Исследование развития сил отрицательного трения на боковой поверхности одиночной сваи в сильносжимаемых неполностью водонасыщенных глинистых грунтах тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.07 ВАК РФ

р Г Б од

,, • ' , /""¡У , .'■'■.

московский государственный строительный университет

На правах рукописи

НГУЕН хонг СИНЬ

УДК 624.131

исследование развития сш1 отрицательного трения • на боковой поверхности одиночной сваи в сильноот-маемьпс неполностью водонасыщенных глинистых грунтах

01.02.ОТ-Механик^ сыпучи тел.грунтов и горных пород.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

Работа выполнена на кафедре механики грунтов, оснований и \ фундаментов Московского государственного строительного университета.

Научый руководитель - доктор технических наук, профессор 3.Г.Тор-Мартиросян

Официальные оппоненты: : ; •

- Коновалов Павел Александрович - доктор технических наук, профессор НИИОСП Гостроя РФ ; Москва, 2-ая институтская дом 6 тел: 174-09-07. '

- Хамов Арнольд. Петрович -. кандидат, технических наук, доцент Заочного института железнодорожного транспорта; 125808 Москва, ул. Часовая 22/2 тел: 156-58-46, 156-57-78.

Ведущая организация: АО ШИЭС "Научно ' исследовательский институт энергетических сооружений". 123362, Москва, А/Я 393 тел: 492-97-25.

Защита состоится " б " декабря 1994 г. в - часов

на заседании специализированного Совета по механике грунтов, основаниям и фундаментам Д.053.11.05 при МГСУ по адресу: Москва, ул.спартаковская, д.2, ауд. 1-1° __ :

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Просим Вас принять участия в защите и направить Ваш отзыв по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, д.26, МГСУ,. Ученый Совет.

Автореферат разослан " " 1994 г. №

Ученый секретаь специализированного Совета, кандидат технических наук, профессор

А.Л.Крыкановокий

общая характеристика работы

Актуальность темы. Широков применение свайных фундаментов на слабых водонасыщенных грунтах требует дальнейшего развитая и совершенствования методов расчета свайных фундаментов. Практика строительства на слабых водонасыщенных грунтах показывает, что они могут оседать под воздействием многих факторов. Каковы бы ни были причины оседания грунта вокруг сваи, возможность самостоятельной осадки грунтовой толщи всегда заслуживает серьезного внимания при проектировании свайных фундаментов. Подобная осадка грунта способна существено ухудшить условия взаимодействия свай и грунтового основания и даже привести к авариям сооружений. В таких процессах решающую роль играет отрицательное трение по боковой поверхности сваи,- развивающееся на части длины сваи, окруженной оседающим грунтом. В ностоящее время общепринято, что силы отрицательного трения действуют на боковой поверхности сваи,когда перемещения околосвайного грунта превышают перемещения сваи. Высше нейтральной точки действуют силы отрицательного трения, а ниже- силы трения, воспринимающие нагрузку и этим препятствующие осадке сваи.

Равитие сил отрицательного трения на боковой поверхности сваи существенно зависит от осадки 'околосвайного массива грунта. В настоящее время,.большинство решений по прогнозу осадки оснований базируется,в основном, на теории фильтрационной консолидации. При этом часто не учитывается, например, переменность коэффициента фильтрации в процессе нелинейного деформирования.

Таким образом, совершенствование методов расчета осадок массива водонасыщенного глинистого грунта с учетом нелинейной деформируемости и проницаемости при его взаимодействии со свайным фундаментом, необходимых для определения значений отрицательного трения по боковой .поверхности сваи, становится более актуальным.

Цель диссертационной работы. Настоящая работа ставит целью разработку методов расчета сил отрицательного трения по боковой поверхности сваи при взаимодействии со окружающим оседающим сильносжимаемым, неполностью водонасыщенныМ глинистым массивом грунта. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

- разработать методику решения осесимметричной задачи консолидации массива слабых, неполностью водонасыщенных глинистых грунтов с учетом его нелинейной деформируемости и проницаемости на основе численных методов.

- разработать методику расчета сил отрицательного трения по боковой поверхности сваи на основе прогноза НДС массива грунта в случае осесимметричной'задачи.

Научная новизна работы

1. Дана постановка и получено решение МКЭ уравнения осесимметричной задачи консолидации массива сильносжимаемых неполностью Еодонасшдекшх глинистых грунтов с учетом переменности коэффициента пористости и проницаемости грунта.

2. Получено решение МКЭ задачи определения ВДС в процессе консолидации массива сильносжимаемых, неполностью водонасыщенных глинистых грунтов с учетом его нелинейного деформирования и взаимодействия с одиночной сваей-стойкой и висячей сваей.

3. На основе полученных решений выполнен расчет отрицательного трения на боковой поверхности сваи-стойки и висячей сваи и дана сравнительная.оценка с результатами крупномасштабных полевых экспериментов, выполненных другими авторами.

4. Показано существенное влияние на характер развития отрица-цательного трения в пространстве и во времени учета нелинейной деформируемости и проницаемости глинистого грунта.

Практическое значение работы Результаты выполненных исследований дают возможность внедрить в практику проектирование метода прогноза НДС массива" слабых неполностью водонасыщенных глянистых грунтов в случае осесимме-трической задачи, расчета осадки оснований ео Еремени и влияния этой осадки на распределение касательных напряжений вдоль поверхности сваи, что в конечном счете позволяют определить развитие сил отрицательного трения на боковой поверхности как висячей сваи, так и сваи-стойки по глубине и во времени. Разработанные программы на языке СЮРТРАНа могут быть использованы капосредствено в кшенерных расчетах свайных фундаментов.

На защиту выносятся . 1. Постановка и решение осесимметричной задачи коксоли«ацш массива сильносжимаемых неполностью Еодонасыщенных глинисты?

грунтов с учетом переменной проницаемости и деформируемости. 2. Результата расчета развития сил отрицательного трения на боковой поверхности буронабивной одиночной висячей 'сваи и сваи-стойки и их сравнение с экспериментальными данными, выполненными другими авторами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе приводится обзор и анализ теоретических и экспериментальных исследований по теории консолидации в грунтовых основаниях, а также по изучению развития сил отрицательного трения на боковой поверхности сваи.

Впервые одномерная задача консолидации слоя водонасыщенного грунта, в порах которого находится принятая несжимаемая Еода была рассмотрена Терцаги К. на основе испытаний в одометрах. Дальнейшее развитие теория фильтрационной консолидации получила в трудах Герсеванова Н.М.,Флорина В.А..

По теории фильтрационной консолидации Терцаги-Герсеванова отмечаются работы Рендулика Л., Карилло Н., Цытовича H.A., Абелева М.Ю., Тер-Мартиросяна З.Г., Скемптона A.B. и др. Отмечается, что эта теория нашла широкое распространение в практике расчета оснований и фундаментов.

Флорин В.А. сформулировал а Био М. развивал теорию объемных сил для линейно-деформируемого скелета, с линейной проницаемостью и нвводонасыщенных грунтов, содержащие в порах сжимаемую (рашираемую) воду. Наибольшее развитие -теория объемных сил получила в работе Зарецкого D.K..

По теории консолидации, учитывающей реологические свойства грунтов отмечаются работы Флорина В.А., Тейлора Д., Месчяна С.Р., Брин-Хансена, Гольдштейна М.Н., Гольдина А.Л., Горелика ' Л.В., Нуллера Б.М., Зарецкого Ю.К., Тер-Мартиросяна З.Г. и др.

Способы определения реологических свойств грунтов освещены в трудах Мэслова H.H., Арютюняна Н.Х., Вялова С.С., Гольдитейна М.Н., Крыжановкого А.Л. и др..

Для теоретического исследования напряженного состояния оснований прибегают к различным расчетным моделям. Они отражены в работах Терцаги К., Герсеванова Н.М., Флорина В.А., ЦытоЕИча Н. А., Егорова К.Е., Мзслоеэ H.H., Абелева ' М.Ю., Клейна Г.К.,

Зарецкого Ю.К., Коновалова П.А., Тер-Мартиросяна З.Г. и др.

По предложению Тер-Мартиросяна З.Г. при описании НДС массива многофазных грунтов, в уравнении состояния необходимо одновременно учитывать совместное взаимодействие пользучести скелета грунта и сжимаемости газосодержащей поровой жидкости.

Отмечается, что существуют аналитический и численный методы расчета НДС массива многофазных грунтов. В настоящее время для решения задач прикладной геомеханики на основе нелинейных деформационных законах численный метод с использовавшем ЭВМ получил широкое распространение.

Воздействию отрицательного трения на свайный фундамент посвящено большое число работ зарубежных исследователей Иохансена И., Брома Бенг Б., Фелениуса Н., Ендо М., Бьеррума Л.и др.. Результаты их натурных эксприментов показывают, что силы отрицательного трения достигают больших значений. В бывщем СССР этой проблеме посвящены работы Долматова Б.И., Иовчука А.Т., Морозова В.Н., Россихина Ю.В., Зарецкого Ю.К. и др..

Далее отмечается, что существующие методы расчета отрицатель-. ного трения не позволяют в полной мере учитывать свойства нелинейной деформируемости и проницаемости глинистого грунта.

Перечисленные в первой главе результаты исследований и их анализ позволили сформулировать цель и задачи настоящей работы.

Во второй главе диссертации приводятся постановка и решение мкэ осесимметричной задачи консолидации для сильносжимаемых неполностью водонасыщенных глинистых грунтов с учетом нелинейных параметров проницаемости и переменности коэффициента пористости.

Проницаемость грунтов носит нелинейный характер. Изменение коэффициента фильтрации от нагрузки описывается зависимостью

К = Ко ехр(-г)а!а') (1)

где Ко - начальный коэффициент фильтрации,

Т]а«- произведение коэффициентов нелинейности, определяемых опытом,

о* - эффективное давление.

Сжимаемость грунтов описывается зависимостью

е =ео - Ь (1 - ехр[-а»( от- и,)]} (2)

где е - текущее значение коэффициента пористости, ео- его начальное значение, а!,Ь - экспериментальные коэффициенты, и« - поровое давление.

Далее, принимаются основные предпосылки фильтрационной теории консолидации. Отмечаеся, что процесс фильтрации подчиняет закону Дарси-Герсеванова, а сжимаемость и растворимость защемленных пузырков /Газа описываются законами Бойля-Мариота и Генри; во время консолидации тотальное наряжение,равное сумме эффективного напряжения в скелете грунта и порового давления, всегда остается постоянным, то есть :

от = о' + и« (3)

где от - тотальное напряжение; о' - эффективное напряжение; и* - поровое давление.

Уравнение состояния для газосодеркащей поровой жидкости принимается в виде:

1 ар 1 . яи*

(4)

Р ЛХ ра + и* <П

где р - плотность газасодержащей поровой вода;

ра- атмосферное давление. Уравнение консолидации представляется в виде:

.. аи* 1+е а ■ а яи«

3? + ет* ~аГ = Т Го С 5х-(Кх~5Г-)+ ау"<Ку—

а гщ« + (5)

где е - коэффициент пористости грунта; 7v - удельный вес вода; 1о- коэффициент размерности 1КН/м* = 1 /Го МПа/м; К«,Ку,Кг - коэффициенты фильтрации грунта; т* - коэффициент объемной сжимаемости газосодержащей поровой жидкости, причем

1-зг(1-ю

т» ---(6)

и- + ра

а- - коэффициент водон&сщения; ц - коэффициент растворимости Генри (ц=0,0205) Введем функцию ф = е1р(-а»о*) (7)

Обозначаем А = (1+ео-Ь)/Ь

В = (ео-Ь)/Ь

С3= К?Го/(7«ш) (8)

Тогда уравнение (5) после преобразования имеет вид :

1 1 т« ( В+ф) аф о ть» Л])

__ [-+-—I—]— = - (ф —)+

С5 А+ф а!ф (А+ф) »X ах 0Х

О ТЬ» вф в ТУ-г ЛЬ

(ф —)+ - (ф* -) (9)

ву оу OZ OZ

Используем интегральные подстановки :

ф 1 1 т- ( В+ф)

Н(ф) = У — t-+-— ] йф

ф . С° А+ф а»ф (А+ф)

(10)

ф T)-i

ф(ф) = s ф йф ф

»min

где фт.п- минимальное значениэ функции ф при u« = о

Уравнение (9) с учетом подстановок (10) преобразуется к виду:

02ф o2h огф а н

+ —^ + —г- = --(11)

ах2 • оу2 ад2 ¿>ь

Для осесимметргаеской задачи получим:

згф 1 о ф г?2ф 0 II

- +----- = - (12)

<?Г Г О Г 0?. ^

В диссертации излагается решошхе уравнения (12)МКЭ. По общему алгоритму этого метода составим систему кононичесгак уравнений

Л

[01 -- + [К1 Ф = 0 (13)

лг

где 5- вектор значений функции Н(ф) в узлах элементов области; Ф- вектор значений функции Ф(ф) в узлах элементов области; СК1— матрица жескости всей системы; [С]- матрица демффования. Уравнение(13) с использованием диагональной матрицы демфирова-ния (0] преобразуется к виду:

«Н • _

-+ £К1 Ф = 0 (14)

аг

где [КЗ = [сГ'ш.

Матрицы [К] и (С1 составлены для системы из множества кольцевых треугольных элементов первого порядка по приближенному способу(производится интегрирование по центру тяжести элемента) В соответствии с методом Эйлера представим производную в виде конечной разности:

(К] ® + -:- = 0 (15)

»1..1 = 81 ' 1К1Ч

где Бг- шаг по времени; г - текущее время-расчета. Приводится приципиальная блок-схема нахождения Еектора узловых значений функций Н(ф) и Ф(ф) а также процедура определения пороврго давления в узлах элементов области через значений функций Н(ф) и Ф(ф).

Отмечается, что в дифференциальное уравнение консолидации учитывается не только нелинейная проницаемость, переменный коэффициент пористости грунта но и сжимаемость газосодержашей поровой жидкости. Тем самым отличает предлагаемый метод от существующих методов, основывающих на осреднении коэффициента пористости, и в конечном итоге отражает более действительную работу исследуемого грунта.

Отмечается также, что использование интегральных подстановок позволяет привести нелинейное дифференциальное уравнение консо-

лидации к квазилинейному, поэтому можно избегать итерационные метода и учитывать сложные граничные условия.

В третьей главе диссертации приводятся постановка и решение МКЭ задачи расчета развития сил отрицательного трения на боковой поверхности одиночной буронабивной сваи, взаимодействующей с массивом сильносжимаемого неполностью водонасыщенного грунта.

Задача заключается в нахождении положения нейтральной точки, где перемещения сваи и окружающего ее грунта равны; значений касательного напряжения, и отсюда значений сил трения на боковой поверхности сваи в разные моменты времени расчета.

Решение получено в два этапа: на первом этапе постанавливалось начальное НДС основания путем решения задачи уплотнения от собственного веса грунта без сваи; во втором этапе в работу включалась сама с_;ая и на поверхности основания задавалась равномерно распространенная пригрузка, которая описывает, причины развития сил отрицательного трения. В качестве граничного условия по контакту "свая-грунт" принято полное "прилипание",т.е. считается, что в контактных точках, вектор перемещений является единственным и принадлежит . как свае так и грунту. Таким образом, разрушение произойдет не по самому контакту а по грунту, что характерно для буроиабиЕНых свай.

В диссертации излагается общий алгоритм отысканий полей перемещений Ш), напряжений Са> и деформаций {§} по. методу конечных элементов теории упругости с использованием кольцевого треугольного элемента первого порядка.

На основе принципа аффективных напряжений Терцаги-Герсеванова составлены основные сотнощения МКЭ по методу Галеркина для определения осадок основания ео времени.

Целью первого этапа расчета является нахождение начального вектора перемещений Ш>° от' действия собственного веса грунта без сваи из решения системы уравнений:

[Ю£й}° = (16)

где [К] - глобальная матрица жескости всей системы;

Ш^- вектор объемных сил от действия собственного веса.

Результаты этого этапа расчета сохранились и задавались как начальные для последующего этапа.

Во втором этапе в работу включалась сама свая и на поверхности основания задавалась пригрузка интенсивностью q =0,1 МПа, которая вызвала осадку сваи и основания. Сама свая состоит из набора элементов, упругие модули которых на 3-4 порядка больше упругих модулей грунта, поэтому включение сваи на этом этапе приводит к искажению полученного начального вектора перемещений {й>°. А имею в области,занятой самой сваей и вблизи сваи перемещения будут меньщими, чем найденные из задачи уплоднения однородного основания; и вследствие этого возникнут начальные касательные напряжения на контакте сваи с грунтом. Известно, что начальное напряженное состояние( в момент устройства буро-набивной СЕаи до ее загрузки) характеризуется отсутствием этих касательных напряжений. Чтобы их избежать в матричное уравнение вводится дополнительная фиктивная сила Шф, определяемая только в области, занятой самой сваей:

Шф = Е [В]т[БсвНВКи}01Ш (17)

где [В] - матрица, характеризующая геометрическую форму элемента;

[Всв]- матрица упругих модулей элемента сваи; . И - растояние от оси симметрии. Таким образом, система уравнений для отыскания поля перемещений Си) от приложенной пригрузюг приобретает окончательный вид

ЕКНй} - ГСКи«) = Ш„ + Ш + Ш. (18)

7 ч Ф

где

ГС] = Е \ [В]

ПГ] (IV , ПГ] - функция формы;

Ш - вектор узловых сил от действия приложенной пригрузки {Цу}- вектор порового давления в узлах элементов области.

Далее, в диссертации рассматривается особенность расчета сил отрицательного трения на боковой поверхности сваи, взаимодействующей с массивом неполностью водонасыщенного грунта с учетом его нелинейной деформируемости.

Нелинейное деформирование скелета грунта принимается в виде:

\ --1-\ (19)

% +

где 0о- начальный модуль сдвига, определяемый экспериментально; 1(|- предельное значение напряжения при » оо 7.- интенсивность угловых деформаций, равная:

\ - е,),+ <е,- <е0- е,)%С2/Эг;. (20)

Выражение для среднего аффективного напряжения принимается в виде:

е - е

е (21)

где о' - среднее эффективное напряжение;

ао - начальный модуль объемной деформации, определяемой экспериментально; '

£т - текущее значение объемной деформации; £в - предельное значение объемной деформации, достигаемое при о'—.когда материал приобретает предельную плотность.

Учитывая с одной стороны, что коэффициент пористости зависит от польной объемной деформации по зависимости:

е = ео - е„(1 + ео) (22)

а с другой: е = ео - Ь (1 - ехр(-а>а'))

имеем

= (е0-е)/(1+е0) = (Ь(1 - ехр(-а.о')))/(1+е0) (23)

Средняя объемная деформация равна

его = е„/3 = (ЬО - ехр(-аю')))/(3(1+ео) (24)

Когда о*-> 00 получим е» = Ь/(3(1+ео)) (25)

Значение предельного сопротивления сдвигу т данной точки определяется по Кулону:

г, = с + о* где (26)

Таким образом все параметры для определения текущих значений модулей объемной ат и сдвиговой й^) деформации расчитаны; они зависят от эффективного напряжения, то есть могут определены только в процессе итерации. Поставим эти значения в матрицу упругих характеристих, составим каждый раз заново матрицу жеско-сти всей системы по общему алгоритму МКЭ, решим уравнение (18), получим решение для каждого расчетного момента времени. Важным этапом решения дифференциального уравнения консолидации является оценка начального напряженного состояния массива многофазного грунта. В диссертации применяется метод приведенного модуля, который позволяет по известным решениям соответствущей краевой задачи механики деформируемой однофазной среда определить закономерность распределения тотальных главных напряжений в многофазной среде, а по ним и закономерность распределения порового давления в начальный момент нагружения. Назовем приведенным модулем объемного сжатия а^ и приведенным коэффициентом Пуассона многофазного грунта такие характеристики, которые при определении изменения объема и формоизменения под действием тотальных напряжений дают значения, совпадающие с теми, которые определены на основании модуля объемного сжатия а, и коэффициента Пуассона скелета грунта с учетом действия эффективных напряжений. Так кап даровая кидкость при формоизменении грунта не оказывает существенного сопротивления, то модули сдвиговой деформации скелета и грунта будут одинаковыми, т.е.:

Учитывая это полотшэ и что о = о' + 3 и«, получим

с^ = а, + (а„ / п)

(28)

где аи - модуль объемной сжимаемости жидкости. На основании известных отношений между коэффициентом Пуассона и модулями деформаций получим

^пр- 20 •

и = --(29)

^ 2(айр+0)

Таким образом, могофазный грунт в начальный момент нагружения, когда отсутствует изменение соотношения фаз в единице объема, может характеризоваться единым модулем деформации и единым коэффициента Пуассона.

Начальное значение порового давления может быть определено по формуле

иу(Г,2,Т4) = 0(Г,2) А0 (30)

где о(г,г) - среднее тотальное давление, определяемое на основе решения соответствующей краевой задачи;

Ао - начальный коэффициент порового давления.

а

V

Ао = а + (а /п) (31)

V V

Отмечается, что определение среднего тотального давления также производится численным методом в единой вычислительной программе Ш}АГСЖСЕ, общая блок-схема которой приведена в диссертации.

В четвертой главе диссертации приводятся результаты расчета развития сил отрицательного трения на боковой поверхности одиночной сваи по предлагаемому методу, а также результаты экспериментальных исследований Эндо М. , Иохансена И. и их сравнение.

Рассматривается два случая расчета: в первом случае 10-м буро-набивная свая диаметром 1 м взаимодействовала с 16-м массивом слабого грунта; во втором случае та же свая окружалась тем же грунтом но своим нижним концом она опиралась на непроницаемый и неконсолидируемый грунт, т.е. расчетная граница уменьшалась до

10 м. Грунт имеет следующие характеристики: удельный вес природного грунта . 11,57 КН/№, коэффициент водонасыщения зг= 0,98-0,995, коэфициент пористости е° » 1,79-1,81, Ь = 0.52, а» = 1,116 МПа , г) = 1.95 , сцепление с = 0,005 МПа, угол внутреннего трения ф = 10 , коэффициент фильтрации Ко = 2,91.10 м/ч.

Результаты расчетов приводятся в диссертации. Представим результаты расчетов осадок сваи и оседающего вокруг нее грунта, полученные в различные моменты времени и на различных глубинах в виде развивающихся во времени изолиний относительных перемещений грунта и сваи , то получим характерную общую картину развития отрицательного бокового трения. Для первого расчетного случая эти изолинии показаны на рис. 1.

Рис. 1. Изолинии относительных перемещений сваи и грунта см Видно, что нейтральная точка перемещается сверху вниз со скоростью, зависящей от фильтрационных и деформационных свойств грунта, а таете от приложенной нагрузки. •

Распределение пригружающих сваю усилий N. вызванных отрицательным трением для первого случая показано на рис. 2.а; а для второго случая на рис. 2.Ь.

0 50 100 150 200 250 N,KH 0 50 100 150 200 250 300 N,KH

Рис. 2. Распределение усилий по стволе сваи..

а- первый ; Ь- второй расчетный случай I- t= 5 лет ; II - t= 10 лет ; III - t= 20 лет.

Для сравнения 'приведем результаты экспериментальных исследований. В эксперименте Эндо М. и др., тензометрическая свая(периметром 1,92 м) прорезала толщу слабых аллювиальных отложений(обшей мощностью 43 м), опираясь на кровлю делювиальных песков. В результате постоянной откачки подземных вод для промышленных целей наблюдалась осадка поверхности около 15 мм/год . К голове сваи внешняя нагрузка не прикладывалась,и осадка сваи произошла только под дуйствием сил отрицательного трения. Изолинии относительных перемещений сваи и оседающего грунта в данном эксперименте показаны на рис. 3.1, а развитие продольных усилий в стволе сваи во Бремени показано на рис. 3.2. Сравнение этих результатов с расчетными первою случая ( см. рис. 1 и рис.2.а ) указывает их хорошее качественнее сходство, что может служить в пользу применения предлагаемой методики на пратике расчета свай.

• Рис. 3.1 Изолинии относительных перемещений сваи и оседающего грунта

Рис. 3.2 Развитие продольных усилий во времени по стволе тензометричесуой сваи; 1- июнь 1964 г.; 2- октябрь 1964 г.; 3- апрель 1965 г. ; 4- апрель 1966 г.

В эксперименте Иохансена И. тензометрическая свая коропчатого сечения (периметром 1,64 м) погружаясь сквозь толцу пластичных глин мощностью около 55 м до скального грунта. Внешняя нагрузка к голове сваи не прилагалась. Вследствие осадки грунта под весом насыпи развилось отрицательное трение по всей длине сваи.

Продольное усилие, возрастая с глубиной, превысило в ее нижнем конце 3000 КН и вызвало просадку, сваи в ее зоне острия на несколько сантиметров . Распределение усилий по стволу сваи показано на рис. 4. Сравнение его с расчетным распределением усилий (см. рис.2.Ь) указывает на их качественное соглосование.

Это еще раз подтверждает возможность применения разработанной методики расчета сил отрицательного трения на боковой поверхности сваи на практике.

О 1000 2000 3000 О,КН

Рис. 4

Продольные усилия в тензометрической свае

I- насыпной грунт

II- глина

III- глина с прослойками песка

IV- скала

В заключительной части четвертой главы отмечается, что оседание грунта вокруг сваи существенным образом влияет на ее работу; поэтому расчеты свай*в слабых грунтах должны вестись с учетом развития силы отрицательного трения.

Основнне выводы по работе

1. , Сущеотвущими экспериментальными исследованиями сильнос-кимаемых неполностью водонасыщенных глинистых грунтов установлено, что они обладают нелинейной деформируемостью и проницаемостью. Учет этих особенностей является необходимым условием при прогнозировании величины и скорости осадки оснований а также развития силы отрицательного трения по боковой поверхности свай в таких грунтах.

. 2. На .базе основной расчетной модели консолидации В.А. Флорина сформулирована система уравнений консолидации сильносжимае-мых неполностью водонасышенных: глинистых грунтов в условиях осе-симметричной задачи с учетом нелинейной их деформируемости и проницаемости.- Разработанные алгоритм и программа для решения этой системы МКЭ дают приемлемые результаты для инженерных расчетов. '

3. Сжимаемость поровой жидкости, обусловленная содержанием газовых пузырков и растворенного газа, во многом определяет процесс формирования и последующей трансформации напряженного-

деформированного состояния массива многофазного грунта под' действием поверхностных и объемных сил. Поэтому учет сжимаемости газосодержащей поровой жидкости дает более точные результаты в расчетах консолидации и развития отрицательного трения по боковой поверхности свзй.

4. Оседание грунта вокруг сваи, вызванное различными причинами, боздает пригрукакзцее отрицательное трение, значение которого существенно зависит от разности перемещений грунта и сваи, что существенным образом зависит от нелинейной проницаемости и деформируемости слабых глинистых грунтов. Разработанный метод прогноза развития силы отрицательного трения может быть использован при проектировании свайных фундаментов в районах распространения слабых водонасыщенных глинистых грунтов в том числе СРВ.

5. Анализ результатов расчета НДС массива водонасыщенного глинистого грунта с учетом его взаимодействия со сваей-стойкой диаметром 1 м длиной 10 м, а также с висячей сваей того же размера показал, что отрицательное трение достигает больших значений в течении нескольких десятков лет, а нейтральная точка вок-круг висячей сваи смешается вниз с такой же скоростью.