через стеклянную трубку явно прослеживается процесс подъема переднего фронта увлажнения. Эксперимент длился 18 суток. Результаты показали, что линейное перемещение переднего фронта увлажнения во времени подчиняется степенному закону.

Проведенные лабораторные исследования влагопроводности однородных лессовых грунтов нарушенной структуры позволили выявить основные закономерности распространения влаги, что в дальнейшем использовалось для вывода математической модели процесса инфильтрации воды в пористых однородных и неоднородных грунтах.

Для изучения динамики просадки лессовых грунтов были проведены специальные лотковые испытания. Как показали эксперименты, максимальная просадка происходив в центре источника замачивания. С увеличением расстояния от источника величина просадки уменьшается по параболическому закону. График изменения просадки поверхности грунта во времени качественно похож на график закономерности распространения фронта замачивания и подчиняется также степенному закону. Просадка в центре источника замачивания началась после двух суток продолжительности процесса инфильтрации воды. Откуда следует, что для возникновения просадки от гравитационных сил необходимо,

-чтобы—в—грунте-накопилось—определенное—количество—вдаги.-

Проведенные эксперименты позволили выявить три зоны возникновения просадочных деформаций. В первой зоне просадочные деформации произойдут, если тотальные напряжения будут превышать начальное просадочное давление. Значение просадки во второй зоне будет зависеть от величины среднего напряжения и влажности в произвольной точке, расположенной в этой области. Осадки грунта третьей неувлажнеиной зоны являются незначительными и зависят от величины увлажненной области массива.

Учитывая, что в произвольной точке грунтового массива возникают как объемные, так и сдвиговые напряжения, то, очевидно, происходят кроме сжатия и сдвиговые деформаций. Это наглядно было установлено при наблюдении за процессами просадки основания.

Сдвиги происходили преимущественно по линии переднего фронта замачивания похожие на скольжение в виде круглоцилиндрической поверхности. Максимальное значение горизонтального смещения возникает на поверхности массива, которая убывает с приближением к оси симметрии. Такое смещение грунта приводит к возникновению на поверхности массива ступенчато-образного оседания. Для исследования водопроницаемости и просадочности лессовых грунтов были проведены натурные эксперименты в полевых условиях. С этой целью на поверхности земли был отрыт котлован с размерами в плане 14x14м.

Проведенные исследования влагопроницаемости лессовых грунтов показали, что влажность внутри фронта увлажнения имеет переменный характер и изменяется от 28...30% до 14... 15%. Условно всю область увлажнения можно разделить на две зоны. В первой зоне влажность грунта превышает величину 0.8 \Vsat. Здесь поры грунта частично или полностью заполнены водой. Миграция воды в этой области происходит за счет действия гравитационных сил. В этой связи вода в зоне увлажненного массива распространяется под определенным углом от вертикали. В частности, угол растекания свободной воды в стороны от кромки опытного котлована в наших исследованиях составил от 18 до 19 грд. Во второй зоне миграция пленочной воды связана с электромолекулярным взаимодействием воды и поверхностью минеральных частиц. В этой зоне распространена, в основном, (за исключением воды, проникающей в более глубокие слои грунта через природные трещины или дрены) сорбционная вода. В отличие от свободной поровой воды сорбционная вода распространяется по объему независимо от системы координат. Как показали наши исследования, единственным условием ортотропности коэффициента влагопроводности грунта является его структурно-текстурное сложение. Сорбционная вода в отличие от свободной распространяется в стороны от кромки котлована на значительно большее расстояние. Интересно отметить, что здесь, как и при лабораторных испытаниях, получена степенная зависимость глубины распространения влажности от времени.

Исследованы также процессы инфильтрации воды и просадки лессового грунта при направленном замачивании основания. Для этого был отрыт котлован размером 25 х 25 м, и глубиной 1,2 м. Внутри котлована были пробурены скважины, которые заполнялись крупнозернистым песком. Скважины располагались по сетке 5x5 м. и имели глубину 16 м. Как показали проведенные испытания, при направленном замачивании наблюдается сравнительно равномерное оседание поверхности котлована. Поскольку происходит локально направленное замачивание массива, ограниченное контуром

котлована, то растекание воды в стороны резко уменьшается. Оседание за пределами контура котлована на расстоянии 2 м фактически прекращается. Таким образом, при направленном замачивании грунта в котловане с дренирующими скважинами, форма оседающего массива приближается к форме столба.

Проведенные эксперименты позволили выработать методику определения коэффициента влагопроводности лессовых грунтов, которое необходима для прогнозирования просадочности лессовых грунтов во времени.

6. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФИЛЬТРАЦИИ И ПРОСАДОЧНОСТИ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ.

По результатам экспериментальных исследований автором получены решения двумерной стационарной и нестационарной задачи увлажнения грунтов методом смены стационарных состояний при возможности испарения влаги с поверхности и при полном или частичном экранировании поверхности грунта. Для определения функции влажности \У=\У(1,х,у) в локальной области увлажнения было использовано известное дифференциальное уравнение диффузии.

Полученное аналитическое выражение для случая стационарной задачи увлажнения толщи грунтов от линейного источника замачивания имеет следующий вид:

\у(х, у) =

вас ■

штЬ вш —— 1 сЬ — (ь-у) 1 пя сое —X 1

1 £ П71 1 J сЬ П7Г , -П 1

(5)

где: х,у-координаты; Ь -глубина расположения водонепроницаемого экрана, в -ширина источника увлажнения

увлажнения.

При условии полного экранирования поверхности земли функция влажности для стационарного случая решаемой задачи определяется из выражения:

\\'(х.у) =

эгсбш

2Ь

+ у2 ТУ - -2

+ У

(6)

Из уравнения (6) определим функцию изолиний влажности, которая имеет следующий вид:

1

Ь - а~

где: Ь*, а - параметры полуосей эллипса

(7)

Ь =

2Ь А :

2Ь

1--; А = 25т

4

V/ -71

за!

Представляет большой интерес прогнозирование процесса инфильтрации воды в массиве, где коэффициенты влагопроводности различны по направлениям X и У. В этом случае уравнение влагопроводности имеет вид:

5\У

а

ох

2 + "У

Эу

2 = 9*

э2\У

<Эх

Эу

*2

(8 )

* *

, * 2Ь 2Ь а

Ь = —; а =-

А А

1--; А = 2вт

4

2WC,,

;у

0,

где ;а* - коэффициент анизотропии по проницаемости грунта.

При этом изолинии влажности определяются аналогично выражению (7), параметры этого уравнения определяются по выражению:

,*2

*2

= 1

(9)

, * 2Ь

Ь = —; а = А

ой* *

2Ь а

1 -—; А = 2вт

XV • к

2Щ

эа1

Для перехода из стационарной задачи к нестационарной воспользуемся экспериментально установленным выражением определения полуосей эллипса изолиний влажности:

Ь* = Ь +

I

( Ю)

и используя условия подобия, определим коэффициент "подобия" - К, который имеет следующий вид;

а = ^а^ = ГГ= к

(П)

где I, I* -соответственно время, необходимое для распространения переднего фронта увлажнения в случае стационарной и нестационарной задач.

В этом случае параметры изолиний влажности определяются по выражению:

V/ = (К - Ь)к + Ь

' _ ь <12)

где: Ь^. ^ а№ - параметры изолиний влажности. Для учета влияния ограничения экранирования испарения влаги с поверхности земли автором введен специальный коэффициент. В зависимости от условия аэрации, этот коэффициент изменяется в пределах 0<а<1.Для правильного определения величины коэффициента аэрации в диссертации приводится рекомендуемая таблица его значений. По этой методике изолинии влажности определяются по выражению:

= аУ/т + (1 - а)\Уа (13)

где \Ут,\¥а-изолинии влажности в случае наличия возможности абсолютного свободного испарения и полного экранирования

поверхности земли.-—-

Решение плоской задачи напряженно-деформированного состояния и просадочности основания, сложенного лессовыми грунтами, при его увлажнении от линейных источников замачивания производится в следующей последовательности:

1. Решение задачи процесса инфильтрации;

2. Вычисление деформационных характеристик грунтов в зависимости от устоявшегося процесса инфильтрации;

3. Решение плоской задачи напряженно-деформированного состояния линейно-деформируемой среды с использованием известного метода конечных элементов.

Такая последовательность расчета позволяет в комплексе решить задачу напряженно-деформированного состояния и определить с высокой точностью величину просадочных деформаций всего массива с учетом реальных свойств лессовых грунтов. На основании вышерассмотренной расчетной схемы автором при участии ВЦ СамГАСИ разработана программа "ПРИЗ СамГАСИ".

Проведенные натурные эксперименты показали существенное влияние зон сдвигов, образующихся на контакте увлажненной и неувлажненной поверхностях основания, на процесс инфильтрации и просадочности лессовых грунтов. Определение напряженного состояния неравномерно увлажненного основания с учетом образующихся зон сдвигов является сложной инженерной задачей. Поэтому напряженное состояние внутри увлажненной зоны определяется в зависимости от вида и величины внешних нагрузок, очертания границы и размеров увлажненной зоны, а также глубины распространения и направления осадочных трещин. В связи с этим, для каждого случая автором составлены расчетные схемы и определено напряженное состояние основания. В частности, получены аналитические решения следующих задач:

1. Напряженное состояние массива лессового грунта, увлажненная область которого имеет вид призмы (плоская задача). Решение задачи без учета изменения плотности грунта по глубине грунтового массива;

2. То же с учетом изменения плотности грунта по глубине грунтового массива;

3. Напряженное состояние массива лессового грунта увлажненная область которого имеет вид трапеции;

4. Напряженное состояние массива лессового грунта, увлажненная область которого имеет вид усеченного конуса с уменьшающимся нижним основанием;

5. Напряженное состояние массива лессового грунта, увлажненная область которого имеет вид усеченного конуса с увеличивающимся нижним основанием.

6. Расчет осадок и просадок основания при одномерном уплотнении слоя лессового грунта с учетом нелинейной зависимости между напряжениями и деформациями

Для вычисления осадок (просадок) многослойного основания, был использован известный метод трапеции. Учитывая, что зависимость между напряжениями и деформациями при низких напряжениях является линейной, нами принят известный в механике грунтов метод определения осадок с использованием двух модельного основания. В качестве второй расчетной модели принято упругое решение,

используемое применительно для грунтов ( СНиП 2.02.01-83 ). Критерием для перехода с одной модели на другую нами принята величина расчетного сопротивления грунта, которая определяется только экспериментальным путем (проведением штамповых испытаний в полевых условиях). В соответствии с принятой расчетной схемой, в зависимости от уровня действующих напряжений, производится разветвление блоков расчета и суммирование результатов.

Для практического применения все полученные результаты аналитических расчетов запрограммированы и введены в ЭВМ. Программа для расчета напряжений и осадок основания, основанная на двух моделях "ПИРОО СамГАСИ" (программа инженерных расчетов осадок основания), была апробирована при проектировании фундаментов ряда объектов в г. Самарканде.

В 7 главе приводится практическое решение задач инфильтрации воды в грунт, напряженно-деформированное состояние и просадочности лессовых грунтов, что показало хорошею сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Выполненные комплексные экспериментальные и теоретические исследования строительных свойств, деформируемости и прочности, влагопроницаемости и просадочности лессовых грунтов позволили разработать метод расчета инфильтрации воды и напряженно-деформированного состояния основания в условиях одномерной, плоской и пространственной задач.

2. В подавляющем большинстве случаев, аварии зданий на частично уплотненных лессовых просадочных грунтах Зеравшанского оазиса • происходят от местного или локального увлажнения основания и длительной инфильтрации воды, которая образует в

-массиве-грунта-расширяющуюся-область с высокой влажностью.

Природное геологическое строение и геоморфологическое расположение территории Зеравшанского оазиса, при сохранении исторически сложившихся водных артерий, практически исключает подъем грунтовых вод и связанных с ним образований территориальных просадочных деформаций.

3. Экспериментально установлено, что значение модуля обшей деформации, коэффициента Пуассона (коэффициент бокового расширения), коэффициента бокового давления и удельного сцепления лессовых грунтов существенно уменьшаются с увеличением влажности грунта. Угол внутреннего трения с увеличением влажности при неизменной плотности грунта

уменьшается незначительно (2..3 трд.), а при возможности увеличения плотности грунта даже увеличивается. По результатам экспериментов установлена аналитическая зависимость между деформационными характеристиками грунтов и влажностью, которая использовалась при решении конкретных инженерных задач механики просадочных грунтов и лессовых оснований.

4. Экспериментально установлено, что развитие относительной деформации и снижение прочности увлажняемого грунта имеет реологический характер и поэтому автором предложена новая методика непосредственного определения начального просадочного давления, основанная на релаксационных испытаниях.

5. Широко используемый на практике параметр относительной просадочности существенно зависит от влажности и среднего нормального напряжения и поэтому при определении напряженно-деформированного состояния и просадочности увлажняемого .основания необходимо использовать модуль деформации грунта. Величина модуля деформации, есть функция от влажности и напряжений. В процессе инфильтрации воды в грунте образуется область переменной влажности, которая, в свою очередь, влияет на величину деформационных характеристик лессовых грунтов.

6. Многочисленными экспериментальными исследованиями установлено, что определение удельного сцепления лессовых грунтов стандартным методом одноплоскостного среза существенно влияет на точность определения, поэтому автором предложена методика определения значения удельного сцепления в области низких нормальных напряжений, методом отрыва грунта винтовым щупом. Получено теоретическое решение условия прочности грунта при его отрыве винтовым анкерным шумом.

7. Проведенные натурные штамповые исследования деформируемости лессовых грунтов малой влажности (12...16%) и увлажненных (24...26%) показали, что зависимость осадки от среднего давления является нелинейной и степень нелинейности с увеличением влажности и напряжений возрастает. Вертикальные деформации грунта за пределами штампа практически завершаются на расстоянии 0.750 от ее края и имеют форму лунки. Установлено, что пластические деформации составляют до 80% от достигнутой полной деформации основания. Просадочные деформации в активной зоне деформирования зависят от величины среднего давления под

штампом. Просадочные деформации возникают после определенного момента времени замачивания основания и продолжаются до тех. пор, пока фронт распространения влаги не достигнет нижней границы деформируемой зоны.

8. Проведенные широкомасштабные полевые и лабораторные исследования процессов инфильтрации воды и просадочности показали, что в начальный момент увлажнения происходит интенсивное распространение фильтрующейся воды в грунт. Через небольшой промежуток времени, в результате эффекта кольмотации, распространение воды сменяется другим процессом - инфильтрацией влаги в грунт. Геометрическая форма изолиний влажности (очертание переднего фронта увлажнения) имеет вид удлиненного эллипса, а для искусственно уплотненных "грунтов -в виде полукруга. Передний фронт увлажняемой зоны распространяется пропорционально . корню квадратному - от времени.

9. Проведенные натурные и лотковые испытания для изучения динамики процессов распространения влажности и возникновения просадочности массива лессовых грунтов только от сил гравитации показали, что кривые распространения влажности во времени и образование просадочных деформаций отстают по фазе от момента начало увлажнения грунта и зависят от размеров источника замачивания и прочностных характеристик лессовых грунтов.

10. В процессе замачивания в массиве лессового грунта образуется область с неравномерной влажностью которая, расширяясь во времени, способствует возникновению сложных процессов объемных просадочных деформаций и сдвигов. При этом в окрестности увлаженной области происходит изменение напряженно-деформированного состояния грунта, т.е. на поверхности возникают рагггягинзюшие,-а начиная -с-некоторой глубины, сжимающие горизонтальные напряжения. В местах образования растягивающих напряжений возникают трещины, направление которых совпадает с поверхностью изолиний влажности переднего фронта увлажнения. Оседания отдельных блоков происходит по некоторой круглоцилиндрической поверхности, направленной к оси симметрии источника увлажнения.

11. Величина просадочных деформаций увлажненной области основания зависит от размеров и вида источника (точечный, линейный в виде канала или скважины и др.), а также от времени инфильтрации воды. Существенное влияние на величину просадочных деформаций оказывают силы трения, возникающие

на поверхности контакта увлажненной и неувлажненной области грунтового основания.

12. В настоящее время различными авторами разработаны аналитические методы расчета процессов инфильтрации воды в массив грунта от различных источников увлажнения. В данной работе предложен инженерный метод расчета процессов инфильтрации воды для нестационарной задачи с учетом условия аэрации на поверхности и ортотропных свойств по проницаемости грунтового основания.

13. Известны численные методы решения совместной задачи процессов инфильтрации и напряженно-деформированного состояния набухающих грунтов, основанные на аналогии термоупругости. Использование этого метода, для расчета просадочных деформаций и напряженно-деформированного' состояния лессовых грунтов искажает происходящие процессы в массиве грунта, и, следовательно, влияет на точность расчета, так как в соответствии с этим методом при увлажнении грунта должны возникнуть просадочные деформации невесомого образца грунта, что на практике быть не может. Как показали эксперименты, лессовый грунт не только проседает, но одновременно незначительно набухает. В отличие от этого предложен метод совместного решения аналитической задачи инфильтрации и численное линейное решение напряженно-деформированного состояния лессового основания. При этом в расчете учитываются изменение величин параметров деформируемости от влажности и времени инфильтрации воды. Принятая процедура решения позволяет учитывать начальное напряженное состояние, а также отдельно решать и суммировать осадки и просадки для невесомого и весомого основания.

14. Существенное влияние на величину просадочных деформаций лессового основания оказывает форма и размеры источника замачивания, и учет сопротивления сдвигу оседающего массива по отношению к окружающему неувлажненному массиву грунта. Предлагаемый аналитический метод расчета позволяет для различных условий увлажнения и фиксированных контуров поверхностей сдвига определять просадочные деформации основания. Причем, деформации основания определяются с учетом нелинейной зависимости между напряжениями и деформациями для плоского и осе симметричного случаев решаемой задачи. На базе этих расчетов создана расчетная программа, позволяющая в диалоговом режиме рассчитывать на ЭВМ задачи процессов инфильтрации "ИНФИЛЬТРАЦИЯ", напряженно-деформированное состояние и просадочность

лессового основания "ПРИЗ-СамГАСИ"(программа расчетов инженерных задач) и "ПИРОО-СамГАСИ" (практические инженерные расчеты осадок основания).

Проведенные исследования дали возможность оценить разнообразные физические и механические свойства лессовых грунтов и решить различные задачи, связанные с определением процессов инфильтрации, просадочности, напряженно-деформированного состояния увлажненного лессового основания и др. Рассмотренные вопросы в рамках данной диссертации не исчерпали весь круг проблем в области исследований механики лессовых грунтов и работы зданий на этих грунтах. На наш взгляд, рассмотренные задачи необходимо в дальнейшем использовать для расчетов совместной работы системы "лессовое основание-фундамент" и системы "лессовое • основание-здание".

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. Исследования прочности и деформируемости грунтов на приборах трехосного сжатия с кручением. Журн. Инженерные изыскания., N 3, М.:1980.

2. Реологическая модель сдвиговых деформаций слабых водонасышенных глинистых грунтов. ВНИИС, N 4836,вып. 2. М.: 1984.

3. Перспективы создания навесного виброуплотняемого оборудования гидроимпульсными приводами. ЦНИИТЭ строймаш. В жур. "Строительные и дорожные машыны",Ф-3055 от 25.01.85. Соавтор Польский С.Б.

4. Разработка и внедрение эффективных методов уплотнения и закрепления грунтов обратных засыпок. Отчет.,ном.гос.рег.01840062137.-Самарканд 1989,- 115 с. Соавтор Польский С.Б.

—5.—Сборные-ж.б.-фундаменты "Крупнопанельных жилых домов на просадочных грунтах. Сб. научн. ст.- Самарканд, 1991. Соавтор ПакФ.И.

6. Устройство двух ярусной грунтовой подушки с последующим вытрамбованием котлована. Тез. докл. Эффективные фундаменты на просадочных грунтах. -Полтава, 1991. Соавтор Икрамов Ф.А.

7. Зависимость между напряжениями и деформациями не линейно деформируемых глинистых грунтов. Тезисы 111 Всесоюзной конференции по нелинейной механике грунтов, Йошкар_0ла,1989.

8. Ползучесть лессовых грунтов. Тез-док.-Проблемы строительства на просадочных грунтах Южного Казахстана. Чимкент, 1991.

9. Методы уплотнения грунтов обратных засыпок в стесненных условиях. "Архитектура и строительство Узбекистана, № 2.1989 г.

10. Расчет, проектирование и строительство зданий на просадочных

грунтах в Самаркандской области. Журн. Маскан, N 8 1991.

11. Расчет процесса инфильтрации воды в анизотропных грунтах с учетом фактора времени. 1 Региональная конференция, посвященная проблемам строительства на структурно неустойчивых грунтах. Самарканд 1992. Соавтор Зайналов Н.Р.

12. Расчет НДС лессового основания при ее замачивании из линейного источника увлажнения. 1 Региональная конференция, посвященная проблемам строительства на структурно-неустойчивых грунтах. Самарканд 1992. Соавторы Зайналов Н.Р ..Рахманов Ж.

13. Деформации кирпичных зданий на просадочных грунтах Зеравшанского оазиса. Жур. Основания, фундаменты и механика грунтов. -1993. N 6.-.23-26. Соавторы Стриго Г.С., Мустакимов В.Р.

14. Автоматизированная система расчетов напряженно-деформированного состояния и просадочности лессовых оснований. Методические рекомендации. -Самарканд, 1994.- 14с. Зайналов Н.Р.

15. Проблемы усиления основания и фундаментов медресе Тилля-Кори ансамбля Регистан. 11-я конференция, посвященная сейсмостойкому строительству. -Самарканд. 1994. Соавторы Стриго Г.С., Мустакимов В.Р.

16. Регистон ансамбли (Улугбек, Шердор мадрасалари) замини деформацияланиши тадкикотлари ва пойдеворларининг холатини урганиш тугрисида, "М.Улугбек ва унинг илмий ва маъданий хамда маънавий мероси". Самарканд 1994 г.

17. Самарканд шахар Регистон мажмуасидаги "Тилло-Кори" мадрасаси курилмалари ва асосини кучайтириш муаммолари, "М.Улугбек ва унинг илмий ва маданий хамда маьнавий мероси". Самарканд 1994 г.

18. Seismic resistant repair and strengthening of the Tila Kari mosque on Registan square in Samarkand, Historic monuments in seismic regions.

19. Deformations of buck buildings on the subsidence soils of the Zeravshan region. On the journal. Foundations and soil mechanics USA. IV .№ 6. Bauhaus-universities. Weimar № 1.1996 r.

20. deformations of brick buildings on collapsing soils of the Zeravshan oasis Journal Soils mechanics and foundation engineering. Consultants Bureau, New York. 1994.

21. Деформирование локально увлажненного основания, сложенного лессовыми просадочными грунтами. O'ZBEKISTON Architectures va qurilishi 1-2.97.

22. Preservation Restoration and Protection of the Timur monuments at Samarcand (Uzbekistan). Project Tithe: INTAS Ref. 4 № 94.39.84 Italy. Roma 1997

23. Инженерно геологическая среда и современные методы снижения деформации оснований исторических памятников. Журнал. O'ZBEKJSTON Architectures va qurilishi 3-4/97

24. Архитектурные памятники Узбекистана и инженерно геологическая среда. Журнал. "Основания, фундаменты и механика грунтов". М. № 41997 г.

25. сейсмостойкость севера - западного минарета медресе Улугбека в г. Самарканде и предлагаемые способы его выпрямления. Илмий техника журнали. ФарПИ №2-98

26. Способ усиления оснований существующих зданий на просадочных грунтах буронабивньми сваями с опорной консолью. A.C., полож. решение от 24.02.94. по заявке 5068205/33(019280). Соавторы Стриго Г.С.,Мустакимов В.Р. и Сафин Ф.Г.

27. Способ возведения фундаментов на просадочных грунтах. А.С.М 1612059, бюллетень изобретений N 55,1990. Соавтор Польский С.Б.

28. Способ монтажа перекрытий многоэтажных зданий методом подъема. A.C. 50680.95/33. Соавторы Г.С. Стриго, В.Р.Мустакимов.

29. Сооружения для защиты людей в аварийной ситуации .A.C. 5068205/33. Соавторы Г.С. Стриго, В.Р.Мустакимов.

30. Способ усиления оснований и фундаментов зданий и сооружений

31. Методы закрепления лессовых грунтов. Методические указания. Самарканд, 1993.-54 с. Соавторы Мустакимов В.Р. Икрамов Ф.А.

32. Опыт выпрямления наклонившегося минарета в сейсмически активном регионе . В кн. "Марказий Осие шароитида бино ва иншоотларнинг зилзилабардошлиги муаммолари", Самарканд, 1994 Соавтор Зайналов Н.Р., с. 6-8.

В.Р.Мустакимов,

ЗАРАФШОН ВОХАСИ ИНЖЕНЕР-ГЕОЛОГИК МИСОЛИДА

ЛЕССИМОН РУНТЛАРНИНГ КУЧЛАНИШ -ДЕФОРМАЦИЯЛАНИШ ХОЛАТИ, ЧУКУВЧАНЛИГИ ВА КУРИЛИШ ХОССАЛАРИНИННГ ТАДКИКОТИ

Лессимон чукувчи грунтлардан ташкил топган заминларда бино ва иншоотларни лойихалашда ер ости сувларининг кутарилиши еки сув тармокларидан сувнинг окиб кетиши натижасида шу грунтларнинг хусусиятларини емонланиши хисобга олинмаса, курилган бинолар маьлум вакт ичида фойдаланишга яроксиз булиб колиши мумкин. Зарафшон вохаси буйича утказилган тадкикотлар шуни курсатдики, купчилик холларда бино ва . иншоотлар бузилишининг асосий сабаблардан бири, сув таьсири натижасида заминда хосил буладиган нотекис чукишлар хисобланади. Заминда сув нукта, чизикли еки юза буйича, босимга эта булган еки босими булмаган манбаларидан таркалади. Купчилик холларда, босимга эта булмаган сув манбаларидан узок вакт давомида сувниннг таркалиши натижасида кам намланган грунтларда икки 'зона хосил булади. Биринчй зонадаги грунт намлиги манбага караб ошиб боради.Бу зонада грунтларниннг мустахкамлиги камайиб ва деформацияланиши купаяди. Грунтларда намликнинг таркалиш конуниятлари ва сув таркалган хажмда уларниннг курилиш хусусиятларини хисобга олмай туриб, бино конструкцияларини тугри хособлаб булмайди. Шунинг учун хам бу муаммоларни тадкикот килиш ва ечиш катта амалий ахамиятга эга.

Диссертация 7 бобдан иборат булиб, биринчи бобда шу муаммо буйича бошка муаллифлар томонидан бажарилган илмий тадкикотларнинг тахлили келтирилган. Иккинчи бобда Зарафшон водийси инженерлик - геологик мухити ва шу худудда таркалган лессимон чукувчан грунтларда курилган биноларниннг бузилиши ва дарз кетиши сабаблари курсатилган. Учннчи бобда лессимон грунтларниннг физик ва механик хусусиятлари урганилган ва шу тадкикотлар натижасида ковушкоклик кучини, бошлангич чукиш босимини ва ен томонга таьсир этувчи босимни аниклашнинг янги усуллари келтирилган. Туртинчи бобда штамплар ердамида кам намланган ва намланган лессимон грунтларда, кучланишлар ва деформацияларни таркалиши конуниятлари еритилган.Бешинчи бобда лаборатория ва дала шароитларда хар хил манбалардан намликнинг грунтда таркалиш конуниятлари урганилган. Олтинчи бобда утказилган тадкикотлар натижасида намликнинг таркалиши ва унинг грунт кучланиш ва деформацияланиш холатига таьсири хусусидаги назарий тадкикотлар келтирилган. Еттинчи бобда ишлаб

HHKHJiraH Ha3apnjijiapiiMHHr aMajiiiii Macajiajiapmi eirnura Tafl6npn Ba yMyMHH xynocanap KejrrnpHJiraH.

INVESTIGATION OF STRESS-DEFORMED STATE, OF AEOLIAN

SOIL AND THEIR PROPERTIES ON THE EXAMPLE OF ENGINEER-GEOLOGICAL CONDITIONS OF ZERAVSHAN OASIS.

It is known that at the moment of foundation wetting, whish is formed by Aeolian soil appear complex deformations and this is a reason of buildings breakage and in some cases of their full breakage. First of all it happens in result of mistakes accumulation on different stages of findings .projecting and objects construction. To our mind a problems decision . connected with water infiltration process and origins of additional deformations of Aeolian soils is subject to look over and deeper understanding.

For a study of water infiltration processes into the soil, author the laboratory and broad scale field investigations made it. This allowed to get a theoretic decision of stationary and non-stationary task of defining of soil moistening zone with taking into consideration different sources and screening effect of day surface of the land .

The investigation stress-deformed state and of foundation formed from Aeolian soil was carried out at two stages. For an investigation of massif deformation formed from Aeolian soils, it was carried out the tests by punches with squares equal to 2500 and 10000 cm2. By results of these investigations got the theoretic decision of and of Aeolian soils.

The exactness of suggesting calculations depends on degree of trustworthiness of and deformed characteristics of soil. So from the side of author, it was made a complex of investigations of method of specific cohesion, beginning pressure, coefficient of side pressure (prototype of Puasson coefficient) and coefficient of soils quantity definition.

The concrete methods ~of'its definition are" suggested. The made calculations of stress-strain state of loess foundation with taking into consideration an infiltration processes showed a good with an experemental results and with natural observations.