'
Научный журнал «Вестник науки»

Режим работы с 09:00 по 23:00

zhurnal@vestnik-nauki.com

Информационное письмо

  1. Главная
    2. ›
  2. Архив
    3. ›
  3. Вестник науки №1 (70) том 3
    4. ›
  4. Научная статья № 159

Просмотры  31 просмотров

Саляхова Р.Ю.

  


МЕТОДОЛОГИЯ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ В СЛАБЫХ ОСНОВАНИЯХ И СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ *

  


Аннотация:
в практике геотехнического строительства внедряется технология буроинъекционных свай, выполненных по электроразрядной технологии. В статье приведены результаты расчетов напряженно-деформированного состояния основания буроинъекционной сваи-ЭРТ, выполненной с многоместными уширениями по стволу. Расчеты выполнены в пространственной постановке с учетом стадийности приложения нагрузки и образования уплотненной зоны вокруг буроинъекционной сваи. Особое внимание уделялось различию напряженно-деформированному состояния основания, сложенного связным и несвязным грунтом   

Ключевые слова:
уширение, несущая способность, буроинъекционная свая-ЭРТ, разрядно-импульсная технология, условие предельного равновесия Мора-Кулона   


УДК 624.1

Саляхова Р.Ю.

магистрант

Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова

(г. Чебоксары, Россия)

 

МЕТОДОЛОГИЯ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА

БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ В СЛАБЫХ

ОСНОВАНИЯХ И СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ

 

Аннотация: в практике геотехнического строительства внедряется технология буроинъекционных свай, выполненных по электроразрядной технологии. В статье приведены результаты расчетов напряженно-деформированного состояния основания буроинъекционной сваи-ЭРТ, выполненной с многоместными уширениями по стволу. Расчеты выполнены в пространственной постановке с учетом стадийности приложения нагрузки и образования уплотненной зоны вокруг буроинъекционной сваи. Особое внимание уделялось различию напряженно-деформированному состояния основания, сложенного связным и несвязным грунтом.

 

Ключевые слова: уширение, несущая способность, буроинъекционная свая-ЭРТ, разрядно-импульсная технология, условие предельного равновесия Мора-Кулона.

 

Научно-технический прогресс в сфере геотехнического строительства ставит все более сложные задачи перед проектировщиками и строителями [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]. Прогресс в данной сфере производства достигается путем широкого внедрения в практику строительства эффективных технологий и конструкций буроинъекционных свай-ЭРТ и совершенствования методов их расчета [3]. Разработана и апробирована на многих объектах в различных регионах России современная инвестиционная технология изготовления набивных свай по электроразрядной технологии, которая обеспечивает по длине сваи создание по длине сваи многоместных уширений и, соответственно, приводит к повышению к увеличению несущей способности в 2,0-2,5 раза [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].

Применение буроинъекционных свай-ЭРТ исключает разуплотнение и расструктуривание грунта в основании за счет электрогидравлической обработки в среде мелкозернистого бетона и приводит к образованию зоны уплотнения по боковой поверхности и в плоскости острия сваи [5].

Существующая методика с использованием формул СНиП не позволяет в полной мере оценить напряженно-деформированное состояние в активной зоне при последовательном включении в работу уширений с ростом нагрузки на фундамент.

С целью увеличения несущей способности буроинъекционных свай-ЭРТ выполняются многоместные контролируемые уширения по острию и вдоль ствола сваи. В расчете при диаметре буроинъекционной сваи-ЭРТ d=350 мм в связном грунте диаметр сферы уширения принят 1,3d, в несвязном грунте, соответственно, 2d.

Для оценки влияния количества многоместных уширений (n), расстояния между уширениями (а), длины буроинъекционных свай-ЭРТ (L) на изменение напряженно-деформационного состояния в связном и несвязном грунте проведены численные исследования с учетом образования зон пластических деформаций в основании.

Для проведения анализа влияния факторов была решена пространственная упругопластическая задача метода конечных элементов с одновременным учетом прочностных и деформационных свойств основания при использовании геотехнического комплекса Plaxis.

В качестве физической модели основания при решении задачи было принято условие предельного равновесия Мора-Кулона. Расчет выполняется с использованием шаговой процедуры приложения нагрузки. Учет собственного веса грунта проводился в виде начальных напряжений sz=gh, sx=sy=xgh, t=0, деформированное состояние основания определялось только от внешней нагрузки на свайный фундамент. Размеры расчетной области составляют для сваи длиной L=9,0 м, d=350 мм с уширениями b´a´h=24´24´24 (м3) (рис. 1).

 

Рис. 1. Расчетная область МКЭ размерами b´a´h=24´24´24 (м3) сваи ЭРТ
длиной L=9,0 м d=350,0 мм с уширениями.

Разбивка на тетраэдрические конечные элементы.

 

Рис. 2. Объемная модель сваи-ЭРТ с уширениями (1),

окружающего уплотненного грунта (2) и разбивка на конечные элементы

(3) перед импортом в ПК Plaxis.

 

Расчеты фундаментов произведены для двух характерных типов основания: связный грунт и несвязный грунт с учетом образования уплотненной зоны вокруг сваи. В качестве связного грунта использовалась глина тугопластичная (γ=18 кН/м3, Е=13,8 МПа, с=43 кПа, φ=16º), в качестве несвязного грунта принят песок средней крупности, средней плотности (γ=16,5 кН/м3, Е=30,0 МПа, с=1 кПа, φ=35º).

Для буроинъекционной сваи-ЭРТ непосредственно к свае примыкает зона цементации и зона уплотнения, образующаяся в результате электрогидрав-лического воздействия на материал сваи [8, 9]. В расчетной схеме диаметр зоны уплотнения составляет (1,8-2,2)d (для связных грунтов) и (2,8-3,1)d (для несвязных грунтов), который уточняется экспериментально по уходу мелкозернистой бетонной смеси в скважине (рис. 2).

Линии равных вертикальных перемещений вытянуты вдоль вертикальной оси, с ростом нагрузки они концентрируются у сваи, зона развития вертикальных перемещений развивается в стороны и ниже острия сваи на расстояние (2,5-3,0)d.

Изолинии горизонтальных перемещений имеют замкнутый характер и направлены от оси сваи. Максимальные значения горизонтальных перемещений при Р=3000 кН зафиксированы в плоскости острия сваи и достигают значений Ux=9 мм.

Отмечается концентрация напряжений под пятой сваи в плоскости острия и под уширениями. Распределение касательных напряжений txz имеет сложный характер, максимальные значения напряжений зафиксированы в местах расположения уширений вдоль ствола набивной сваи.

Анализ теоретических разработок и экспериментальных данных показывает, что учет особенностей поведения грунта под нагрузкой может быть достигнут при описании его деформирования с позиций пластического течения, предусматривающих одновременное существование в грунте зон допредельного и предельного равновесия.

Рассмотрим характер зарождения и развития зон пластических деформаций в связном грунте с ростом нагрузки на свайный фундамент. Образование пластических зон происходит при нагрузке Р=1000 кН в плоскости острия сваи. С увеличением нагрузки на сваю последовательно включаются в работу уширения, расположенные вдоль ствола, при Р=1500 кН зоны предельного состояния зафиксированы в местах расположения уширений.

Характер зарождения зон пластических деформаций в несвязном грунте несколько отличается от связного (рис. 9). Зарождение областей пластических деформаций происходит в верхней части основания сваи-ЭРТ [9]. С дальнейшим ростом нагрузки происходит расширение пластических зон в стороны и вниз.

Выводы:

  1. Возможности использования упругопластического решения для определения несущей способности буронабивных свай-ЭРТ с уширениями проверялись сопоставлением с результатами полевых испытаний свай. Проведенное сопоставление указывает на хорошее их соответствие.
  2. Полученные результаты указывает на целесообразность использования решений нелинейной механики грунтов при проектировании фундаментов из буроинъекционных свай с уширениями.

 

CПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

 

  1. Ильичев В.А., Мангушев Р.А., Никифорова Н.С. Опыт освоения подземного пространства российских мегаполисов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2012. № 2. С. 17-20.
  2. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Геотехническое сопровождение развития городов. СПб.: Геореконструкция, 2010. 551 с.
  3. Тер-Мартиросян З.Г. Механика грунтов. М.: АСВ, 2009. 550 с.
  4. Горбушин А.В., Рябинов В.М. Возможность использования электроразрядной технологии при строительстве в неслабых грунтах // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2016. с. 10-13.
  5. Разводовский Д.Е., Чепурнова А.А. Оценка влияния усиления фундаментов зданий по технологии струйной цементации на их осадку// Промышленное и гражданское строительство. 2016. №10. С. 64-72.
  6. Маковецкий О.А., Серебрянникова Д.К., Богданова Е.О., Лузгина Е.А. // Современные технологии в строительстве. теория и практика. Пермь: ПНИПУ. 2016. №10. С. 221-226.
  7. Соколов Н.С, Соколов А.Н, Соколов С.Н, Глушков В.Е., Глушков А.В. Расчет буроинъекционных свай ЭРТ повышенной несущей способности //Жилищное строительство. 2017. №11.С 20-25.
  8. Соколов Н.С., Соколов С.Н., Соколов А.Н., Федоров П.Ю. Использование буроинъекционных свай ЭРТ в качестве оснований фундаментов повышенной несущей способности //Промышленное и гражданское строительство. 2017. №9.С. 66-70.
  9. Sokolov, N. S. Methods and technology of ensuring stability of landslide slope using soil anchors / N. S. Sokolov, A. E. Pushkarev, S. A. Evtiukov // Geotechnics Fundamentals and Applications in Construction: New Materials, Structures, Technologies and Calculations : Proceedings of the International Conference on Geotechnics Fundamentals and Applications in Construction: New Materials, Structures, Technologies and Calculations, GFAC 2019, Saint petersburg, 06–08 февраля 2019 года. – Saint petersburg: Taylor & Francis Group, 2019. – P. 347-350.
  10. Соколов, Н. С. Электроимпульсная установка для изготовления буроинъекционных свай / Н. С. Соколов // Жилищное строительство. – 2018. – № 1-2. – С. 62-65.
  11. Соколов, Н. С. Один из подходов решения проблемы по увеличению несущей способности буровых свай / Н. С. Соколов // Строительные материалы. – 2018. – № 5. – С. 44-47.
  12. Соколов, Н. С. Сваи повышенной несущей способности / Н. С. Соколов, С. С. Викторова, Т. Г. Федорова // Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции : Материалы VIII Всероссийской (II Международной) конференции, Чебоксары, 20–21 ноября 2014 года / Редакционная коллегия: Н.С. Соколов (отв. редактор), Д.Л. Кузьмин (отв. секретарь), А.Н. Плотников, Л.А. Сакмарова, А.Г. Лукин, В.Ф. Богданов, В.И. Тарасов. – Чебоксары: Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, 2014. – С. 411-415.
  13. Соколов, Н. С. Проблемы расчета буроинъкционных свай, изготовленных с использованием разрядно-импульсной технологии / Н. С. Соколов, М. В. Петров, В. А. Иванов // Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции : Материалы VIII Всероссийской (II Международной) конференции, Чебоксары, 20–21 ноября 2014 года / Редакционная коллегия: Н.С. Соколов (отв. редактор), Д.Л. Кузьмин (отв. секретарь), А.Н. Плотников, Л.А. Сакмарова, А.Г. Лукин, В.Ф. Богданов, В.И. Тарасов. – Чебоксары: Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, 2014. – С. 415-420.
  14. Соколов, Н. С. Мелкозернистый бетон как конструкционный строительный материал буроинъекционных свай ЭРТ / Н. С. Соколов, С. Н. Соколов, А. Н. Соколов // Строительные материалы. – 2017. – № 5. – С. 16-19.
  15. Патент на полезную модель № 161650 U1 Российская Федерация, МПК E02D 5/34, E02D 5/44. Устройство для камуфлетного уширения набивной конструкции в грунте : № 2015126316/03 : заявл. 01.07.2015 :опубл. 27.04.2016 / Н. С. Соколов, Х. А. Джантимиров, М. В. Кузьмин [и др.] , заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова".
  16. Соколов, Н. С. Один из случаев усиления основания деформированной противооползневой подпорной стены / Н. С. Соколов // Жилищное строительство. – 2021. – № 12. – С. 23-27. – DOI 10.31659/0044-4472-2021-12-23-27.
  17. Патент № 2605213 C1 Российская Федерация, МПК E02D 5/34. Способ возведения набивной конструкции в грунте : № 2015126349/03 : заявл. 01.07.2015 :опубл. 20.12.2016 / Н. С. Соколов, Х. А. Джантимиров, М. В. Кузьмин [и др.] , заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова".
  18. Патент № 2282936 C1 Российская Федерация, МПК H03K 3/53. Генератор импульсных токов : № 2005102864/09 : заявл. 04.02.2005 :опубл. 27.08.2006 / Ю. П. Пичугин, Н. С. Соколов , заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ФОРСТ".
  19. Патент № 2318960 C2 Российская Федерация, МПК E02D 5/34. Способ возведения набивной сваи : № 2005140716/03 : заявл. 26.12.2005 :опубл. 10.03.2008 / Н. С. Соколов, В. М. Рябинов, В. Ю. Таврин, В. А. Абрамушкин
  


Полная версия статьи PDF

Номер журнала Вестник науки №1 (70) том 3

  


Ссылка для цитирования:

Саляхова Р.Ю. МЕТОДОЛОГИЯ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ В СЛАБЫХ ОСНОВАНИЯХ И СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ // Вестник науки №1 (70) том 3. С. 1032 - 1040. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/12578 (дата обращения: 19.05.2024 г.)


Альтернативная ссылка латинскими символами: vestnik-nauki.com/article/12578


Нашли грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики) ?
- напишите письмо в редакцию журнала: zhurnal@vestnik-nauki.com

Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024.    16+



* В выпусках журнала могут упоминаться организации (Meta, Facebook, Instagram) в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25 июля 2002 года № 114-ФЗ 'О противодействии экстремистской деятельности' (далее - Федеральный закон 'О противодействии экстремистской деятельности'), или об организации, включенной в опубликованный единый федеральный список организаций, в том числе иностранных и международных организаций, признанных в соответствии с законодательством Российской Федерации террористическими, без указания на то, что соответствующее общественное объединение или иная организация ликвидированы или их деятельность запрещена.