статья 2018. Марина Викторовна Атаджанян, соискатель
 Скачать 165.11 Kb.
|
|
УДК 624.131
К ВОПРОСУ О КОЛИЧЕСТВЕННОМ ПРОГНОЗЕ ИЗМЕНЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ В ВИДУ ПРОЯВЛЕНИЯ СУФФОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ON THE ISSUE OF A QUANTITATIVE FORECAST OF THE CHANGE IN THE DEFORMATION PROPERTIES OF SOILS IN VIEW OF THE MANIFESTATION OF SUFFOSION PROCESSES Аннотация: В статье рассмотрены количественные прогнозные характеристики суффозионных процессов. Приведены результаты расчетов потенциальной опасности и экспериментальных опытов, с целью определения влияния суффозии на изменение деформационных свойств грунтов и напряженного состояния грунта на интенсивность протекающих в нем суффозионных процессов. Ключевые слова: суффозия, изменение деформационных свойств грунтов, критерии прогнозирования, напряженно-деформированное состояние Abstract: In this article are considered quantitative criteria for the prediction of suffosion processes. The results of analytical and experimental experiments that determine the effect of suffosion on the change in the deformation properties of soils and the influence of the stressed state of the soil on the intensity of the suffusion processes taking place in it are presented. Keywords: suffosion, change in deformation properties, criteria, stress-strain Keywords: suffosion, change in deformation properties of soils, prediction criteria, stress-strain соndition Формирование дефицита несущей способности оснований и изменение их деформационных, фильтрационных свойств связано с процессами, протекающими при взаимодействии сооружений с обводненными грунтовыми массивами. Это обусловлено группой факторов, в т.ч. и суффозионными процессами при существенном нарушении гидрогеологических условий подземного пространства и техногенными воздействиями. В результате развития суффозии ухудшаются характеристики деформационных свойств грунтов, резко изменяется водопроницаемость, что вызывает большие притоки воды в строительные котлованы и подземные выработки, происходят образования различных видов деформаций поверхности земли и др. В борьбе с суффозией многие ученые прибегают к прогнозированию данного негативного процесса. На сегодняшний день все больше приобретает значение- количественное прогнозирование. Тому подтверждение являются исследования, представленные в работах [1,2]. В качестве оценочных и прогнозных показателей многие исследователи используют такие количественные характеристики как, количество на единицу площади, размер, суммарная площадь, суммарный объем, показатель интенсивности проявлений [3,4] и т.д. Нам представляется, что реализация указанных характеристик не может в полной мере отразить все количественное прогнозирование суффозионных процессов и их влияние на деформации зданий и сооружений. Поскольку грунты, в большинстве случаев, находятся в зоне влияния существующих и строящихся зданий, не вызывает сомнения факт изменения напряженного состояния их оснований. Поэтому возникает необходимость в определении влияния напряженного состояния грунта на интенсивность протекающих в нем суффозионных процессов. Один из таких подходов продемонстирован в работе [5]. Авторы указанной работы приводят условие необходимое для нахождения частиц грунта в покое. Данный аспект подразумевает следующее: очевидно, что до момента возведения сооружения, грунтовый массив находится в природном напряженном состоянии, вызванном гравитационными силами (тектонические процессы в литосфере нами не рассматриваются). Это состояние соответствует определенной фильтрационной прочности грунтов (возможности возникновения и протекания суффозионных процессов). Другими словами, уровень действующих напряжений на грунтовые частицы может быть достаточен (недостаточен) для того, чтобы они находились в состоянии покоя или вырывались фильтрационными силами. Таким образом, в качестве количественных прогнозных характеристик суффозионной опасности могут вполне стать зависимости между компонентами напряженного состояния массива и интенсивностью суффозионных процессов. К сожалению, проведенный нами обзор научных публикаций не выявил подобных исследований за редким исключением [6,7]. В этой связи авторами статьи были выполнены расчеты на подверженность грунтов к воздействию на них механической суффозии (потенциальную суффозионную опасность) и экспериментальные исследования для определения влияния суффозии на изменение деформационных свойств песчаного грунта и влияние нагрузки от здания на ее развитие. В качестве объекта исследования рассматривалась площадка для строительства 13 –этажного жилого дома по ул. Суглинная в г. Чите. Данный участок расположен в пойме р.Чита и подвергался периодическому затоплению. Максимальный его уровень в 1991 г достигал 1,5 м. Геологический разрез под зданием представлен песками мелкими, мощностью 1-1,2 м, галечниковыми грунтами мощностью 3,3-4,8 м, которые расположены над слоем суглинков (элювий алевролитов), подошва последних результатами изысканий не установлена. Верхняя часть разреза представлена насыпными грунтами незначительной мощности. Гранулометрический состав проб песчаного грунта, представлен на рис. 1.  Рис. 1. Гранулометрический состав песчаных грунтов для объекта, расположенного по ул. Суглинная Вид графиков свидетельствует о наличии пылеватой составляющей. Это обстоятельство можно в первом приближении, согласно [5], принять за признак суффозионного грунта. Для расчетов потенциальной суффозионной опасности была использована комплексная методика, приведенная в [5], основанная на подходах ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева и института ВОДГЕО. Результаты наших расчетов для кривой № 1 и № 2, согласно, приведены в табл. 1. Таблица 1 Результаты количественной оценки суффозионных признаков
Окончание табл. 1 Как видно из таблицы грунт можно отнести к суффозионным. В подтверждение расчетов были выполнены экспериментальные опыты. Для этого была использована уникальная аппаратура и новый метод прогнозирования суффозионной опасности в зависимости от переменного напряженного состояния оснований, вызываемого нагрузкой от сооружений. Техническое средство и метод проведения опытов с грунтами подробно описаны в работах [8]. Особенностью разработанного метода явился учет напряженного состояния испытуемого грунта, адекватно отражающего геомеханические процессы в основании здания. Дальнейшая обработка результатов экспериментов сводилась к определению модуля осадки грунта и, соответственно, его модуля деформации, как характеристики оказывающей доминирующее влияние на несущую способность оснований зданий. В табл. 2 представлены сопоставительные результаты опытов с песчаным грунтом при критическом градиенте I = 4,4 и при значении I = 1,2, когда суффозии еще нет. Таблица 2 Результаты опытов с песчаным грунтом
Графическая интерпретация результатов серий опытов и аналитические зависимости приведены на рис. 2…4.  Рис. 2. Зависимость модуля деформации Е песчаного грунта в случае проявления суффозии от удельного давления Р при градиенте напора I = 4,4 (I м серия опытов)  Рис. 3 Зависимость модуля осадки Ер песчаного грунта в случае проявления суффозии от удельного давления Р при градиенте напора I = 4,4 (II м серия опытов)  Рис. 4. Зависимость модуля деформации Е песчаного грунта от удельного давления Р при градиенте напора I = 1,2 (в случае отсутствия суффозии, IV м серия опытов) Корреляция между удельной нагрузкой, и остальными параметрами характеризовались следующими коэффициентами: -модуль деформации- удельная нагрузка-0,960; -модуль осадки –удельная нагрузка- 0,988. Высокие значения коэффициентов корреляции указывают на то, что причиной изменения модулей является воздействие нагрузок на грунты от фундаментов и всего здания. В ходе проведения опытов было также установлено, что понятие суффозионного грунта является относительным: при сравнительно больших градиентах напора и малых сжимающих напряжениях в скелете исследованные грунты могут оказаться несуффозион- ными. На основании полученных результатов в статье можно резюмировать следующее: -в качестве оценочных прогнозных характеристик, которые носят количественный характер, могут вполне выступать такие характеристики как модуль общей деформации, модуль осадки. Это обусловлено тем, что модули деформации и осадки, являются теми важными характеристиками, изменение которых в наименьшую сторону, в результате протекания суффозионных процессов в основании зданий, могут привести к потере несущей способности всего грунтового основания. Утрата этой способности является одним их главных факторов, приводящих к возникновению аварийных ситуаций. -суффозионноопасный грунт при соответствующем его нагружении и виде напряженного состояния грунтового массива может становиться относительно безопасным. Отсутствие прогноза трансформации свойств суффозионноопасных грунтов при изменении напряженного состояния массивов может привести к серьезным ошибкам при проектировании сооружений. -установлено, что величина модуля деформации исследованных грунтов в рассматриваемом диапазоне изменения градиента напора может уменьшаться в процессе суффозии в среднем на 80 % при неизменной внешней нагрузке, что позволяет выполнить количественный прогноз развития недопустимых деформаций сооружений. Список литературы: Оценка и управление природными рисками / Под ред. А.Л. Рагозина. – М.: КРУК, 2002. –248 с. Хоменко В.П. Суффозионные процессы на территориях городов // матер. науч.-практич. семинара: Петропавловск-Камчатский. – Т. 1. – М., 1990. – С. 118-124. Димухаметов Д.М. Суффозионные процессы на территории городов /Д.М. Димухаметов, Л.А. Новопоселенских [и др]// Современные проблемы науки и образования. -2015. –№2 Архангельский И.В. Об использовании электроразведки для выявления суффозионных процессов около подземных коммуникаций // Современные проблемы инженерной геологии и гидрогеологии территории городов и городских агломераций. М.: Наука,1987. –С.110-111. Тер-Мартиросян З.Г. Механическая суффозия: экспериментальные и теоретические основы / З.Г. Тер-Мартиросян, В.В. Анисимов, А.З. Тер-Мартиросян // Инженерная геология. – 2009. – № 4. – С. 28-38. Анисимов В.В. Влияние механической суффозии на дополнительные осадки оснований фундаментов / В.В. Анисимов, З.Г. Тер-Мартиросян // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 2009. –№ 4. – С. 4-8. Карабанов П.В. Суффозия –актуальная геотехническая проблема /П.В. Карабанов, В.В. Анисимов// Вестник МГСУ. -2008. - №2. - С. 163-168. Бабелло В.А. О суффозионных свойствах грунтов г. Чита / В.А. Бабелло, С.В. Смолич, М.В. Атаджанян (Романова) [и др]: перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской федерации: третья общерос. Научно-практич. конф. – Москва, 20-21 декабря: ОАО ПНИИС. –2007 г. –С.50-52. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
