РАСЧЕТ ТЕРМОНАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПОСЛОЙНО НАРАЩИВАЕМОЙ НАСЫПИ НА ВЕЧНОМЕРЗЛОМ ОСНОВАНИИ (НА ПРИМЕРЕ ДОРОЖНЫХ НАСЫПАЙ КНР) тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.07 ВАК РФ

/\-3ioso

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТШШЫИ СТРОИ! ЕШШИ УНИВЕРСИТЕТ

Нз прааах рукописи

Лю Изянькунь

УДК 624.139.2/3

РАСЧЕТ ТНГМОНАШВКЕННО-ДЕФОРИИРОаШЮГО состояния послойно НАРАЩИВАЕМОЙ нлсипи НА ВЕЧНОМЕК1ЛОМ ОСНОВАНИИ (на примера доражньа насыпе* КНР)

Спвциальяость ОТ.02.07 - Махаяика сыпучих тел,грунтов и горных по. яд

АВТОРЕФЕРАТ дясоартадаи нп с лскаяда учовоа с тешки

кандидата кит наук

москбч - 1ул

I р уц 7 (П.

%

Работа вышшгеиа а Московским Государственном Строительном Университете

Научны* руководитель

Офицрчльвые оппоненты

Ведуцая организация

-кандидат технически* наук, старший научные сатрудат: Я.Л.Крсник

-донтор технических наук, профессор И.И.ДОиин МГСУ -доктор геологе-мине рало гическш наук,зав отделок "Фундамент-проект" М.А.Миюадн - А0"мосгипратран1, -

**ащкгэ состоится

01 " июля 1994 г. а /¿¿■•<20 час на заседании специализированного совета Д 053.II.C6 в Московском Государствеввом Универсэтите по адресу .'Москва ул. Спартаков -екая.л.2а,

С дисеертадаев можно ознакомиться в СиЗлиотеке университета.

Прост Вас гфивясь участие в защите и направить отзыв :в 2-х экземпляре по адресу: 129037, Москва, ярославское шоссе д.2в.мгСУ»учешЛ1 совет.

Автореферат разослан " /у? - О Ь хаал г.

Ученые секретарь слешталиэировдкного совета Д CS3.II.0S

Ь/гЦм-пфц

Крьжановгкия А.Л.

В Кіггаяскса Народное а публике (КНР) освоение районов рвстіростраівения ввчеомервлыз грунтов (криолитозовы ), эавим эщш 2Z% площади страны,в основно« в северо-западных гириых реашэа ..начинается о прокладки аитомсОильгьпс и железных дорог.Поатоку дхя настоящих диссертационных исслэ,*озааиа были вмЗр.жы расчетные схемы я примера рэоония практических задан цммшжгедьва к касыпям аекдясого полотна автомобильных и ШУ'ші дррюг.Одаако основные разработки по методик? эвфисодомшчеоаи расчетов грунтовых сооружения соанвстко с ввчвсмер&шжк аавааятижл применимы и для других видов етро>лэддеггм.Огмептгчта создание лииешшх сооружения в ввдв доролиых насипаа в области распространения вечномерзлых грунтов ляяж(г на мвмовепия в их окрестностях гео.чриологиче ских гедонии, интенсифицирует склоновые продасоы, существенно влияет на яове{«но<гпныв слои почвы и стоки во д. В свою очередь отмоченные шмоЁбния окружавши среда «нарывают существенное влияние и на тмюературныя режим и долговечность самих дррожньгк насыпей и их вечнг юралых основания. К сожалэште.до последних лет отсуствуют соврэмоЕаые методики прогноза взаимовлияния и взаимодеаствия явсыпвК и вечнсжарзлых основание при джителььой эксплуатации о ]рютои. например „подлруживания поверхностных вод на склоках в летаем время и илиягшя фильтр«»« вода из кюветов и водоотводных каналов на тррмореиим и аапряжвняо -яафоркирсвашіоє состояний системы "насыпь - вечноиерзлое основание".Ка необходимости раэргкЗачтси таких методик указывается в трудах многих шхиеловэтвдеС раосматриаэенюй npodsawj.a частности В работах Н . А. Щ*Т0вкчв, С .С. Вядева, К. Вогосовского, С Ухова, С. Е. Грвчивэва „ О.К.Зврвс^(ого,З.Г.1ер-Мартирэсяяэ,Я.А. Н рояика,:И,;И. Дэмина, В. П. Мерзляков*»»!'. Г. Мвдасиваи других.

IIa основаним вышеизложенного и учитывая актуальности оовераквггэоввния суирствупцмх и разработки вовых.бо^эе ооврэменных нетодам расчета теплового и механического вза.ло-дейсгошя грунтовых сооружения {насьлен > с вечломаралым основа-твн.в настоящих диссертаїдаонньо: исследованиях быт поставлены нтаюшречислваные ирль и задачи,

Цэльс дисрврташв яаяя&тся разработки штонигаг численного сззместноги расчета тождэрзтурного режима и напряженно-дифсрхировэвзого состояния ашсыни и их взчноичр&лих оспоаэнин с

учетом поэтапности строительства и периодическое иестзционз|їноа фильтрации в тала и в основании ґрунтове,, а сооружения.

Для достижения указанно« цели сформулированы и рлшены слрдуюшйя задачи:

X.Выбор аз основе обзора и анализа литературных данньгх наиболво аффективных моделей и методик для усовершенствования инженерных методов прогноза темгвратураого режима и напряжонно-деформированного состояний насыша вместе с основанием в совместное постановке теплової и механическое задач о учетом Фильтрации.

2. Разработка конкретных алгоритмов для поставленных тррмомеїакичеоких задач,реализация их п вычислительных программах для ГОВМ.

3.Получений численного решения. серии задач и,да основ© их анализа.выявление основных тенденции изменения нестационарного темпэрэтурного и фильтрационного режимов и терлонапряиенно-деформироьзшшго состояпия(ТВДС) яэсыш совместно с вечшэмерэлыи

пнованиеж о учетом поэтапности строительства и периодического влияния фильтрации воды в летние сезоны.

*.Разработка практических рекомендаций по методикам совместных расчетов температурного, фильтрационного и търимонзпряукенно-дэформированного состояния насыпай не вечно-мерзла основаниях и использованию их при проегггироаании и дія э копро сс-апализов аварий грунтовых сооружений и дорожных аасыша

в !фиолитозонє

Научную новизну рдбот^ составляют :

1.Шшонда задачи о нестационарном темгвратурном режиме насыпи совместно с ввчномерэдь» основание* с учвто* поэтапности строительства и периодической фильтрации в теле и основании грунт© ші сооружеп.

2. Совместное ротеш>) - 'задач прогноза тештературного, фильтрацио! шого Джимов и взд.эти прогноза терма напряженио-лвфс.рмированного состояния (ТІ 1Я0) послойно паращисаеиоа насыпи я основания.сложенного мпогажэтнемерэлымя грунтами.

3.Разрайотаккая методика совместного расчета на . ПЭВМ температурного,фильтрационного и то 1 тонапряжонно-дефорыироваансго состояния насилия па вочломорзлых оеншзниях.

На ааиеигу ішносяїся:

с

*. Методика ишлвнерзого совместного расчета температурного, фильтрационного режимов и те(. ювэпрдаюнно-¿©формированного состояния насыгл и основания,сложенного иногалвнемерзлыми грунта«!' с учетом поэтапности возведение сооружении.

2.Результат, численных расчетов нестационарнного температурного.фильтрационного режимов и терконапряжеяно-деформфо. -акного состояния грунтовых сооружения и вечномерзлш основания с учетом поэтапно сту строитель тва и нестаци^нарвса фильтрации.

Рекомендации гкз методике термсшехзничгских расчетов насыта на ввчяомерзлых основании! для внедрения их в практику преютфовакия.отроительсг а и эксплуатации грунтовых сооружений в криолигозове.

Практическое зваченко работы заключаете ,н в с. душам:

I Разр^отаиа иотодаяа и вычислигельгчя программа для ГОШ .которые позволяют при проектировапии грунтовых сооружений в криолишзоае осущаспвлять совмэствъ» ишкеверяие " расчеты •еипер^турного .фильтрационного и термонапрянюяр1-дефо^..1Ир{. ^энного состояния сис1омы"аась11ь - йечномерэлов огчовэкиэ" и на самых ранних с.-адиях проектирования 'I гоускания более оОосновэегно решать вопросы выбора принципа строительств ч сооружений в а вечвомврзлых грунтах о учетом изменения их темшратурво-фильтра иконного режима и геокриологических условии при строительстве и акопдуаг ирм.

2. Предлагэелью методика и вычислительные программы могут Аггь "( юлъаовэны также при проведении окашргкого экспреоо-авали&э птцчин аварии грунтовис сооружений .. здание па подоыииах в условиях вечное мерзлоты и при разработка инженерных

меропрк' тш по ликвидации или предотвращению аварийных ситуация,

3.Подученные результаты численных териомехан -ческих расчетов довьоляот разработать практические рэкомпдации по применению усовершеротвованных мкшвдо^.шх >*-)тодак в пратлке изыскании и проеютфовакия и повысить качество,эффективность и надежность грунтов л со^ руженив, возведенных в районах распространения ъечноиэрэлчх грунтов.

Апробация рабе ~ы;

Результаты диссертационных чссльдований испльаова лось в практике научно-.•сс-1ловат0льс«их работ Отраслевое научно-

?

исследовательское Лаборатории инженер >го мерзлотоведения в энергетич ском строительства (ОНИЛИМЭС) кафедр* механики грунтов,основания и фундаментов MFW им.В.В.Куйбышева.

Результаты работы шли првдотзвлэны и обсуждались на всесоюзном семинара "Раци сальное природопользования в криолигозонв"(г.Якутск,19в0г.),на семинарах отраслевое

лаборатории ОНИЛИМЭС я на кафедре механики грушон сскоаашя и фундаментов ИГСУ.

Объем paüQTj;

Диссертация состоит из введения, пяти г лав,об«их выводов, ог оке литературы и при 'ожения, изложена на 179 страница*,в том чиалэ 85 рисунков и ? таблиц.Список литературы-включает «i i итюнованиа, а том числа на и ^стрепшом языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работа выполнена i два отшн:н первом этапе pea _зось температурная эах на для насыпи как в строительный период .так и в пег тод ¡эксплуатации.Расчет температурного состояния в период возведения учитывает один из вэжнетсих фялторов .влияющих на формирование терморежимэ»по этагшость ее воааедокия.В расчете тедморежима в axcmyai чцишшыя триод учитывается явление гчльтрации,регулярно проявляющееся в летшм сезон за счет дождевых .сада а к последующего нако^шаия вода в кювете,которое оказывает оначитильное в. на термическую устойчивость

насыпи.

Задача прогноза .еыпаратурного состояния насьпти решается о использованием энтольшянга термомеханичоохо! модели,« тэимцью которой можно эффективно и достать tro il^xioto учи. аать процессы фазовых треьодов, происходящих при промерзании и оттаивании грунтов.

В шрвох части темшрятурноа задачи г 'атаалеса плоская симметрическая вадвча прогноза температурного режима послздно наращиваемо* каскада. От june ре-ония посгтаало._аоа аадачи от обычно* постановки теплопроводности выключэотся в том,что ее расчетная ■ o&íjcti яаляатон динамичной ,т. l- . расчетная облает! изменяется i зависимости от календарного плана возведения,В течение ь^мбня-онэ iwüwer уменешапься иуиеличи. зться,поэтому при

$

геивнии поставленной иадачи необходимо в каждл пошет уточнять расчетную схему.и при втом раечетг э характеристики гріятов ишшшжп ол соотвестенчо.

Ураааошю теплопроводности в эггалыжааов форме описывается уреввеюдем:

— - -+ - <1)

при »--О:

в <*,*> в ІК.У1

О О

На - »„Сх.уї - / КСвЭй» <2)

-І7І. ІЯ -»Г» 4«

где И - автадьпия, * - теплово* поток.

Ва дорххеї границе прииим^ито.і пвременвая температура:

(3)

і во

где -орвдзпя годовая температура.

Поо"чоатввкная верхние граничные условия аагсвались в виде:

б^МЛ» в,(«.VI

^ - | съезде «а ■ X ЧС»еМ», (4)

на нижнее гр&агада аадается тоотоявая температура:»*- сопа*. т.е.

в, 91

Ні - / ^ - | хевэв* (6)

-и«, «а -г»»,

Гфя і-О.ь. ^ - □ (в)

Вытокмовюинля задача решаетоя методом ковечщд разнооте» и дня ее і лдевня автором ооотатмаав аыикшггельввя программа "уіемса" ад явыкй ФОПРАН.Раоч г ведется в дев стадии:на дарвоа стадии, т.е.в отроитвохіЕьш период, аа кавдон времвЕноц шагу 1 точяявтоя рас&тная область;еа апория стадии, т. о. в период □кстиувтации, веется расчет ностацинараса теплопроводности;

Для аыйоре ТЄКГСВ и времеда ОТСЫПКИ С ЖТТХХЯЪЗОЭЭЯЖМ программ« У1Е*в£* гйато регаетн 3 тории ш 42 яядач.получен ряд

Рвшниа опгижизаццонншс задач нестационарного тмотвретурного режима пглиоаш. наращиваемое иасьюи.

Расчеты показывают .что учет поэтапности воавадвиыя насыпи дает сущаатвпнно более реальную карткау развития температурного состоянии насыпи.Дія тре шатре тоя насыпи о трехметровой выеихоа весенвея отш»ти о учетом поэтапности ео возведения требуется 5-6 .ШТ, чтобы во температурный ражим втаЛилизировалсл;но без учета по этапное!«( возвеланил необходимо 9-Ю лет для ее термичесхоя стабилизации.

Соло ота ту тетю расчетов терморекиша насыпи весенней, осенней и зимыеа отшпок показывает, что температурное шла насьош здмеєй отсыпки скорье стабилизируется«чем ьесноа и лотом возведенных насыпай,и среди них.весенняя от-дака на-ется наиболее неустойчиво*.

Во второа часта теююратуриоа задачи при ряде првдпсиоиэкиа была поставлена задача прогноза терморожтам насыпи .возведенной ва неоднородном относе и штвергапч&ася фильтрации вода шела ее возведения.Приципчальное различю данной постановки задачи терморежима насыпи от предадуцай заключается в той,что в шалашей с.и чао учитывается коваестивныа теплообмен в насыпи аа

(7>

«и

Уу«-к — (8)

&у

—и С» К(«>{ — — Т"

)у «у ' 1 Лс «х Лу Лу

(в>

где и -искомая функция напора: и.

С - Время; оут.

к(е») -коэффициент фильтрации,зависящий от

іекпвратури среде ы/сут. Х,У-координаты.м.

С' ,в) -объемная теплоемкоттъ грунта; ккад/ш^. °С

о--•тмтінргті'ура тпутгта в тештц*)* тотня .гряд, і

счет фильтрации вода:

мі А Л

•чи

По закону Даре» Уиа-к --

Пс закону Фурье-Кирхгофа:

СуС« — в — { \С«Ї— > + I К «х І *

/о

Me)-ко! .^«циент коидукгивноа теплопро. лшости

грунта ;ккал/м. ч.аС

С» -оСьегная TerLi.jeimtocTb воды; 1000ккал/м^. °С

"x.vy-составляйся® скорости фильтрации, М/сутки

Поставленная задача также оешается численным методом хонет'ьиг разностей и для ее резювуч автором составлена вычислитель, зя прграмма tempil на язже ФОРТРАН.

Расчет в данной постановка также вел тс я в даа эть..а:на шрвом зтзда,т е.строительном эташ,по рапсе разработаному алгоритму решается задача те щопро вода ости пословно пзраздтааеиоя насыпи,п заум посла окончания строительства и п^нвдевия воды решается совместная фильт'адаоннэя и темшратурпэя ^адачэ с учетом фазовых шрехооэв.Совмостниа расчет произвели, ся таким образом:» одном временном шагу сначала решается ( „тьтрациош in задача, затем j учетом получтютх результатов решается температурная задача.В дааном случав Фильтрационная задача v задача прогноза тернорекима вз-чмосвязаны,коээфициент фильтрации at лонг от достигнутого темюоатурнзго состояния руц-а и уравнениа теолоь л задачи в спою очередь непосредственно через свой кивает шныа ча^в сэязаьи со скоростями фильтрации.

Расчет показывает,что фильтрация вода в насыпи значительно понмнэйт варгнюо границу мерзлоты,На рис.I а) показано расчетное томдарэтурнов осле насыпи веса иной отсыпки И ее основания чероз 4 месяца (бе 1-ое сентяОр" 1-ого года эксхи этации) о момента начала возведения. За счет тоге,что насыпные грунты i юли полошителыо'" температуры и за счет воздействия Сидерация воды в васыии вся насыпь находится в тадоь соотт шии и имеет д )С (точно высокио томшрзтуры.а при наступления зимы в этой ойлэсти в первыа го*» сохраняйся талая зона которая,на 1-ое нзпйря поставила 1/3 площади насыпи,именно эта талая **оьа являь^оя глава! : фактором веуптоачивоати нчсъли.

Талая зон? со временем уивн^гаается.практичс хи за аимвш пориод к X мая второго года эксплуатации она уже промерзла и исчезла,«" все е остается относительно высокая отрицательная температура в этой зове.

На рш.1 в) покачано расчетное температура э паю в васытг и ее "сновании на I сентября 2 года эксплуг ацщ Вэснотря на то,что з течоп j Doet зимы -зсиш. полностью промерзла,за счог нзкоилчшя

Рис.1. Расчета!» рас рааелетай ?Шерэтур насыпа в осяоваам на 1-ое святя.?* 1-о» Раяа а/,на 1-»6е 1-ого года б/,на 1-ое сентября 2-ого гс^!

1-ов сентября З-бМ #йяа г/ эксыуатацп с. учетом фвльтраяи

вода и ее фильтрации в насыпи значительно развиваюсь талап вша,и мас.мальная глубина оттаивания доставила около в метров.Ко столь эаачшвльвов в. ншию фильтрации отмечается лишь в первые года, эксплуатации^ нлюыяи, когда и . наДлодакггся максим альньк дофарйнинкшр^нтлг^скк^а ■ в- оя^ 7- год темтор^гурныи режим уме агавктааодуфгса*«* »ершим» гриаивда незначительно колеблется аз с«¡г^-• водой - допим» >оевоиы,

^ дтороМ'Эташ^риЗоты'.пт ш'тчввшл* термополян насыпь и ее нэддаорцдаогс ог-'огдодеа.доставлена и ретеьа плоская додача термо-у^идост'и.аклнаацгл изаествыв уравнения рэвнсвссия.гвомвтри-ьур^вя..вин,уравнения совиюстишости и физически уравнения:

1 * У

{ (г--— <т ) + свС03

4 ы « и

»• Еса?' » у , »

¿ . - -IÍÍ- ( <Г - — о- ) + асвз Лв (10)

у íx63 у j-jj "

ги+и)

j, , ——- т

«у Ес<»

UpHDWK оле; /ощв гр. шчяые условия:

ли JV

На левой ч правой границе:*) - О; — - О -- ■■ О;

па гоишо! грэиицв: и-О; v-O; — » О — - О (П>

гу

на верхней Пивергаос 'л р « О

Поставленная задача является веливеяяой.т.к.модуль á коэффициент температудаого расширения зависят от темвцжгуры.

Мгдомния поставлэниой задачи используется вычислительная програш»1>№*.разреботадаэя щюфеосорои.Деминым И.И.и инженером • живдовш^КЛЬИрогра»«» составдеяа на основ» метода кинечнык элементов.ярададанаг-Ч!».- джя расчета ТНДС плотных массивов, и везначнгвл- но ■ дорасЭот»»*' > пр^менигельао к конкр^гвым решаемым задачам. .

Для ¿шшлэидя Аидаилтмвжрвтуриого режима и виде грунта в рлсыпи * и основании ■ па ш ваг, ^яженло-деформированное состояние .были выпол )ны 1 варианта расчота:

I вариант - расчтг ТН8С для "шого xyjuoro с."¥чля,когда в ооновшиш эалэгаот злпч слабого шел» оттаивания суглинистого

грунта - слои Jt < с модулем склцеа деформации ü«SOr/*"). э ь тело насыпи уложены местные оупесань суглинистые грунты (о лов I >, разработанные в мерзлом состоянии и отсыпянвьк4 в вчзэ мерзлых камкой,после оттаиьзния гвреходяиив в гореувлажшное nAacmv.ioe со стояние, чт( весьма часто практикуется пли . строительстве земляногь .юлоти-1 а ралона* вечна! * рзлотч.

II вариант - расчет ІНДС для с^дая аалвгаН"я в основании азсыпи слил 2 слабого по сию оттаивания .рунта (как в I варианте).но и :>емлл jö полотно отсыпается Сами качс гоенньм MSOH'IM кругишыЗломочные грунты с пвочвно-глинистим милксэем м~ заполнителем (слов I) .уплотненные до трнбудеюв проектной плотности.

III ч IV варианты - расчет ЇНДС д*ч jзмого Олагпприятного случя эзлшлния в основании олоя мадоль чистого суглинистого грунта,обладавшего после оттаивания достаточно« аеоудо сгіЬсобностью.а в тело насыпи уломгкы треданост^ да "в и ньпучиниатые оптимальные грунтовые смеси (типа пеочано-гразмвных с ив сой - ПГС), у п. .отвенные , О» максмюлыюя стандартно* плотности.При атом в 3-ем вэрийгв (я* парши jTano put, .ага) вышучено опред^хшив чисто тімлеpavypporo tacit -ревия-сокрэвенкя и тврмонэприкеннаго oot ояния sack і и основания,без уча і гравитационного силового воздюисл>ин грунта дм оценки вклада тальк темп гкпурЕого воздействия к тешо^апринвви» в oötie« то^овапряж^ано-деФормироваЕное соотоят» (ТНДС) оиотм'ї "аасыг*.

осы(№..,ио",котоше подучено и ¿-ем мріакіа расчета,отмчвипвкся от 3-его вчриавта тем.что в донном случээ Оыля учтеш все силовые ' воэдекгыия tea-t от иээенегля томшратурылЕК и or гравкгацио.шыл ля.

В 1-см цэриаите расчета отмечаются наибольшие деформации насипи и ось^іідпяя.наниого превышь.^щ» предельно допустимые по ПврИйіг ия-їчеиия и привод к опасвш даруютцяяи (по сути к рзорушению) земляного пплотваЛал на ршфкв Z 3) лриаедвго расчетное паю изолиний вертикальных даремещвшт v (ооадг«) насыпи и основания .харэкгериэушился большое .іеьааномерностью (рг.зность осадок достегает 5-0 си; И выгодами,запролэлыгумя величинами осадок:белые ІП-І&ом при допустимых (предельных) значениях вв^пиальных ію_ змогагшЛ {от пучекиг при і.іхпіердон*і' в зимняя ap'ffl и гюс-ладугцих rear он при отгаиаании в .тотнае время}

д-я дрроришх ог^кд автодорог 1,11 класса с цвмен'. -мЭо оиш1' и асфалыЗетоиными покрытиями всего лили 3-4си,д"1 дорог юлзс л а уиоье^нствованнымн облегченными покрытиями,- до всм и I -я самых простых покры.ив ^рехосчых типо, - до 10 см.При тч основные аал.рр гоЛгЛЬьр деформации формулируются как в але насыпи (осадка около 4-5см) .так и в слое слабого при оттаивании грунта (о'-эдки Б-7ом),что своде! и льотву ет о недопустимости проекта^ Jвaшlя авто )рог с остаг гекчэм В основании и с укладаоа тело н<>„ьшн сильиодефоряшруюггчся при оттаивании ж.рзлых 1 рунтов,

Анализ расчетного поля горизонтальных смещения и на рис,2 а) позволяет выделить по трэе-тгориям максимальных смешений ,по крайней мере две кривые (поверхности) скольжения в теле (асьши зоне низового откоо а. Практшсэ эксплуатации автодорог в криолктиз^лв подь-ришает длины» случая опол^чвия низов^о откос1 и лэзрушенкл земляного полотна автодорог как наиболее "'аото встр&чающлся, 1Т0 цодаеркдает достоверность разработанной Могодшш х.огноза Т1Ци и полученных результатов расчета.

Анализируя цалео расчетные шля нормальных (</у) и -касательных напряжэниа.на рис, 2 в) г).находим весомые

паоаерцдения сд^л^чным аывадаы.Исшыьауя для аналиаа лапряженного состояния системы "на^^пь - основание" иг"\естчыз принцип супврп. аадии условии предельного ра^лоБвсия (см.СНИП 2.02.01 -а? СНиП 2.02.02 - <ЗБ,и другие.) мочно выполнить анализ проч/ооти (мозги о а и облшй) и у стон 1ивости наоьц . и выявить области рилруоюь'ч и трещиниибрааонанИЛ в роэульташ разрыва или сдвига Л ¡а р^.З в) вьышишил зона ; р .стлпшаюшдаи' напряжениями <г., шил ища ной потенциально опасной область») гозмош:ого. цивицишмо про шетм грунта на разрма) трсчинэосгЗраио.^ния.Ш рис. 2 г) Фиксируется мьо иЗллсч-и -фодол^кого равновесия на сдвиг <"0 критерию Мора-Кулана).При игом осли :"ша в гам кила под низов! I откосом и ве ш^ ат вывода на поверхность, ^то позволяет в первом 1.рЮЛижаниг счг-ать ее ошсио. для общи а у ото г ивости васшш.то аона 7 ограниченна« шнчмлш'чи касгши-ных напряжений 0.С,^4-Л.00а1па,оиоти^атиу*11и>1Ж аначеклям I[редальнего сопротивления сдвигу Ьг-аяктил грунтов (до глубш'Ч 2-2.См),и которая

fS

фиксируь» ойл. ¿ть о.^злзания (^¿рушения от сдай' i) н-эовогс откоса вясыш.что хорошо сов. ip&bt в iuiockc гыо скольжения.вынв. >!шоа на рис. £а) по кривое мзсимзльных гор ментальных смешении.

Со II варианте расчета при позволении достаточно высокопро лоя нэсаии из .фугшооблог-ишых груш i ib на е.* 3<"' при оттаивании основания значительно умен* шльоь общие (вертикальные и горизонтальные) дефоро^ции насыпи (в 1.Б-Г рам) и,ттгя еда о.мечается неравномерность осадок дорожного полотэ <до 1.5-2ск),но максимальные ь^зчвнил ос эдай,фиксируемо а вблизи низом а брава., васыго.досглгэот 9.5-1Осм и дхя дорожных покрытии простевших (дареходяых) типов низкоклясоных дорог на прпвышагт допустимых (до IQ-.j>;xoth для виаокшиасзых аэ.одорог тпкие осадки недопустимы (да 3-«си для I-II класс? и до вси для отмеченных покрытии автодорог- III-Iv itxacja)fnpH эток основная часть 0(3пай осадки в 9-Псм приходится на оло: 2 ола 'ого при оттаивании грунта {5-всм),поэтому при проектирования автодорог повышенного гласса (в- не III-Iv к: -ссов) о улучшенными покрытиями для обеспечения их долговечности при эксадуатн^хи га ос1! tomo удалять слабый пр. оттаивании слоя скг НОЛ* питого мерзлого грунта ,лизо проектировал насыпи по * притопу с ведопуп^аигч атт-ишания вечномьрзллго основания.

/тализирук поле горизонтальных смещен» . и можно у слыло намеггить штеациальные поверхности сколыкений, но в данной расчетном случае они отмэчаютая в основании ,и,вероятио,кожнп рекомендовать проверку обща устойчивости дорожных нэшпоа на с длит по ппь лвости слабого слоя в основании. Otwjtwi что в данном расчетном случае горизо1.'(-.~ ИкШ свесов я пиачите. лп ужэншилиоь т. сравнению с I вариантом не превышают Í 1.Бсм и, ни мнаиию автора не шзэбут опасных демаркаций нэсыпи.

С уменьас">од общей я* "х;рмятивнасти насыпи i данном внр^знто несколько повысились (в 1.5-3 раза) и i-вле насыпи "эр.ооъталньн напряжения о„ и npi. этом соокрьаилась потенциально опасная <0-треигаоибрнзованию па разные) эочэ рас- икания на тютлрхности и в liwoa части вараового от:га1э я^сыии.но значения растягивал, лил. нзприжени. малы и не превышают О.сгыпа.чга для круге э&шмошых л моралых грунт -» нк приводе- л гютлекии треоын "за^ьа

Hamo отлетит* .«гтц по расчет му тюлю касательные вапр;ж)яиа

. Рас.2. Расчетные распределения переивщеетй а/,й/,и налряиліЗ в/,г/ наст* на I сентября первого года для".I варианта расчет: 1,2—жгеяпзально опасные повергъосп скольжения; зона запредельных перемещений^—область максимальны! яерьвяомершгг о"цгок/бмее 15см/ в зоье 3; 5—зона растяжения в т иелпшоос раз спання —область лредального рядвовврсьа грунтов не вызывали?* разрушения откоса несиш;?—область предельного равнее версЕя/К^1/ и опалааиия низового откоса наскщ.

в тале наиыпи уже но ооааружлваетия зоны Продольного равновесия, і. оОласть о минимальными ксэ^иц^гнтами паласа прочности на сдвиг, расголоіиеьгіо» в центрально! части низового откоса. характеризуемся достаточно высоким заэчокием коо'фищгслта запаса К,її.5,что еде раз тдверицает достаточную устоечивость откосов насыпи.

В III и IV вариантах расчста ТНДС для ог."п*альио запроектированной насыпи (из высокопрочных опгьмалъвах Г'эсея на поочном освоении) первоначально (дін III варианта^ нсслпдовшиг.» вдиянча температурных воздойьгвий на ТНДС Еа-зыпи.На первом ат-гю проведан расчзт ДНО насыпи л воадваоївил чисто течлературноя нагрузки.Расчет пояазывоет.тто в лэтвео времл.когдз а те*- насу*н идл проюсг повышения температура овэрху .натипь нместг о часты) ссн ээчия (выше нулевой изолинии одинаковых горлэопталъных шремошенив) шрпдвхгэется в горизонтально* направлении внив по откссу,а вое основание в протиэовдложннпм направлении,1 гцмний сазон динамика термодэформация ой ратная; твишанв насыпи налево,мыше ю огке-у.а основа ю омегаетоя неправе,вниз по склону.

Лналоі-ичнои яп^ваме тают отмеїаеп-оя п нзохмиш одинаковых вертикальных паремедоьш. 3 летний севон тело ьасши вместе о большой частью основовия (слева от нулвоа иьолкнх вертик&хышх перемощений) нмэегг полошигельвыэ ШрвМЭХбШИ.Т.в.ЯбСЫПЬ поднимается. э в оюш&д время эта часть о^едцют1т.к.№сгив грунта сокращается

Шау'юшдо по расчетам сезонные темпера^ ряош шремвдания согчеотно с шчл'мырвлым оенпванирн (оіобовна л іризоггальные Ї по вешиэине соизмерима о перемещениями от силовых аоыдеЭствия (от собственного ьзш),а иногда и превыпат внгчания последних. поьто^у доливы уіугилатьий б ¿фогвооах лефо;жироээявсго состояния нэенш особенно прч раз и то горизонтальных егюшник.выаьыащих развитие сон расширения с їда геншпльаой воемикностыо ,-рвщинооСвазовашія. Кроме тиго.в ^счетах Оеэ уметь тормодаформаций не обнаруживали сезсныэ лзлЗаяия насыпи ьротквппслошіого знака в летний V олкний сезогу.что повсеместно ваблвдзется на реальяьи насыпях и что хорошо фосслруется лредлагэемьло: тррмоме>' аничэстамк расчетами.

На вгогок эгапв в IV паркані а расчет ироае.чэк с учетом

1S

те ¡шрлт.урииго и гравитационного воздействий. Лшениь с у четі t воздейст&ием іем -эратуры и о обстав имого веса дає пан как бо-кэе pea^^Lyio Kapjiíhy деформ^пзовзішя насьііш.По дашому рашеїшю осашсэ ..jaupiHccTH насыпи достигай і 4 сл.что m величина аначігг ;ь, j превышает ос дай lio расчетам только одного ти; .ературыого деформировании. Меньше влияние учет собственного веса ок швавт т гор. лиитальныв іь. ^ииеідан ин, которые как jiito отмачалагь соизмеримы по щиич м( с гу; чыми вромокїЗішаш, ша гому nj '

ігчхлктировілии насыпи а рас эта* НДС необходам ¿чет совместных силі и температурных деформации.

Расчет показывает,что учат локальной фильтрации в значительней степени в.лияат tía деформирование насыпи а самко городе годы екоалуатации (до дау* - трех лет);а те-ю и.особенно,в основании имеюхол отноемгильио слабофйльгрущиа груцтъ. <нзприжо га..нистыо или крушюобломочные грунты с тесчано - г ли штык залг"шпалеи),*то и гоедошределяет:в дальнейшем nj і эксплуатацич и выхода je на стационарно - периодическим (каизистаі лонарныи) режим (через й-" лет) промер іанда ее нижнее части и поднятие границы ззло^ания aevHQJi тралс'.ы в теле насыпи.При наличии а основании сильно? оьтруиаді грунтов и зоны вытэиналли пластовых л др» конечно деформации насыпи будут аичгге ьно болыю и их доста 4-чио т^чне можна расчитать ш разработанной а диссертации м. ;одике с учетом'тоги «что физик -механические ,ф'"4ЪТращоилие и те і ¡лофизичеокие харак J плотно» сттаивашиі под нагрузкой грунтов в cymatr. вшой отвшци аааис^ґ от их твмшратуриогс сооюлиик.

Ниобходиио особо отпотеть,что со'чпоотиый учет "емл: штурньис И силовых дефорыадм и наприн^ний дает по выполненным расчетам бш*ч* реальную картину 'юфьрмиро¿аііия ш ьиш и иемліємн в целом не терліонг-трн*ешіо-дзфоршіроііанн, о сос-ояшш (ІНДС) ,чем расчеты ¿Са строгого у чата фильтре іДОшно -томш рату f ого шжнма и темпе-рату(~ого деформираваїїия.їаь. например гю расчетному шлю ^горизон.алььых пьремг пений via^^пи совлостко с осноиа лай IV -арианта ум» оСнлруживаотся дае г тоцциалл июаїХішіш гпвы триншвіс. рязования;в »оно поганого »иівота (на оклпно) у вблизи шрховой ороакк. на іювнрхаооти ..асыли, что энзано с существенным [.затиханием a этой эоло основания и насыпи АЗуловлеыяьв* ана1/ TeAb^.JM. растгшниви и отгаива. .юм мерзлых груь—>н из счот ,jí 'шп я ирод.саа ^ляьт^ции ао/ы из гсошга к і.онцу де-тюгі.

ё ¡ g 8 J ¡ § К і

t w p

е к я

¿I

НІГТЦі І

ghiigi'm

i |||iii»Uk

»SIL!

-■ =1 б »4

Ö-S. » Ä s а &

ü. n't :Пі

i s £ з.

oSe=itii

да о t о >. а>" р, к К о (Г ж Р

ьйвтедения требуется 5-й лет,чтобы ^ температурный режим стнзулкзировался; яо без учета поэтапности возведения необходимо й-Ю лот дня ее термической стабилизации,

4. Получено чистяков решение совместной темпэрэтурвой и фильтрационной задач для насыпи, возведенной на еечномерзло« основании с учоггом поэтапности строительства. Расчет показывает,что фильтрация вода в насыпи значительно понимает верхом границу мерзкий,маеимальная глубина оттаивания достигает до в метров.Но сіоль значительное слияние фильтрации отмечается лшь в первые гсда эксплуатации насыпи,когда и наблюдаются максимальные дефктрхзции;практически на 6-ой и 7-ой год теигературный ремня» уже стабилизируется, и верхняя границ.) яванататальнс колеблется за счет фллътрации вода в лвтшю сезоны.

5.Получено решение задачи прогноза термояапряженно-деформировакзого состояния насыпи,возведенной на вечаомерзлом основании , с учетом нестационарной фильтрации,Расчеты шказша«гг,что для насыта евтшобилыпл и жолезнодороягныж нодцпустима уклвдка уіЛлих грунтов,мерзл-і • комьев .которые по ячним расчетам, приводят к возникновению большой неравномерности осадил (разность ос^ок достигает Б-9 см) и высоких,запредельных осадри:болен'ТО-1бои,значительно превышающих нормативных значений (для аитсдорог 1,11 класса Э-4си,ддя Ш-Г/ класса до всм>,при этом иоаффии^ят 'заг оа по прочности на сдвиг в этих зонах

Также недопустимо оставление слабого при отть.тании слоя сильнольдист го мерзлого грунта в практике проектирования автодорог тов^лентюго :сласса (вышо III-IV классов),либо проектировать насыпи по I принципу с н^ чопущенигам атгаивзкия »іечшшрзлого осрования.

В.Выполнен анализ полученных численных решения выше іюречкслегльїх термомэхаюгюиих задач,позволивший шяшгть основные тштдантвд изменения температурного рожимз и тормопзпрнжекао-«зфоркирэданвого состояния нэсыпи с учетом поэтапности сцшгел'ьствэ и влміїшя пернопич^сісоя фильтрации в летнее ерем,«.Достоверность подученных рішонга и соотвествуюдах котодик сопместьых тормокрлалкчеоснд расчетов грушових сооружения нэ осжттл,!* подіюрждпотеп н<?протїт»ореч узостью '.їх из-№>спвдч Дліціік* других исслодозатолза и достаточно удовлутвери-'іг*лькои сотстэвч.чостыо расчетных •гемг*1 рэт у ріал с данными

Яі

многолетних натурных н-Ллцдонии за изменениями твмтрвгурвогс» режима дорожяьпс наоыгюя а криолитоэоие,.

7.?азраЗотзкы праісгическиз рекомендации для проектирования по методике совместных расчетов по щюгноэу тгашюратуряого релииэ и терионэпряивняо-деформированного состояния грувтовых ссоруженлий и вечвомералих основание с учетом поэтапности строительства и периодичепкой фильтрации. Предла гштс и ооадвиные инженерные методики териомеханических расчетов применять на раяиш стадиях проектирования и изысканна для строитшгъствй ,а таюне прм проведении экспертного анализа лричи" апарий грунтовых сооружения и здания на подсыпках в условиях рэспрост"чнешсл вечяоширзл« грунтов и для раараОотн» инженерных шролрият?« по ликвидации или предртвраврнию аварийных ситуация.

Чіогищіомостпр-..

>0* vn І.ІШ