CC BY
66
52
С. М. Простов, М. В. Соколов
УДК 624.131.7:624.130
АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УКРЕПЛЯЕМОГО ОДНОРОДНОГО ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ КРИТЕРИЕВ
Простов Сергей Михайлович,
д.т.н., профессор, e-mail: psm.kem@mail.ru Соколов Михаил Валерьевич, аспирант, e-mail: ea-sokolov42@mail.ru
Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 50000, Россия, г. Кемерово, ул. Весенняя 28
Аннотация
Актуальность работы. Активное применение методов закрепления грунтовых оснований зданий и сооружений горного и общестроительного профиля трубует научного обоснования параметров закрепления. Существующие методы их определения имеют ряд недостатков, которые возможно исключить исследованием геомеханыческого аспекта данной проблемы.
Цель работы: Анализ пространственно-временных изменений напряженно-деформированного состояния закрепленного грунтового массива и зон закрепления на примере ленточного фундамента при симметричной нагрузке на основе интегральных критериев.
Методы исследования: Для формирования базы данных результатов в виде изолиний напряжений, деформаций и перемещений использован метод компьютерного моделирования с применением программного комплекса для геотехнических расчетов «Alterra». Анализ результатов включал методы статистической обработки.
Результаты: Приведены зависимости параметров напряженно-деформированного состояния и перемещений от технологических характеристик, физико-механических свойств грунтов основания и зон закрепления. Получены качественные и количественные интегральные оценки влияния закрепления на геомеханическое состояние однородных грунтовых оснований сооружений.
Ключевые слова: закрепленное грунтовое основание, напряженно-деформированное состояние, компьютерное моделирование, смещения.
Уплотнение грунтов с целью повышения их прочностных и деформационных характеристик все активнее применяется при строительстве и реконструкции зданий и сооружений как горнодобывающей, так и строительной областей промышленности. Выбор методов закрепления грунтов осуществляется с учетом инженерно-геологических условий, структуры, состояния и физикомеханических свойств грунтового основания. Для грунтовых оснований, сложенных гравелистыми и песчаными грунтами, наибольшее применение нашли инъекционные методы [1, 2], в частности, метод напорной инъекции цементных растворов [3], в песчано-глинистых грунтах используют химические растворы [4, 5], а в обводненных глинах, илах весьма перспективен метод электрохимического закрепления [4, 6]. Указанные технологии находятся на разных стадиях практического применения, вместе с тем, недостаточно изученным является геомеханический аспект данной проблемы. Исследование геомеханических процессов в грунтовых массивах искусственных оснований как среды с заданными физико-механическими свойствами и измененным напряженно-деформированным состоянием позволяет более подробно оценить влияние техногенной деятель-
ности при применении различных методов закрепления. Проведенные натурные испытания зон закрепления [7] показали необходимость учета их напряженно-деформированного состояния при определении основных технологических параметров. Рассмотренные в работах [8, 9] принципы могут быть использованы в качестве геомеханических моделей зон закрепления в грунтовом массиве.
В рамках изучения данной проблемы рационально применять численные методы моделирования [10], широко используемые для решения геомеханических задач как подземной, так и открытой геотехнологии, ориентированных, как привило, на обеспечение устойчивости подземных выработок и надземных сооружений глубокого заложения [11, 12]. При численном моделировании требуются достоверные значения прочностных и деформационных характеристика грунтов и зон закрепления [13].
Общие методологические подходы к решению поставленной проблемы изложены в работах [14, 15]. Принятая расчетная модель реализована методом конечных элементов с использованием программного комплекса для геотехнических расчетов «Alterra» компании ООО «ИнжПроектСтрой».
Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2015. № 6 53
а б
Рис. 1. Схемы исходной модели массива (а) и расположения зон укрепления (б): 1 - однородный массив; 2 - ленточный фундамент; 3 - зоны укрепления Fig. 1. Schemes of the initial model (a) and location of the zones of strengthening (b): 1 - homogeneous subgrade; 2 - strip foundation; 3 - area of strengthening
Результатом проведенных компьютерных исследований является накопленная и непрерывно дополняемая база данных о напряженно-деформированном состоянии грунтовых оснований различного геологического строения в широком диапазоне технологических параметров строительства фундаментов сооружений и укрепительных работ. Основные направления практического использования полученной базы данных состоят в следующем [16]:
- установление закономерностей формирования напряженно-деформированного состояния массива в основании сооружений в наиболее характерных сечениях;
- установление зависимостей основных технологических и конструктивных параметров фундаментов от изменяемых параметров модели;
- рекомендации по конкретным технологическим и конструктивным параметрам фундаментов при проектировании строительных и ремонтных работ.
Ниже приведены результаты исследований для ленточного фундамента на однородном укрепляемом грунтовом основании. Расчетная модель (рис. 1, а) представляет собой однородный грунтовый массив заданных размеров и свойств (модуль деформации Е = 5МПа, коэффициент поперечных деформаций v= 0,36) под ленточный железобетонный двухступенчатый фундамент, нагруженный сосредоточенной силой Р = 63,7кН с шириной подошвы bf= 1,8м. В качестве примера закрепления массива рассмотрено вертикальное симметричное расположенные зон, согласно схеме (рис. 1, б).
Объектом анализа являются результаты моделирования в виде изолиний напряжений, деформаций и перемещений, включающие в себя следующие диапазоны параметров:
- высота зоны закрепления hz = 1... 5м;
- диаметр зоны закрепления
dz = 0,3... 0,9м;
- относительная жесткость Ez/E= 1... 5;
- расстояние между зонами закрепления r= \,5dz...(2dz+bf).
Характерные результаты моделирования приведены в работе [16].
Для интегральной оценки изменения деформационных свойств массива в качестве количественного критерия принята величина вертикального смещения (осадки) фундамента Az, так как данный критерий является основным при расчете фундаментов согласно СП 23.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» и приводится как эталонный в рекомендациях по применению методов закрепления.
Основные результаты обработки величин вертикальных смещений Д2 по данным компьютерного моделирования приведены на рис. 2.
Анализ зависимостей Az(r/bf ;EZ /Е) показывает, что величина Az монотонно уменьшается с увеличением относительной ширины и высоты зоны закрепления и улучшением деформационных свойств грунтов. Этот вывод качественно согласуется с физическими представлениями о деформировании грунтового основания и косвенно подтверждает достоверность результатов моделирования.
Введем в рассмотрение интегральные параметры закрепленной зоны: площадь поперечного сечения Az = ndzIA и объем V— Kh:d?IA. Данные параметры и величина Ez/E являются основными при выполнении проектов по закреплению оснований сооружении.
Анализ зависимостей Az(r/bj) при переменных значениях V и Ez/Е позывает, что расположение зон с максимальным перекрытием их площади поперечного сечения Az площадью подошвы фундамента А/ позволяет достигать наибольшего эффекта. При отношении Az/Af< 0,1 и низких физико-механических свойствах зон закрепления (Ez/E <3), а также при действии поперечных нагрузок и изгибающих моментов данные зоны
54
С. М. Простов, М. В. Соколов
рекомендуется располагать в краевых областях максимального давления под подошвой фундамента.
Исходя из полученных данных, наиболее эффективными являются модели, параметры которых находятся в следующих диапазонах:
• при dz = 0,3 м: r/bf= 0,9... 1,0; Аг=1...4м;
• при dz = 0,6 м: r/bf= 0,8... 1,1; hz = 1 ...5 м;
• при dz = 0,9 м: r/bf= 0,7... 1,2; hz= 1...5 м; Для оценки эффективности закрепления использован дополнительный приведенный интегральный параметр модели - величина отрицательного приращения А, характеризующего изменение деформаций грунтового основания под действием управляющего воздействия, и его относительное значение S:
Д„, см.
см.
Д., см.
д
Д,, см.
Рис. 2. Зависимости Az от отношений r/bju Ez /Е при значениях hz = I м (а), hz = 2 м (б), hz = Зм (в), hz = 4 м (г), hz = 5 м (д), и dz, равных:
1 — dz = 0,3 м; 2 — dz = 0,6 м; 3 - dz = 0,9 м
Fig. 2. Dependencies vertical displacement Az from the relationships r/bf and Ez /Е for the values of hz = 1 m (a), hz = 2 m (b), hz = 3 m (c), hz = 4 m (d), hz = 5 m (f) and dz, being equal: l - dz = 0,3 m; 2 - dz = 0,6 m; 3
- dz = 0,9 m
Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2015. № 6 55
Д = Дг - Д^,; <У = А. 100%,
где Az - вертикальное смещение при отсутствии зон закрепления (Az = 1,54 см), Azy - вертикальное смещение при закреплении грунтов основания.
Зависимости величин А, и А от параметров модели приведены на рис. 3.
Из приведенных графиков следует, что уменьшение деформаций основания происходит нелинейно с возрастанием объема закрепляемой части грунта. В частности, наибольший эффект наблюдается при наибольшей относительной жесткости зоны укрепления Ez /Е = 5 и размере зоны dz = 0,9 м.
Зависимости 3 от площади продольного сечения зон закрепления Sz = 2d:hz приведены на рис. 4, из которых следует, что применение закрепления при Ez /Е <2 является экономически менее выгодным, так как в диапазоне значений S2 = 4...9m2 и при наибольших значениях параметров hz и dz критерий S не превышает 10%. В
качестве критерия для оценки эффективности принята величина 3 > 10%, так как применение методов закрепления при 3 < 10% считается экономически невыгодным. Эффективное применение закрепления при Ez/E = 3...5 также ограничено диапазонами Sz, но при этом большему значению Sz будут соответствовать меньшие величины параметров hz и dz.
Рациональный диапазон относительной жесткости составляет Ez/E = 3...5, так как в этом диапазоне 3 > 15% при указанных выше диапазонах параметров hz, dz и отсутствуют технологические проблемы по достижению требуемых параметров.
Второй этап обработки результатов был направлен на оценку изменения напряженного состояния закрепляемого грунтового основания и зон закрепления. Получены расчетные зависимости вертикальных <т2 и горизонтальных сгх напряжений от координаты модели z вдоль оси симметрии фундамента, приведенные на рис. 5.
а
б
с
Рис. 3. Зависимости отрицательных приращений вертикальных смещений А от hz при dz = 0,3 м (а), dz = 0,6 м (б), dz = 0,9 м (с) и отношении Ez/E, равном:
1 - Ez/E = 1; 2- Ez/E = 2; 3- Ez/E = 3; 4- Ez/E = 4; 5- Ez/E = 5 Fig. 3. Negative increments vertical displacements A from the hz at dz = 0,3 m (a), dz = 0,6 m (b), dz = 0,9 m (c) and relationships Ez /Е, is: 1 - Ez/E = 1; 2 - Ez/E = 2;
3 - Ez/E = 3; 4 - Ez/E = 4; 5-Ez/E = 5
56
С. М. Простов, М. В. Соколов
Рис. 4. Зависимости д от продольной площади зон закрепления Sznpu отношении Ez/E, равном: 1 - Ez
/Е = 2; 2 - Ez/E = 3; 3-Ez/E = 4; 4-Ez/E = 5
Fig. 4. Dependencies increments relative displacements 8 from the longitudinal area of consolidation zones Sz at relationship Ez/E, is: 1 - Ez/E = 2; 2 - Ez/E = 3; 3 - Ez/E = 4; 4 - Ez/E = 5
Результаты моделирования показывают, что имеют место следующие характерные изменения напряженного состояния массива: образование локальных зон повышеных напряжений под опорной площадью зон закрепления; образование зон распределения напряжения, имеющих линейный характер; концентрация горизонтальных и вертикальных (в некоторых случаях) напряжений под подошвой фундамента.
Анализ графиков crz(z) показывает, что величина <7Z уменьшается пропорционально продольной площади Sz и относительной жесткости Ez /Е зон закрепления (рис. 5). При этом имеют место три возможных случая изменения сг2:
• при расположении зон закрепления, имеющих малые размеры и низкие физикомеханические свойства, на значительном удалении друг от друга (рис. 5, а) происходит возрастание напряжений <т2, связанное с уменьшением площади распределения <jz за счет влияния границ в виде зон закрепления;
• при расположении зон закрепления, имеющих оптимальные параметры, и расстоянии между осями зон закрепления не менее 2dz (рис. 5, б) происходит уменьшение величины crz, являющееся следствием передачи нагрузки от фундамента на большую глубину (зоны закрепления играют роль «аналога» грунтовых свай) и перемещений зон закрепления в грунтовом массиве относительно оси конструкции; в диапазоне z = 4,5... 11,0 м наблюдается изменение характера графика на линейный;
• при расположении зон закреплении, имеющих значительные геометрические параметры, с максимальным приближением друг к другу (рис. 5, в) происходит уменьшение величины az, также связанное с наличием «аналога» грунтовых свай и перемещениями зон; в диапазоне z = 4,5... 11,0 м
наблюдается стабилизация величины crz.
Анализ графиков <jx(z) показывает, что в диапазонах z = 3,0...4,5 м существенных изменений величины сгх не наблюдаются, а в диапазоне z = 11,0...21,0 м изменения ах могут быть обусловлены погрешностью расчета, связанной с укрупненной сеткой конечных элементов и ограниченным количеством изолиний.
Наличие отрицательных значений ах в диапазоне z = 4,5... 11,0 м при различных значениях dz и hz свидетельствует о деформациях зон закрепления в верхней области, являющихся следствием изгиба и перемещения этих зон относительно конструкции фундамента. Величина отрицательного значения <7Х зависит от деформационных свойств зон закрепления, расстояния между ними, и достигает пиковых значений при максимальном приближении зон закрепления друг к другу. В нижней части зон закрепления наблюдается область концентрации отрицательных значений ах, размер которой не превышает 1,5 м и не зависит от hz. Пиковые горизонтальные напряжения в зонах закрепления сконцентрированы в верхней части, высота которой не превышает 1,5 м.
В границах зон закрепления распределение вертикальных <rzz (рис. 6) и горизонтальных crxz (рис. 7) напряжений происходит по линейному закону с образованием областей концентрации в зоне контакта с нижней плоскостью фундамента. В зависимости от диаметра зон закрепления наиболее предпочтительными являются зон при dz = 0,3 м и dz = 0,6 м. При dz = 0,9 м наблюдается неравномерное распределение напряжений в плоскости поперечного сечения, свидетельствующее о наличии возможного продольного среза.
Интегральные показатели вертикальных Izv и горизонтальных Igv напряжений (рис. 8) представляют собой осредненные значения напряжений в
Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2015. № 6 57
границах зон закрепления
где GZz,i и (jzx,i - значения вертикальных и горизонтальных напряжений, соответствующие отдельной изолинии, кПа; Si - площадь отдельно взятой изолинии, м2.
а
б
а
X’
7
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
в
а*
20
16
12
4
0
Рис. 5. Зависимости <jz и ах от координаты модели z при различных значениях ширины dz и высоты hz зон закрепления, dz = 0,3 м (a), dz = 0,6 м (б), dz = 0,9 м (в):
1 - однородный массив (hz = 0); 2 - hz = 3,0 м; 3 - hz = 4,0 м; 4 - hz = 5,0 м Fig. 5. Dependences of the stress az and oxfrom the model coordinates z for different values of the width dz and height hz consolidation zones, dz = 0,3 m (a), dz = 0,6 m (h), dz = 0,9 m (с): 1 - homogeneous suhgrade (hz = 0); 2 - hz = 3,0 m; 3 - hz = 4,0 m; 4 - hz = 3,0 m
58
С. М. Простов, М. В. Соколов
о
Огметка высоты 0.0м -8,шкПа
-24,52кГ1а
л2.Ч29кПа
-22,06кПа
-21Шк11а
-19,61кПа
-1К,ЗКкПа
Л.7Л5к11з
-13.92к11а
• 14.69кПа
Отметка высоты 4.0м
Огметка высоты 5.0м
-27,04*11а
-25,09кПа -23,1 ЗкПа -21,17кПа
-17,25*11а -15,29*11а
-13,34кИа
-25.16*11а -23.31 кПа -2Ы5кПа
-15,89* Па
-14.01*11а -12,19*11а
, Д4^3к11а
V 'оЗ.ЯЗкПа
И JL42kUj Д -19.97кПа
.лШ2к!1а
-17,07кГ1а
-15.62к!1а
Д4.17*|1а
_-12.72кГ1а
-8.432кПа -1П,58*Па -8.722кПэ, -10,75*11а
•24.33k! la J4J3jdIa -2.СзЗкПа гу 1
-22.77кГ1а -10.75кГ1а -12,72кПа. ■ 1 , ,7;/
,-2UI*ria 1 -23.25*11а
-22,57кПа
Л9,66*Па -12,83кПа. -21,16к11а | 1
/ -20,УИк11а -19.08кПа
Д7,00кПй
-18.10*Па -19,24кПа
П4,91_кПа
-16,54*Па -47,57кПа
Л2.83*11з
-H.WkI la -15.91 кПа
-10,75кПа
-J 3.34k1Iii "
-14,24кПа
J1.87rila у
-12.5*кПа \
X" JO.mila
■25,59кП» -23.44 k! 1а
-12,78кПа
AUpKlIa
-J7.0|Kl|a
-14,68k! la
Л2.72к11а
-10.38кПа
-26,99*Па
-24.96кПа
-22.93к11а
-20.90*lla
-18.87кПа
.-16.84к!!а
-12.78*11а
-1(1,75к11а
-8.722кПа
Рис. 6. Результаты моделирования в виде изолиний вертикальных напряжений <jzz при диаметре зон укрепления dz = 0,3 м (a), dz = 0,6 м (б) и dz = 0,9 м (в)
Fig. 6. The simulation results in the form of contour lines under vertical stresses <7ZZ diameter zones strengthening dz = 0,3 m (a), dz = 0,6 m (b) и dz = 0,9 m (c)
Графики Izv(Sz) и Izg(Sz) свидетельствует об уменьшении концентрации напряжений с возрастанием продольной площади Sz закрепляемого массива (рис. 8).
Интегральные показатели вертикальных Gzv и горизонтальных Ggv деформаций, представляют собой осредненные значения деформаций в границах зон закрепления
где Szz.i и £zxj - значение вертикальных и горизонтальных деформаций, соответствующие отдельной изолинии, кПа; Si - площадь отдельно взятой изолинии, м2.
Графики Gzv (Sz) и Gzg (Sz) показывают, что проявление выгиба и среза не зависит от высоты зон закрепления, но при возрастании объема за-
а
о
в
I
1.321*11а !
Рис. 7. Результаты моделирования в виде изолиний горизонтальных напряжений axz при диаметре зон укрепления dz = 0,3 м (a), dz = 0,6 м (б) и dz = 0,9 м (в)
Fig. 7. The simulation results in the form of contour lines under horizontal stresses azg diameter zones strengthening dz = 0,3 m (a), dz = 0,6 m (b) и dz = 0,9 m (c)
Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2015. № 6 59
кПа
0,8
0,6
0,4
k
1
\
\ ► \ 3
■ 'N 4
2' г \ k
I 1
0
Sz,m2
Рис. 8. Зависимость интегральных показателя вертикальных Izv (а) и горизонтальных Igv (б) напряжений от продольной площади Sz зон закрепления при диаметре зон dz, равном:
1 - dz = 0,3 м; 2 - dz = 0,6 м ; 3 - dz = 0,9 м
Fig. 8. Dependence of the integral index of vertical Izv (a) and horizontal Igv (b) stresses the longitudinal area Sz of zones strengthening with a diameter dz, equal toil - dz = 0,3 m; 2 - dz = 0,6 m ; 3 - dz = 0,9 m
крепляемого массива их величина уменьшается по линейному закону (рис. 9).
Таким образом, произведенный анализ показал неэффективность закрепления при dz = 0,3 м и dz = 0,9 м из-за наличия повышенных деформаций. По приведённой базе данных оптимальным диапазонам параметра dz зон закрепления является dz = 0,4-0,8м.
Полученные результаты целесообразно использовать для разработки практических рекомендаций при проектировании горно-строительных
работ и ликвидации аварийных состояний. В частности при строительстве на основаниях, имеющих однородное строение, могут быть учтены следующие рекомендации:
• зоны укрепления следует располагать с максимальным использованием их площади поперечного сечения по отношению к площади подошвы фундамента;
• зоны укрепления следует располагать с приближением к краевым точкам максимальных давлений под подошвой фундамента;
б
Gzv
Ю3
х,3
1,1
0,9
0,7
Рис. 9. Зависимость интегральных показателя вертикальных Gzv (а) и горизонтальных GgV (б) деформаций от продольной площади Sz зон закрепления при диаметре зон dz, равном:
I — dz = 0,3 м; 2 - dz = 0,6 м ; 3 - dz = 0,9 м
Fig. 9. Dependence of the integral index of vertical Gzv (a) and horizontal GgV (b) deformations from the longitudinal area Sz of zones strengthening with a diameter dz, equal to:
1 -dz = 0,3 m; 2 - dz = 0,6 m ; 3 - dz = 0,9 m
60
С. М. Простов, М. В. Соколов
• расстояние между осями зон закрепления должно быть не менее 2dz для обеспечения равномерного распределения напряжений и деформаций;
• не рекомендуется использовать зоны укрепления с параметрами hz < 3,0 м, dz < 0,3 м, dz> 0,8 м и Ez/E < 3.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ибрагимов М. Н. Опыт применения методов инъекции укрепления грунтов основания // Основания, фундаменты и механика грунтов-2009. -№1. - С. 15-19.
2. Исаев Б. Н. Опыт закрепления грунтов цементогрунтовыми элементами / Б. Н. Исаев, С. Ю. Бадеев, А. Г. Лунев, Н. Н. Цапкова, В. В. Логутин, М. В. Кузнецов, В. С. Бадеев //Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2010. - №5- С. 29-32.
3. Ибрагимов М. И. Закрепление грунтов инъекцией цементных растворов / М. И. Ибрагимов, В. В. Семкин. - Москва : Изд-во АСВ, 2012. - 256 с.
4. Страданченко С. Г. Исследование параметров химического и электрохимического закрепления грунтов / С. Г. Страданченко, П. Н. Должиков, А. А. Шубин. - Новочеркаск : ЮРГТУ (НИИ), 2009. - 198 с.
5. Простов С. М. Результаты исследований свойств глинистых грунтов при локальном гидроразрыве и уплотнении инъекцией цементно-песчаного раствора / С. М. Простов, О. В. Герасимов, Н. Ю. Никулин // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2015. - №2. - С. 16-21.
6. Простов С. М. Электрохимическое закрепление грунтов / С. М. Простов, А. В. Покатилов, Д. И. Рудковский; РАЕН. - Томск : Изд-во Том. Ун-та, 2011. - 294 с.
7. Малинин, А. Г. Экспериментальные исследования диаметра грунтоцементных колонн в различных грунтовых условиях / А. Г. Малинин, И. Л. Гладков И Основания, фундаменты и механика грунтов. -2011.-№3.-С. 27-30.
8. Моайеди X. Оценка распределения напряжений и деформаций в буронабивных сваях / X. Моайе-ди, Р. Назир, М. Мосалланежад // Основания, фундаменты и механика грунтов - 2014 - №6.- С. 13.
9. Шулятьев О. А. Натурные измерения распределения нагрузок между сваями в фундаменте / О. А. Шулятьев, А. И. Харичкин // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2009. - №6. - С. 17-22.
10. Безволев С. Г. Общая методика расчета напряженно-деформированного состояния массива грунта с упрочняющими или ослабляющими элементами // Основания, фундаменты и механика грунтов. -2008.-№3.-С. 2-8.
11. Курленя М. В. Техногенные геомеханические поля напряжений / М. В. Курленя, В. М. Серяков, А. А. Еременко. - Новосибирск : Наука, 2005. - 264 с.
12. Ермакова И. А. Численное моделирование геомеханического состояния отвала на водонасыщенном основании / И. А. Ермакова, С. П. Бахаева, А. В. Дягилева И Вестник КузГТУ. -2014. -№ 4. - С. 11-12.
13. Лучкин М. А. Исследование свойств глинистых грунтов для геомеханического моделирования оснований / М. А. Лучкин, В. М. Улицкий // Основания, фундаменты и механика грунтов.- 2006 - №6-С. 7-9.
14. Покатилов А. В. Компьютерное моделирование геомеханических процессов при электрохимическом закреплении грунтовых оснований сооружений / А. В. Покатилов, С. М. Простов, С. А. Иванов // Вестник КузГТУ. - 2013. - № 4. - С. 61-63.
15. Chung W, Experimental and numerical study of soil-reinforcement effects on the low-strain stiffness and bearing capacity of shallow foundations // Geotech. Geol. Eng. - 2007. - N25. - 265-281.
16. Простов С. M. Исследование напряженно-деформированного состояния укрепляемого грунтового основания ленточного фундамента / С. М. Простов, М. В. Соколов // Вестник КузГТУ. - 2015. - №1. -С. 7-10.
Поступило в редакцию 14.10.2015
UDC 624.131.7:624.130
ANALYSIS OF STRESS-STRAIN STATE STRENGTHENS HOMOGENEOUS SUBGRADE ON THE BASIS OF INTEGRATED CRITERIA
Prostov Sergey M.
doctor of technical sciences, professor, e-mail: psm.kem@mail.ru
Sokolov Mikhail M. graduate student, e-mail: ea-sokolov42@mail.ru
T. F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, 28 Vesennyaya street, Kemerovo, Russia, 650000
Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2015. № 6 61
Abstract
The urgency of the discussed issue. Extensive use of fixing soil bases of buildings and structures of mining and general profile of the pipe-foot scientific substantiation of parameters fixing. Existing methods of determining a number of disadvantages, which may exclude research geomechanical second aspect of this problem.
The main aim of the study: To analyze the spatial and temporal changes in the stress-strain state of the fixed ground array and secure areas on the example of strip foundation under symmetrical load on the basis of integral criteria.
The methods used in the study: To create a database of the results in the form of contours of stresses, strains and displacements used the method of computer simulation using software for geotechnical calculations «Alterra». Analysis of the results included a statistical treatment.
The results: The dependences of the parameters of the stress-strain state and the displacement of the technological characteristics, physical and mechanical properties of soils and foundation consolidation zones. Qualitative and quantitative assessment of the impact of integral attachment to the geomechanical state of homogeneous soil bases structures.
Keywords: fixed ground foundation, stress-strain state, computer simulation, offset
REFERENCES
1. Ibragimov, M. N. Opyt primenenija metodov in#ekcii ukreplenija gruntov osnovanija // Osnova-nija, fundamenty i mehanika gruntov-2009. - № 1. - S. 15-19.
2. Isaev, B. N. Opyt zakreplenija gruntov cementogruntovymi jelementami / B. N. Isaev, S. Ju. Ba-deev, A. G. Lunev, N. N. Capkova, V. V. Logutin, M. V. Kuznecov, V. S. Badeev //Osnovanija, fundamenty i mehanika gruntov. - 2010. - №5.- S. 29-32.
3. Ibragimov, M. I. Zakreplenie gruntov in#ekciej cementnyh rastvorov /
M. I. Ibragimov, V. V. Semkin. - Moskva : Izd-vo ASV, 2012. - 256 s.
4. Stradanchenko, S. G. Issledovanie parametrov himicheskogo i jelektrohimicheskogo zakreplenija gruntov / S. G. Stradanchenko, P. N. Dolzhikov, A. A. Shubin. - Novocherkask : JuRGTU (NPI), 2009. - 198 s.
5. Prostov, S. M. Rezul'taty issledovanij svojstv glinistyh gruntov pri lokal'nom gidrorazry-ve i uplotnenii in#ekciej cementno-peschanogo rastvora / S. M. Prostov, О. V. Gerasimov, N. Ju. Niku-lin // Osnovanija, fundamenty i mehanika gruntov. - 2015. - №2. - S. 16-21.
6. Prostov, S. M. Jelektrohimicheskoe zakreplenie gruntov / S. M. Prostov, A. V. Pokatilov, D. I. Rudkov-skij; RAEN. - Tomsk : Izd-vo Tom. Un-ta, 2011. - 294 s.
7. Malinin, A. G. Jeksperimental'nye issledovanija diametra gruntocementnyh kolonn v razlich-nyh gruntovyh uslovijah / A. G. Malinin, I. L. Gladkov // Osnovanija, fundamenty i mehanika gruntov. - 2011. -№3.-S. 27-30.
8. Moajedi, H. Ocenka raspredelenija naprjazhenij i deformacij v buronabivnyh svajah / H. Moaj-edi, R. Nazir, M. Mosallanezhad // Osnovanija, fundamenty i mehanika gruntov - 2014 - №6 - S. 13.
9. Shuljat'ev, O. A. Natumye izmerenija raspredelenija nagruzok mezhdu svajami v fundamente / O. A. Shuljat'ev, A. I. Harichkin // Osnovanija, fundamenty i mehanika gruntov. - 2009. - №6. - S. 17-22.
10. Bezvolev, S. G. Obshhaja metodika rascheta naprjazhenno-deformirovannogo sostojanija massiva grun-ta s uprochnjajushhimi ili oslabljajushhimi jelementami // Osnovanija, fundamenty i mehanika gruntov. - 2008.
- №3. - S. 2-8.
11. Kurlenja, M. V. Tehnogennye geomehanicheskie polja naprjazhenij / M. V. Kurlenja, V. M. Serjakov, A. A. Eremenko. - Novosibirsk : Nauka, 2005. - 264 s.
12. Ermakova, I. A. Chislennoe modelirovanie geomehanicheskogo sostojanija otvala na vodonasyshhen-nom osnovanii / I. A. Ermakova, S. P. Bahaeva, A. V. Djagileva // Vestnik KuzGTU. - 2014. - № 4. - S. 11-12.
13. Luchkin, M. A. Issledovanie svojstv glinistyh gruntov dlja geomehanicheskogo modelirovanija osno-vanij / M. A. Luchkin, V. M. Ulickij // Osnovanija, fundamenty i mehanika gruntov - 2006 - №6.- S. 7-9.
14. Pokatilov, A. V. Komp'juternoe modelirovanie geomehanicheskih processov pri jelektrohimiche-skom zakreplenii gruntovyh osnovanii sooruzhenii / A. V. Pokatilov, S. M. Prostov, S. A. Ivanov // Vestnik KuzGTU.
- 2013. - № 4. - S. 61-63.
15. Chung W, Experimental and numerical study of soil-reinforcement effects on the low-strain stiffness and bearing capacity of shallow foundations // Geotech. Geol. Eng. - 2007. - N25. - 265-281.
16. Prostov, S. M. Issledovanie naprjazhenno-deformirovannogo sostojanija ukrepljaemogo gruntovo-go osnovanija lentochnogo fundamenta / S. M. Prostov, M. V. Sokolov // Vestnik KuzGTU. - 2015. - №1. - S. 7-10.
Received 14 October 2015
