Консолидация слоя грунта ограниченной ширины тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ПАК Чун Суп

/ I \

г . \

I /

\1 !1 /IЛ

>* / » / V

КОНСОЛИДАЦИЯ СЛОЯ ГРУНТА ОГРАНИЧЕННОЙ ШИРИНЫ

. 01.02.07 - Механика сыпучих тел, грунтов и горных пород

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1997

; Работа выполнена на кафедре механики трутов, оснований ц фундаментов Московского государственного строительного университета. Ч

Научный'руководитель - Заслуженный деятель науки РФ, '

доктор технических наук, профессор ,; ; З.Г. Тер-Марпфосян.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Б.И. Дндух

' - кандидат технических наук, с.н.с. ■ Э.К. Кузахыегова

Ведущая Организация - ОАО "Институт -

Теплоэлектропроект" V

Защита состоится " " ШуЩ 1997 г. в час, на заседании диссертационного совета Д. 0S3.11.0S при Московском государственном строительном университете по адресу: Москва, ул. Спартаковская, д. 2 ауд.N0212. /■. . ■ ■

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Просим Вас пр1шять участие в защите и направить Ваш отзыв по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26, МГСУ, Ученый Совет. '' '

Автореферат разослан 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кацдидат технических наук, профессор

Крыжановский

ОПЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

А10уаяы1й<шг_лй>ш> При проектировании, строительстве к эксплуатации сооружении, возводимых на кодонасышенных глинистых грунтах, возникает необходимость прогнозирования величин осадок основании фундаментов и скорости разнит:! этих осадок по ирсмсни.

В настоящее время эти вопрос;.! реигагатся па основе простейших расчетных моделей грунта и расчетных моделей ¡рунюиош основания в мпе массива, деформируемого и уолоших одномерной задачи, что часто приводит к неточным прогнозам поропот давления п скорости разнит» осадки.

13 связи с этим возникает необходимость дальнейшею совершенствования как расчетной модели подоиасыщеиною фунта, так к расчетной модели грунтового основания при действии местной нагрузки. Б первом случае это относится к учету факторов нелинейной деформации скелета грунта н сжимаемой газосодсржащей поровой воды, ползучести скелета фунта и др. Во втором случае это относится к выбору такой расчетной модели основания, которая позволила бы учитывать с одней стороныограниченность области интенсивного деформирования п с другой - возможность учета дпухмсрности процесса деформации и фильтрации. '

Таким образом, совершенствование методов расиста осадок основании сооружений из водоппсышсинмх глинистых фунгоп путем развития расчетных моделей грунта и расчетных моделей основания лупяется актуальной.

Цель ипсссргапионноД работы. Настоящая работа ставит целью разработку методой расчета осадок оснований сооружений из не полностью водонасышенных тинистых фуитоп в начальном, конечном и промежуточном стадиях консолидации. Для достижения зтен цели были решены следующие задачи: . •

- Выбор н обоснование расчетной модели фунтового основания в виде слоя ограниченной ширины.

- Постановка и решение задачи о напряженно-деформиросанном состоянии в слое офааичемюн ширины в начальном, конечном и п нсстабилизироглнном состояниях с использованием приведенных параметров деформирования фу1гга а целом.

- Выполнены расчеты напржкенно~деформиросаиного состояния в слое ограниченной-.-ширины при разлггчных соотношениях его размеров и

| ширины полосы нафуженпя и проанализированы результаты этих расчетов.

- Составлены графики зависимости степени консолидации от фактора времени и размеров слоя ограниченной ширины, что упрощает использование результатов решении в практике.

К Поставлена и решена задача для слоя ограниченной ширины по оценке стабилизированного и начального напряженно-деформированного состояния для двух вариантов граничных условий на концах слоя с использованием приведенных модулей деформирования грунта в целом.

2. Поставлена и решена плоская задача консолидации для слоя ограниченной ширины при рашпшых граничных условиях фильтрации с учетом фильтрационной анизотропии.

3. Показано существенное влияние условии на боковых границах слоя на напряженно-деформированное состояние 'слоя ограниченной ширины.

4. Предложена и обоснована новая формулировка для степени консолидации применительно к плоской задаче консолидации, в том числе, и для слоя офаниченной ширины, обусловленная необходимостью раздельного представления осадки от объемных и сдвиговых деформаций скелета.

Пракпргескод значение работы. Результаты выполненных исследований дают возможность использовать их в инженерной практике расчетов осадок оснований сооружышй, сложенные из иеводонасыщенных глинистых 1руитов. Это позволяет значительно сократить глубину активной зоны сжатия и величину осадки, а также время стабилизации осадки. Кроме того, предложенный метад разделения общей осадки на сдвиговую и объемную существенно изменяет характер формирования напряженно-деформированного состояния в начальный период его формирования.

Полученные решения позволяют учитывать влияние боковых 1ршшч1шх условий на напряженно-деформированное состояние, которые существенно влияют на напряженно-деформированное. состояние и на осадку слоя ограниченной ширины.

На защиту выносятся.

1. Постановка I! решение плоской задачи для оценки напряженно-деформированного состояния в слое ограниченной ширины в стабилизированном н начальном состояниях для двух расчетных моделей слоя ограниченной ширины.

2. Постановка и решение плоской задачи фильтрационной консолидации для слоя ограниченной ширины с учетом различных граничных условий оттока ведын фильтрационной анизотропии.

3. Результаты расчетов иапряжсипо-деформнровашюго состояния в слое . офаннченной ширины в стабилизированном и в

нестабилшнрованпом состояниях при различных граничных условий и нх анализ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРуКАНИЕ РАБОТЫ

В первой глаге приводится обзор и анализ теоретических исследований но прогнозу осадок оснований сооружении во времени, основанные на различных мопелях грунта и на различных моделях грунтового основания.

Впервые одномерная задача фильтрационной консолидации слоя полностью водонасыщенного фунта рассмотрена К. Тсрцаш на основе анализа компрессионных испытаний.

ДальнеГнине развитие теория фильтрационной консолидации получила в работах Н.М. Герсеванова, В.А. Флорина, H.A. Цытовнча, Ю.К. Зарецкого, З.Г. Тер-Мартиросяна, М.Ю. Абслева, АЛ. Гольднна, М.В. Малышева, Б.И, Дндуха, П.А. Коновалова, Д. Тейлора, А. Скемтона, Н. Карнлло, JI. Рендулика и др.

В отличии от теории фильтрационной консолидации В.Л. Флорин впервые сформулировал теорию' объемных ■ сил для линейно-деформируемого скелета, которую далее развил М. Био. Наибольшее развитие эта теория получила в работах Ю.К. Зарецкого.

В дальнейшем теория консолидации развивалась по двум направлениям. Первое направление было посвящено совершенствованию модели водонасыщенного грунта, которое уч!ггывало нелинейное деформирование скелета и нелинейную сжимаемость и проницаемость газосодержащей поровон воды, а также ползучесть скелета прн объемном н сдвиговом деформировании.

К этому направлению следует отнести работы В.А. Флорина, Д. Тейлора, М.Н. Гольдштейна, AJI. Гольднна, Ю.К. Зарецкого, З.Г. Тер-Мартиросяна, М.В. Малышева, П.А. Коновалова, М.Ю. Абепева и др.

Второе напраилгнне било посвящено совершенствованию расчетной модели консолидируемого основания в виде слоя офашгченной толщины или в виде ipymocoro слоя шириной, равней ширине полосы нагружекня (эквивалентный слон). Эти модели отражены в работах К. Терцаги, Н.М. Герсеванова, В.А. Флорина, H.A. Цытовнча, К.Е. Егорова, М.Ю. Абелева, Ю.К. Зарецкого, М.А. Коновалова, З.Г. Тер-Мартиросяна и др.

Дапее отмечается,' что при решении плоской и пространственной задач консолидации важным этапом решения является определение начального напряженно-деформированного состояния, и что для этого необходимо использовать метод приведенного модуля фунта в целом.

В заключительной части первой пшвы отмечается необходимость дальнейшего совершенствования расчетных моделей фунговой среды и расчетных моделей фунтового основания.

ИО-ЕСориГихаппе диссертации приводятся описания теоретических основ расчета осадок основании сооружений при действии местной нафузкн. Отмечается, что выбор расчетной модели фунтового основания при решении консолндаипонной задачи имеет важное значение, и что приведение плоской задачи напряженно-деформированного состояния основания к одномерной ограничивает возможности учета различных факторов на развитие процесса консолидации. В частности, при одномерном уплотнении трудно разделить общую осадку в процессе консолидации на сдвиговую и на объемную части, и что это может привести к неточностям, а порой и к ошибкам.

В качество расчетной модели грунтового основания при действии местной нафузкн в уел о;; I ох плоской деформации выбрана модель слоя ограниченной ширины. Этот выбор обоснован офаннчснпостыо размеров области интенсивною деформирования в основаниях сооружений как по глубине, так и по ширине. И эга область имеет форму луковицы напряжений по данным нолевых экспериментов многих авторов; Для удобства расчетов эта область представлена в виде слоя ограниченной ширины. Границы области предлагается определить из условия достижения максимальных ушовых деформаций предельного значения, т. с- У*.*(Л'У) = Г,../, где - структурная прочность грунта при сдвиге но деформациям. Расчетная модель основания в виде слоя офанпчеиной ширины представлена1 парне. I.

Далее приводятся основные уравнения для решения задачи о напряжеино-дефермщювашнж состоянии в слое офанпченной ширины иод воздействием полосовой нагрузки в стабилизированном состоянии.

Важным этапом решения этик задач является выбор функции напряжения и граничных услояш, которым должно удовлетворять полученное решение. Рассмотрены два варианта расчетной модели слоя офаннченной ширины, отличающихся условиями на концах слоя.

Для решения пск-гпЕлсппсй ::аачн о наиряженио-деформнрованпом состоянии слоя ограниченной ширины использован метод

2 п

дат

2 l

Рис. 1. Расчетная модель основания в виде слоя ограштенной ширины.

Пунктиром показана 1рашпда • области интенсивною деформирования, установленная по результатам полевых экспериментов Ф. Кташтофа

тригонометрических радов Рибьера - Файлоиа с функцией напряжений вида

2 „ ..J «

ЧКх.У) = ~- + ~~ + £ eos о* У[у),

(1)

где а = ■

тл

Т'

З'(у) = [Л. ch а(у - h) + В„ (у - /;) ch а(у - h) + С. sh а(у ~h) + Dm{y~ h) s!i a(y- h)].

На основе этой функции с учетом граничных условий U(±I,y) = 0; V(x,h) = 0 получены выражения для компонентов напряжении а,, <ту,

и дня среднего напряжения о- = ■^-—-(о', + &,). Приведем лишь выражение

для <т, т. е.

1 + V

а =-

. тгш , тлА , тп{у-к)

1 « «Ь—— сЬ---

—--' ^ V соз—

I 1 - V яг ¡Д т ^2тяА 2я»яп /

/ /

Получены также выражения для вертикальных и горизонтальных перемещений, т. е. У(х,у) = Дд,а,1,И,Е,у,х,у) и и(х,у) =/(ч,а,1,к,Е,у,х,у), что позволяет определить перемещение в любой точке слоя ограниченной . ширины 21 под действием нагрузки д на полосе шириной 2 а и толщиной Л. • •

Наконец, получены выражения для максимальной осадки в центре 5„ и для средней осадки 5т. Приведем выражение для средней осадки:

тш)

5 -V* (1 + у)(1-2у) 8(1- Уг)д1г у. т " ~ £7 (1-V) Ел'а ¿1 сН 2ттЛ > 2тяк

1 { . ттЛ3 ( . тяА\2

г-г;

(3)

I I

Для второго варианта с граничными условиями У{±1,у) = о п У(х,А) = 0 решение получено с помощью функции напряжений вида

= + \<жРх-«*Р(х-ЩУт{у), (4)

т р^,

у.(.у) = [а. сЬ Р(у - А) + В„(у - Л)сЬ Ду - А) + С. вЬ Ду - А) + О.(у - А)* Ду - А)].-

И в этом случае получены выражения для а,, <гг, г,, а, 0(х,у), У(х,у), 5. и А..

Приведем выражения дня а и 5Я

• тяп ц стлй , тя<у - А)

£ !!!1Г <5>

3* т дь ) стяй 2/

1 Л. яшЛ* Г , тяЛУ

5 64(1 - уг)д1г -А. Г1П (б)

" ~ ^ тяА | т лА

Для прогнозирования осадки во времени на основе теория фильтрационной консолвдацин в условиях плоской задачи важным является представление общей осадки в виде суммы осадок, состоящей из двух частей. Первая часть осадки представляет собой сумму деформаций за счет объемного деформирования, а вторая часть - сумму деформаций за счет сдвиговых деформаций, т. е.

* Г* ау ~а ,

5 = (7)

ИЛИ 5 = (8)

. <9>

Такое представление осадки позволяет расширить область применения полученных решений с учетом различного характера деформирования скелета при объемном изменении и формоизменении. .

Далее в диссертации приводятся примеры расчетов напряжение-дефор.маронанного состояния в слое ограниченной ширины п их анализ на основе первой и второй расчетных моделей оснований по сравнению с моделью полупространства.

Анализ показал, что закономерность распределения у)

является сложной функцией от д, 2а, 21, И. Поэтому анализ «апряжегаю-деформироватюго состояния производился для случая, кота <7 = 1;. а = 1; 1-2; Л = б. В этом случае по первой модели имеет место концентрадня сг,(0,у), а по второй модели деконцентрация по сравнению с моделью полупространства (рис. 2)

Рис. 2. Распределения (т,(0,у) для принятых первой ( -о- ),

второй (--о--) моделей и для модели полупространства ( — )

Аналогичная разница существует н в распределении <г,(х,у), тгг{х,у), £т(дг,у) и (*,>). Важным для решения задачи фильтрационной

консолидации является характер распределения а = —-^-(ст, +<*,)• Если ;

ограничиться нзолшшей а = 0.1?, то нижняя граница ее проходит па , глубине 5,5а по модели полупространства, а на глубине 3,5 в при ппф1ше , полосы б о по второй модели слоя ограниченной ширины. Следовательно, будет иметь место не только разница в осадках но в скоростях осадки так как пути флльтрашш в разных моделях - различны.

Из анализа по перемещениям следует отметить, что характер лунки оседания поверхности грунта также существенно зависит от модели 1руитового основания.

В третьей главе приводятся теоретические основы расчета осадок оснований во времени при действии местной ширузкн. Формулируются основные положения н уравнения плоской задачи коиссшкцащш для пс полностью водонасыщешгого грунта. Отмечается, что для решения такой , задачи важным ' является достоверное определение начального распределения внешней нафузки между скелетом н. поровой водой с учетом сжимаемости поровон газосодержащсй воды.

Рсшешю шюской задачи консолидации ие полностью:.. водопасыщсшюго грунта в предположении постоянства суммы тоталышх , напряжении приводится к рассмотрит» уравнения вида

у. О

—г

дх1 ду

1де и, (*,>•,/) - поровое даплоше; > '

с, - коэффициент консолидации, определяемый выражением вода

• 1 ' К> ' (Н)

2(1 + V) Зв]

[

где х„ - модуль объемной деформации скелета грунта; . '

п - пористость грунта; * , ..

кш - коэффициент объемной сжимаемости поровой газосодержащеи соды, определяемый выражением вида

■■ ' ■■ А'»=—. < ' . 412),'

' , ' ■ . 'V . , - -

Распределение порового давления в начальный момент нафужешш определяется нз условия отсутствия изменения соотношений фаз (твердой, жидкой и газообразной) в единице объема, т. е. из условия

равенства объемной деформации скелета и норовой води е1к = и-сш. Это условие мрнсодит к зависимости вида

»„(*.у,0) = /?.-аг(;с,у), (13)

тде Д, - шчалышй коэффициент перового давления, определяемый выражением вида

Р.* : (Н) '

сгг (.*, у) - начальное распределение тотального среднего напряжения.

Причем для определения ат (х. у) в условиях плоской деформации используется выражение вида

сгт(х,у) = —л. [<г/(*,у) + сг/(*у)],

где - приведенный коэффициент Пуассона для грунта в цело!!, ' определяемый выражением вида

гае С,^ = са; А'^, - приведенный модуль объемного сжатия грунта в

целом, определяемый зависимостью вида

К п

Далее, на основе полученных во второй главе решений, рассматриваются задачи консолидации для слоя шраннчеппон ц/нрпны с учетом различных ¡рапичпых условий фильтрации. Кроме того,-рассматривается решение задачи консолидации с учетом фильтрационной анизотропии. Получены пырпжешы для определения породого д.ишшя "*(•*.У.О- , '

Приведем результаты решения для случая, когда на границе слоя у = 0 имеется свободная фильтрация, а на остальных границах фильтрация отсутствует; т. е. пмеем . ... . ' ■

': (й-.у

I г* г' . (2/'-1),т

1де при I = о; — к»(д-,у,0) вш—-—у^Лу,

/А ". ., .2/»

при /* 0; А, = -у..-^С-г.у.О) соз^ + о лф,

Аналогичные выражения получены для других условий фпльтращ)н на границах слоя ограниченной ширшш, а также для случае фильтрационной анизотропии. ,

'Далее. отмечается, что для прогноза осадки оснований во временц на основе решения плоской задачи фшплрационной консолидации традиционный подход с использованием степени консолидащш вида,

U(i) = невозможен. Это обусловлено тем, что общая осадка

оснований прн действии местной нагрузки состоит из осадки за счет сдвиговой деформации фунта (60 + 70%) н нз осадки за счет объемной деформации фунта (30 + 40%). Поскольку сдвиговые деформации скелета для принятой модели фунта не зависят от порового давления, то очевидно, что запаздывание осадки обусловлено только в тон часта,; которая связана с объемными деформациями скелета, т. е. с поросым давлешшм. Поэтому предлагается разделить степень консолидации па составляющие объемной осадки и сдвиговой осадки, т. е.

4v(') = 5-%(00), 0¿U,(t)sl;' (16)

= Osff,(flsl. (17)

Очевидно, что если сдвиговая деформация скелета упругая, то Sf(t) = sr(to) = sr(0). Этот вывод следует из формулы (9), щс

s, -/<■<?,'-о')**/[(<?/ ~».)~(<гт-"*)]=> f(0,T-0T), me а,' и а' -

эффективные напряже1шч.

Ддя определения степени консолидащш £/,(<) используется выражение вида

J.V, U,(x,y,t)dxdy

f.<0 = - (18)

JJ_( u,(x,y,0)dxJy

1шн в первом нрнближешш

Г и. (О, у, О ¿У J0 uj0,y,0)dy

Это означает, что осадка, обусловленная о&ьемнон деформацией скелета, заканчивается в момент рассеивания порового давления.

Стабилизированные значения осадок s,(qo) и sr (оо) определяются по выражениям (9).

Далее приводятся пр!шеры расчетов порового давления и осадки во времени для различных условий фильтрации на границе. Отмечается, что в условиях плоской задачи фильтрационной консолидации процесс возникновения и последующего рассеивания порового давлешм качественно и количественно отличается от процессов консолидации от одномерной задачи метода эквивалентного слоя, и что не всегда целесообразно и возможно переходить от плоской к эквивалентной одномерной задаче фильтрационной консолццащш. Это обусловлено не Только неодномерным движением фильтрационного потока воды к Дренирующим храшщам, но, гаавишх образом, тем, что осади поверхности при действии местной нагрузки за счет сдвиговых деформаций с самого начала достигает 60 + 70%. Следовательно, не Следует их отнести к осадке за счет фильтрационной консолидации. Поэтому следует общую осадку поверхности представить в воде

5(/)=5,(г) + 5,(а'), (19)

Где а\г)-ат-u.it).

При таком подходе получается, что кривая осадки во времени в условиях плоской задачи будет иметь существенно другой характер, чем в традиционном представлении.

Далее приводятся примеры расчетов осадок, порового давления и их изменения во времени. Отмечается, что рассмотрение плоской задачи консолидации в слое ограниченной ширины позволяет не только существенно изменить характер развитая осадки во времени (рис. 3), но. также и саму величину осадки и время стабилизации осадки. Это связано с тем, что в методе слоя ограничешюй ширины мощность активной зоны получается меньше, чем в других методах и, следовательно, уменьшается осадка и время стабилизации осадки. Последнее, в основном, за счет уменьшения пути фильтращш.

Так, например, для исходных данных ? = 0,4МПа; 2 а = 2м; ¿ = 2м; у' = 0,05; с = одмпа; ф= 14'; в. = адмПа; мощность активной

зоны, определенная по формуле уии(уЯ1,) = уш,". получается Л. = 4,5 м, что более чем в два раза меньше, чем мощность активной зоны, определенная методом эквивалентного слоя (10,8м) и меньше, чем методом СНиП (9,7 м). В диссертащш предлагается упрощенный способ определения мощности активной зоны путем рассмотреть напряжепно-деформированного состояния по осп х = 0, т. е. вместо кривой Гпш(х<у) = Гш,' ищется всего лишь у^ из условия Гви(У»») =

На рис. 4 представлепы изолишш порового давления в слое ограниченной пшршш по предложенному методу для момента времени 0,02 года.

В заключительной части главы приводятся основные выводы.

В четвертой главе диссертации приводятся примеры расчета напряженио-деформировашгого состояния водоиасыщешгого грунтового» основания при действии местпой нагрузки на осповагппг полученных решешгй для выявлеипя степешг влияния различных факторов на процесс коисолгщашш. .

При этом основное внимание уделепо влиянию важнейших параметров задачи консолидации, в том числе геометрических размеров слоя ограниченной ширины, граничных условий фильтрации, фильтрационной ашпотропни и сдвиговой ползучести.

Влияние геометрических размеров грунтового массива на процесс консолидации является существенным при прочих равных условиях. Это видно из структуры формул для прогноза порового давлешгя (15).

Для удобства выяснения влияния геометрических размеров на скорость осадки слоя огршигчешгой ширшгы в диссертацгш вводятся

новая система координат и новые геометрические параметры, т. е.

fi-%.

Тогда, для . порового давлешгя в случае, когда по всем границам слоя имеется свободная фильтрация получается выражение вида

v -- -r-í''44',íf)1

«.«.Ч.Г,> = XX A»« ■ ы-т-(«+ 0 sin(20)

ы J*i 2

где . A„ = 2-0^ Mí. 7.0) + 1) sin Jnrj d^dij;

С -я1 •!

T, = ' - фактор времени.

На основании этих формул построены графики зависимости степени консолидации U,(T,) для различных значешгй а и р, что позволяет легко определить время, соответствующее данной степешг консолидации при заданных a, fi, l, с, по формуле -'.••'

t = T,-±lL. , (21)

с,-я1

Такая методика прогноза осадки во времени позволяет использовать ее в инженерной практике.

МО^ч'О!

т

Р.чо. 3. Характер развития осадки основания во времени методом

аклнвашшшт слоя ( — ) и методом, предложенным автором ( — ) (схема)

2 а

. ц--

С::--— -——г; ?

А

4.6

■г

1'нс. 4. Изолинии поросою давления (МПа) при I - 0,02 года для случая свободной фильтрации только на верхней границе слоя ограниченной ширины (д ~ 0,4МПа; 2о=2м; 21 ^ Ли; Л = 4,5м)

Для установления степени влияния граничных условий па скорость осадки основания проанализированы решеиня плоской задачи консолидации при различных условий фильтрации па грдшщах слсч ограниченной ширины, в том числе для случаев, кода имеет место свободная фильтрация только на верхней и нижней границе, только на верхней границе и во всех границах. Как н следовало ожидать, при. прочих равных условиях, в последнем случае время осадки при степени консолидации 0,9 сокращается в 7 раз по сравнению со вторым случаем. Такнм образом, предложенные решения могут быть использованы, для различных случаев инженерной практики.

Существенным является также . влияние фильтрационной анизотропии грунтов на скорость развития осадки во времени. Для учета

фильтрационной анизотропии вводится параметр • Решение

плоской задачи для этого случая получено при свободных условиях фильтрации на всех четырех границах слоя ограниченной ширины. На основании этого решения построены зависимости степени консолидации V, от фактора в'ременн Т, при различных значениях коэффициента ф1шьтрацнонной анизотропии = О, 1, too. С увеличением ( процесс консолидации ускоряется и наоборот. Кривые и,(Т..О легко использовать при выполнении практически^ расчетов.

Влияния сдвиговой ползучести па ррвртне осадки во времени обусловлено, главным образом, самоа ползууестью, а не фнльфацнонной консолидацией. Однако рассмотрение влияния такого фактора на процесс осадки осиовашш во времени имеет не только практическое, uo и теоретическое значение, так как это позволяет по иному "представить понятие вторичной консолидации. '

Действительно, если пренебречь ползучестью фунта при объемном дефор^шровашш по сравнению с ползучестью фунта прн сдвиговой деформащш, то уравнение состояния скелета фунта можно представить в шще

u " (22) —«JL+J-i/, ' / • ; >

ОД Gm оДг,;* \

гае Gm, G, - модули мгновенной и длительной деформаш1Й сдвига, соответственно; г, - парамеф ползучести; / - текущая координата времени, причем tit,.

Поскольку а,т(х, у, I) - С7г(дг. у, г) = а'у (x,y,t)-a'(x,y,t), то доля сдвиговой деформации грунта вдоль оси у не зависит от порового давления, и, следовательно, от процесса консолидации. Tonia сдвиговая осадка на оси * = о в предположении, что напряженное состояние неизменно, будет определяться следующим образом

,, ехДу.О-аУ)

' h 2 C(i) 7 4

В конечном тоге, мы будем иметь сдвиговую осадку, раззиваюшуюся пропорционально логарифму времени как в период фильтрационной консолидации, так и после полного рассеивания порового давления,

"Аналогичным образом, можно учитывать влияние сдвиговой ползучести, рассматривая другие законы ползучести дяя описания сдвиговой ползучести скелета грунта.

Такой подход к учету сдвиговой ползучести при решении плоской задачи консолидации позволяет широко использовать имеющиеся большое количество исследования сдвиговой ползучести грунта при рассмотрении задач консолвдацин и ползучести для массива фунта.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Современные расчетные модели фунтового основания в виде' полупространства, полуплоскости и несущего столба не ссеита соотгетстцуют природе формировании напряжснно-дес'юрмиронаппого состояния под действием местной нафузкч и требуют дальнейшего "совершснствовашш путем уточнения области активного деформирования.

2. Метод определен!и области интенсивного деформирования с использованием условия у^х.у)-^ у^ позволяет пс только Офашгпгп, мощность сжимаемой толщи, но п определить ширину облает» интенсивного деформирования, которая оказывает существенное вшшше на напряженно-деформированное состояние

3. Постановка, решение и анализ задач о напряженно-деформпрованнон состоянии в слое офашпенноа ширины при действии местной мщрузки покатали, что оно существенно отлттастся от напряженно-деформированного состояния для полуплоскостп и на него существенное влияние оказывают условия ш боковых границах слоя. В частности, эпюра сжимающих напряжений сг,{у) по оси дг = 0 может

смегцаться влево (дсконцегпрацил) или впргяо (концентрация) от эпюры о,(У) для полуплоскости.

Л. Пол действием местной иагрузкн в водонасыщенном грунтовок' основании возникает сложное (двухмерное или трехмерное) напряженно-деформированное состояние по всех стадиях (начальная, промежуточная и конечная) процесса консолидации, которое существенно отличается от, характера напряженно-деформированного состояния 'эквивалентной одномерной задачи консолидации.

5. Процесс консолидации фунтового массива под действием местной нафузки не следует сводить лишь к процессу деформирования фунта в условиях компрессионного' сжатия. Поэтому разделение обшей осадки фунтового основания на осадки, обусловленные объемными и сдвиговыми деформациями, является необходимым при рассмотрении плоской задачи консолидации. Такое разделение особенно важно зем, что 60+70% осадки приходится ча сдвиговые деформации, которые практически не зависят от процесса расссиванпя порового давления. Оно приводит к качественно новым вццам зависимости' "осадка - время", особенно и начальный период иафуження.

6. Понятие степени консолидащш, используемое в настоящее время для прогноза общей осадки оснований иа базе решения одномерной задачи консолидации, не всегда возможно пенопьзовать для прогноза осадки основании во времени при действий местной нагрузки. При рассмотрении двухмерной шш трехмерной задач консолидации целесообразно использовать пошпия степени консолггддцин раздельно для осадки, обусловленной обьемнымн деформациями (40% от общей осадки) и дггя осадки, обусловленной сдвиговыми деформациями (60%).

' 7. Иа всех стадиях (начальная, конечная, промежуточная) процесса формирования напряженно-деформированного состояния в слое фунта ' офаничетшон ширины существенное шишше на пего оказывают такие факторы, к>.к геометрические размеры слоя, ширина полосы нафужешш, условия персмещешш на Соковых фагшцах слоя, условия фильтрации па фашщах, фнльтрациошш тшзотрогаш п сдвиговая ползучесть скелета грунта, • - !

8.*Сравшггельная оценка результатов расчета осадки оснооашгя при дейстшш местной нафузки п развггпы осадки во времени трс.\(я методами (эквивалентного слоя, СПиП, и'для слоя офашпешюй шггрнны) показала, что имеются определенные расхождения как в мощности активной "зоны, так и по величине осадкн и скорости се развггтия во , времени. Б частности, мощность активной зоны, определенная методом I

эквивалентного слоя равна юз и, а методом слоя ограниченной пшрины - 4,5 м. Различии также осадки 8,8 с и и 4,9 с и и время стабилизации осадки, соответствующее 90% осадке составляет Ш н 4,7 года, соответственно.

Лицензия ЛР № 020675от 09.12.92 г.

Подписало в печать 0?. 05. вТ- Формат 60x84'/16 Печ. офсетная1 И-£// -- Объем 4-- пхг /?.?0гг

Московский государстсшшй строительный ушшерсигея Типография МГСУ, 129337, Москва^ Ярославское' ш.,2б>