Определение несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах по динамическим параметрам. Статья. Оценка несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах по динамическим параметрам

• Название: Оценка несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах по динамическим параметрам
• Анкор: Определение несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах по динамическим параметрам
• Дата: 31.08.2020
• Размер: 267.66 Kb.
• Имя файла: Статья.docx
• Тип: Документы; #136289

УДК 624.152

67.11.29
Я.Б. Кунанбаева, Ж.А. Усенкулов, А.Т. Бахтыбай, К.С. Досалиев

Южно-Казахстанский государственный университет имени М. Ауэзова, Шымкент, Республика Казахстан
ОЦЕНКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ФУНДАМЕНТОВ В ВЫТРАМБОВАННЫХ КОТЛОВАНАХ ПО ДИНАМИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ
Аннотация. Целью исследований является изучение возможности оценки несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах по динамическим параметрам. Дается описание программы исследований, которая включала работы по устройству котлованов, по определению динамических параметров при их устройстве, а также проведение статических испытаний фундаментов, изготовленных в этих котлованах. Результаты исследований показали, что данные по вытрамбовыванию котлованов могут быть применены для оценки их несущей способности.

Ключевые слова: фундамент в вытрамбованном котловане, уплотненная зона, просадочный грунт, динамические параметры, статические испытания, несущая способность фундамента, осадка фундамента.



Целью исследований является изучение возможности оценки несущей способности фундаментов в вытрамбованных котлованах по динамическим параметрам на моделях. Фундаменты в вытрамбованных котлованах являются одними из эффективных фундаментов, устраиваемых с вытеснением грунта. При вытеснении некоторого объема грунта внутри массива создается зона деформации, в пределах которой повышается природная плотность, прочность и его несущая способность [1-4]. Исследования работы фундаментов в вытрамбованных котлованах на действие вертикальной статической нагрузки, изучение размеров уплотненной зоны приводятся в работах [5 - 6].

В данном исследовании приводятся результаты исследования динамических параметров при устройстве моделей фундаментов в вытрамбованных котлованах. Для изучения этого вопроса бы­ла разработана и изготовлена модель трамбовки. Трамбовка была выполнена из металлических листов толщиной 8 и10 мм и представляла собой четырехгранную усеченную пира­миду высотой 1,2 м, размерами сторон нижнего основания - 0,2x0,2 м, верхнего основания - 0,6x0,6 м. Масса трамбовки составляла 0,6 т. Удельное статическое давление по основанию равнялось 0,15 мПа. Применение такой трамбовки позволило получить фундаменты с одинаковым углом наклона боковых граней, одинаковой площадью подошвы, но разной глубиной заложения.

Вытрамбовывание котлованов производилось с помощью навес­ного оборудования к лесоподъемнику МЭМЗ - 1А, который перемещался вдоль опытной площадки по рельсам. Навесное оборудование состоя­ло трамбовки, направляющей штанги длиной 6,0 м, обес­печивающей падение трамбовки в строго фиксированное место, и ка­ретки, с помощью которой достигалось скольжение трамбовки по на­правляющей. Подъем и сбрасывание трамбовки осуществ­лялось с помощью фрикционной электролебедки. Принцип устройства фундаментов в вытрамбованных котлова­нах состоял в следующем. Трамбовкой вытрамбо­вывался котлован на необходимую глубину, который затем запол­нялся бетонным раствором.

В соответствии с задачами экспериментальных исследований по изучению влияния динамических параметров вытрамбовывания котлованов на несущую способность фундаментов были произведены замеры понижения дна котлована от последних 3 - 4 ударов с фиксированием остаточного и упругого перемещения, а также осуществ­лялись откопка котлованов и проведение статических испытаний моделей фундаментов на действие вертикальной нагрузки.

Изучение динамических параметров вытрамбовывания котлова­нов состояло в определении остаточных и упругих деформаций грунта от удара. Для этого на направляющей штанге в нижней час­ти была закреплена двухметровая лента с ценой деления 1 мм, а на каретке установлен указатель, который при сбрасывании трам­бовки оставлял видимую черту на поверхности направляющей. За остаточную деформацию (остаточный "отказ") принималась величина погружения трамбовки, а за упругую деформацию (упругий "отказ") величина подскока трамбовки.

Испытания опытных моделей фундаментов на вертикальные статические нагрузки проводились в соответствии с требования­ми, изложенными в "Руководстве ..." [7].

В связи с тем, что грунтовые условия участка проведения экспериментальных исследований относятся к первому типу по просадочности, статические испытания моделей фундаментов на действие вертикальных нагрузок проводились в замоченных грун­тах.

Замачивание грунтов производилось через траншеи шириной 0,4 м и глубиной 0,5 м, устроенных вокруг каждого фундамента, со щебнем, уложенным по их дну. Каждые двое суток отби­рались пробы грунта на влажность. К испытаниям фундаментов приступали в том случае, если степень влажности грунта дости­гала величины 0,8.

Статические испытания фундаментов осуществлялись при по­мощи гидравлического домкрата ДГ-50, устанавливаемого на ого­ловок фундамента. Упором для домкрата служила балка платформы с железобетонными плитами, общий вес которых достигал 100 т. Длина балки позволяла одновременно испытывать 2-4 фундамента.

Нагрузка на фундаменты передавалась от ручной насосной станции и измерялась по манометру. Перемещение испытываемой модели измеряли с помощью прогибомеров 6 ПАО с ценой деления

0,001 см, устанавливаемых по двум диаметрально расположенным сторонам. За осадку фундамента принималось среднее значение показаний двух прогибомеров. Загрузка опытных фундаментов производилась ступенями, ве­личина которых принималась 10 кН. Каждая ступень нагрузки выдерживалась до условной стабилизации осадки, величина которой принималась равной 0,1 мм за последний час наблюдений.

За расчетную нагрузку или несущую способность по резуль­татам статических испытаний моделей фундаментов в вытрамбован­ных котлованах принималась нагрузка по графику зависимости пе­ремещения от нагрузки, при которой осадка достигала величины, равной для моделей фундаментов без уширенного основания 16 мм в соответствии с п. 6. 15 [7].

Площадка проведения опытных работ относилась к первому типу грунтовых условий по просадочности. Мощность просадочной толщи грунтов ограничивалась уровнем подземных вод, залегавших на глубине 11,8 м.

Физические и механические характеристики грунтов опытных площадок приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Физические характеристики грунтов

Удельный вес, кН/м5	Плотность, г/см3	Влажность природная, %	Коэффициент пористости	Влажность на границе раскатывания, %	Консистенция
1	2	3	4	5	6
27,2	1,66	16,0	0,902	19,0	0

Таблица 2

Механические характеристики грунтов

Угол внут­реннего трения	Удельное сцепление, с , кПа	Модуль деформации, Е, мПа	Относительная просадочность при давлении, кПа			Начальное просадочное давление, Psl, кПа
			100	200	300
1	2	3	4	5	6	7
20	10	3,0	0,025	0,053	0,073	40

На площадке была проведена серия опытов по устройству котлованов МК1 на глубину 0,3 м; МК2 - 0,6 м; МК3 -0,9 м; МК4 -1,2 м.

В соответствии с задачами экспериментальных исследований были определены величины остаточных и упругих перемещений грунта основания котлованов. Замеры этих величин производились в процессе вытрамбовывания котлованов. Результаты исследований представле­ны на рис. 1.

Из этих рисунков нетрудно заметить, что с увеличением вы­соты падения трамбовки Н во всех случаях значение перемещения грунта Sg, равного сумме величин остаточного и упругого пере­мещений, возрастает. Это вызвано интенсивностью динами­ческого взаимодействия трамбовки с грунтом. Интенсивность на­растания динамического перемещения с высотой несколько увеличи­вается и график зависимости приобретает слабо выраженный криволинейный характер.

Рис. 1 Зависимости динамических перемещений грунта в основании котлованов типа МК1, МК2, МК3, МК4 от высоты падения трамбовки
Увеличение глубины погружения трамбовки, а так­же его объема приводит к уменьшению остаточной деформации и уве­личению упругой деформации. Это объясняется увеличением объема уплотненной зоны вокруг котлована. Полученные значения "отказов" могут служить в качестве контроля степени уплотнения грунта в основании котлована.

Экспериментальные исследования работы моделей фундаментов на действие вертикальной статической нагрузки проводились с целью установления связи между перемещением и нагрузкой на фундаменты в грунтах в водонасыщенном состоянии. Результаты исследований представлены на рис. 2.

Изменение глубины заложения фундамента при сохранении пос­тоянной величины угла наклона боковых граней существенно влияет на величину перемещения от нагрузки. Анализ резуль­татов испытаний показывает, что несущая способность фундамента увеличивается почти в 2 раза.


Рис. 2. Зависимости осадки моделей фундаментов типа МФ1, МФ2, МФ3, МФ4 от нагрузки

По результатам экспериментальных исследований был разработан инженерный метод, позволяющий оценивать несущую способность фундаментов в вытрамбованных котлованах по данным вытрамбовывания котлованов, т.е. по значениям упругого и остаточного отказов. Применение такого метода снизит расходы по проведению статических испытаний фундаментов в вытрамбованных котлованах на действие вертикальной нагрузки на строительных площадках.






Литература

1. СН РК 5.01-06-2002 Фундаменты в вытрамбованных котлованах. Расчет и проектирование.

2. Крутов В.И., Багдасаров Ю.А., Рабинович И.Г. Фундаменты в вытрамбованных котлованах. М.: Стройиздат, 1985. 164 с.

3. Готман А.Л., Шеменков Ю.М. Исследование работы фундаментов в вытрамбованных котлованах на вертикальную нагрузку и их расчет. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2015. № 3. С. 23-40. DOI: 10.15593/2224-9826/2015.3.04.

4. Югай О.К., Кунанбаева Я.Б. Исследование влияния формы трамбовки на формирование уплотненной зоны и несущую способность фундаментов. В книге: Эффективные фундаменты, сооружаемые без выемки грунта. Сборник докладов республиканской научно-технической конференции. - Полтава, 1991. – С. 172 - 176.

5. Kunanbayeva Y.B., Usenkulov G.A., Erimbetov B.T., Аuеshоva N.P., Dosaliev К.S. Application of waste of phosphorous industry under the device of foundations in picked kotlovans. Programm Abstracts of the International symposium //Environmental and engineering aspects for sustainable living. Hannover, 2 December 2017. - P. 16 – 17.

6. Югай О.К., Кунанбаева Я.Б., Дубровский В.А., Бровко И.С. Использование фосфорного шлака при подготовке оснований и сооружений в инженерно-геологических условиях г. Шымкент. В книге: Пути использования вторичных ресурсов для производства строительных материалов и изделий. Труды Всесоюзного координационного научно-технического совещания. - Шымкент, 1986. - Т.1 - С. 430.

7. Руководство по проектированию и устройству фундамен­тов в вытрамбованных котлованах. - М.: Стройиздат, 1981. - 56 с.


Literatura

1. SN RK 5.01-06-2002 Fundamenty v vytrambovannykh kotlovanakh. Raschet i proyektirovaniye.

2.Krutov V.I., Bagdasarov YU.A., Rabinovich I.G. Fundamenty v vytrambovannykh kotlovanakh. M.: Stroyizdat, 1985. 164 s.

3.Gotman A.L., Shemenkov Yu.M. Study of the work of foundations in rammed pits for vertical load and their calculation. Bulletin of Perm National Research Polytechnic University. Construction and architecture. 2015. No. 3. P. 23-40. DOI: 10.15593 / 2224-9826 / 2015.3.04.

4. Yugay O.K., Kunanbaeva Ya.B. Investigation of the influence of the tamper form on the formation of a compacted zone and the bearing capacity of foundations. In the book: Effective foundations built without excavation. Collection of reports of the Republican scientific and technical conference. - Poltava, 1991 .-- S. 172 - 176.
5. Kunanbayeva Y.B., Usenkulov G.A., Erimbetov B.T., Aueshova N.P., Dosaliev K.S. Application of waste of phosphorous industry under the device of foundations in picked kotlovans. Programm Abstracts of the International symposium // Environmental and engineering aspects for sustainable living. Hannover, December 2, 2017 .-- P. 16 - 17.  

6. Yugay O.K., Kunanbaeva Ya.B., Dubrovsky V.A., Brovko I.S. The use of phosphorus slag in the preparation of foundations and structures in geotechnical conditions of the city of Shymkent. In the book: Ways of using secondary resources for the production of building materials and products. Proceedings of the All-Union Coordination Scientific and Technical Meeting. - Shymkent, 1986.- T.1 - S. 430.

7. Guidance on the design and construction of foundations in rammed pits. - M.: Stroyizdat, 1981. - 56 p.
Зерттеудің мақсаты - шұңқырлардағы іргетастардың көтергіштігін динамикалық параметрлер бойынша бағалау мүмкіндігін зерттеу. Зерттеу бағдарламасы сипатталған, оған іргетастарды салу, оларды салу кезіндегі динамикалық параметрлерді анықтау бойынша жұмыстар, сонымен қатар осы шұңқырларда жасалған іргетастарды статикалық сынау кірді. Зерттеу нәтижелері көрсеткендей, tamping шұңқырлары туралы мәліметтер, яғни. қалдық және серпімді бұзылыстарды қоршалған шұңқырлардағы іргетастардың көтергіш қабілетін бағалау үшін пайдалануға болады.

Түйінді сөздер: іргетастың шұңқырындағы іргетас, тығыздалған аймақ, шөгінді топырақ, динамикалық параметрлер, статикалық сынақтар, іргетастың көтергіштігі, іргетастың орналасуы.
The aim of the research is to study the possibility of assessing the bearing capacity of foundations in rammed pits according to dynamic parameters. The research program is described, which included work on the construction of foundation pits, on the determination of dynamic parameters during their construction, as well as static testing of foundations made in these foundation pits. The research results showed that the data on tamping pits, i.e. residual and elastic failures can be used to assess the bearing capacity of foundations in rammed pits.

Key words: foundation in a rammed foundation pit, compacted zone, subsidence soil, dynamic parameters, static tests, bearing capacity of the foundation, foundation settlement.