CC BY
14
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПЛОЩАДОК, СЛОЖЕННЫХ СЛАБЫМИ ГЛИНИСТЫМИ ГРУНТАМИ Будикова А.М.1, Байманов Т.О.2 Email: Budikova685@scientifictext.ru
1Будикова Айгуль Молдашевна - кандидат технических наук, старший преподаватель; 2Байманов Турар Оразайулы - магистрант, кафедра архитектуры и строительного производства, Кызылординский государственный университет им. Коркыт Ата, г. Кызылорда, Республика Казахстан
Аннотация: в статье анализуется задача исследований деформируемости грунтов, заключающейся в определении таких характеристик, которые используются при расчетах фундаментов и оснований. Эти характеристики не являются физическими константами и устанавливаются в зависимости от применяемого метода расчета.
А также предлагаются определения характеристик слабого глинистого грунта на основании исследований, проведенных по образцам грунта природной влажности, которые вырезаны из монолита, и приводятся результаты испытания оснований зданий. Рассматриваются особенности взаимодействия сооружений с лёссовыми основаниями.
Ключевые слова: основание, фундамент, просадочные грунты, лессовые породы, геологическое исследование.
ANALYSIS OF ENGINEERING-GEOLOGICAL RESEARCHES OF SITES PERFORMED BY WEAK CLAY SOILS Budikova A.M.1, Baimanov T.O.2
1Budikova Aigul Moldashevna - Senior Lecturer, Candidate of Technical Sciences;
2Baimanov Turar Orazayuli - Undergraduate, DEPARTMENT OF ARCHITECTURE AND CONSTRUCTION PRODUCTION, KORKYT ATA KYZYLORDA STATE UNIVERSITY, KYZYLORDA, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
Abstract: the article analyzes the task of studying the deformability of soils is to determine those characteristics that are used in the calculation of foundations and foundations. These characteristics are not physical constants and are set depending on the calculation method used.
It also offers definitions of the characteristics of weak clay soil conducted on soil samples of natural moisture, which are cut from a monolith and the results of the test of the foundations of buildings are given. The features of the interaction of structures with loess bases are considered.
And also the results of a laboratory study of loessial soils as the foundations of structures are given. Laboratory methods provide obtaining material in the amount necessary for statistical data processing in order to identify correlation dependences between changes in the moisture regime of loess soils and their deformability.
Keywords: foundation, foundation, subsidence soils, loess rocks, geological exploration.
УДК626/627:631.6
Чтобы понять особенности поведения грунта в тех или иных условиях, необходимо знать состав грунта и относительное количество слагающих его веществ, характер и условия взаимодействия всех фаз, определяющих свойства грунта. Поэтому одним из первых шагов инженерного подхода к прогнозу поведения грунта в той или иной обстановке является установление физических характеристик грунтов, которые могли бы быть использованы как показатели их свойств.
Строительные свойства оснований нельзя оценивать только по результатам определения физических и механических показателей отдельных образцов грунтов. Для выбора строительной площадки, типа основания, конструктивного решения всего сооружения и отдельных фундаментов, условий производства строительных работ, инженерной подготовки территории нужно (в соответствии с ГОСТ25100-2011.Грунты. Классификация) установить: особенности сложения, формирования, залегания отдельных пластов грунтовой толщи, класс, группу, подгруппу, тип, вид и разновидность слагающих ее грунтов, наличие различных включений, уровень подземных вод и его колебание, их агрессивность, возраст и условия происхождения грунтов (генезис). Особенности строительной площадки оцениваются по материалам инженерно-геологических изысканий. Объем и сочетание методов изысканий определяют с учетом как особенностей сооружения (класса сооружений по ответственности), так и инженерно-геологических условий на площадке строительства (категории геологической среды и категории сложности устройства оснований) [1].
Инженерно-геологические изыскания выполняются, как правило, в два этапа:
- на первом этапе проводится комплекс работ для выбора участка строительства будущего сооружения;
- на втором - детальные инженерно-геологические исследования по определению прочности и деформируемости грунтов основания, их устойчивости с учетом действующих нагрузок, воздействий и конструктивных особенностей зданий.
Зачастую проектирование зданий осуществляют в одну стадию, называемую рабочим проектом. Результаты инженерно-геологических изысканий приводятся в инженерно-геологических отчетах с определенной степенью детализации инженерно-геологических условий территории проектируемого сооружения и местного опыта.
Многочисленные исследования деформируемости слабых глинистых грунтов различного генезиса, проведенные в КГУ имени Коркыт Ата города Кызылорды Республики Казахстан на компрессионных приборах различной конструкции, а также на приборах трехосного сжатия позволили установить следующие основные закономерности деформируемости слабых водонасыщенных глинистых грунтов [2].
Для проведения сравнительного анализа изменчивости свойств глинистых грунтов нами были взяты монолиты основания проектируемого здания студенческого общежития г. Кызылорды (рис. 1а, б) и были проведены лабораторные исследования физико-механических свойств лёссовых просадочных грунтов до и после их замачивания.
а) основание проектируемого здания сооружения студенческого общежития г. Кызылорды
б) подготовка работ для отбора монолитов из шурфа, справа: к.т.н., профессор кафедры «Нефтегазовый инжиниринг» Кубенов Р.Т., к.т.н., ст.
препод. кафедры «Архитектура и строительное производство» Будикова
А.М., магистрант Байманов Т.О., студенты гр. СТР-19-1у Мамбет Н.Б. и Алданазаров Е
Рис. 1. Место проведения инженерно-геологических работ
Физические характеристики грунтов - весовая влажность м>, влажности на пределе пластичности и текучести wL, плотность грунта р, плотность частиц определялись в соответствии с требованиями действующих ГОСТ [6]; прочностные -угол внутреннего трения ф и удельное сцепление с - на приборах одноплоскостного среза ПСГ-2М, показатели деформируемости - в компрессионных приборах в соответствии с требованиями ГОСТ [6] и при лабораторных испытаниях образцов лёссового грунта ненарушенной структуры в одометре. Для изучения изменения характеристик лёссового грунта при замачивании были отобраны монолиты из 3 шурфов различной глубины (рис. 2а, б).
б) вырезанный монолит из шурфа а) место среза монолита из шурфа (ненарушенная структура)
Рис. 2. Отбор монолитов из шурфов
Лёссовый грунт во всех трех шурфах представлен суглинком твердым лёссовидным различной мощности (от 3 до 7 м). Лабораторные исследования образцов лёссового грунта проводились в грунтовой лаборатории кафедры «Архитектура и строительное производство» КГУ имени Коркыт Ата.
Определения характеристик лёссового грунта проводились по образцам грунта природной влажности, которые вырезали из монолита грунтоотборочным кольцом высотой Ь1=1см, диаметром d=7см и находили их плотность р0, затем вычисляли плотность сухого грунта ра0 и коэффициент пористости е0 при р=0. Характеристики грунта природной влажности, полученные путем статистической обработки данных
не менее трех образцов лёссового грунта для каждой из характеристик, вырезанных из монолитов, изъятых из различных шурфов, показаны в таблицах 1-2. Среднеквадратичное отклонение составляло не более 0,02 при доверительной вероятности а=0,85 [4].
Для определения деформационных и прочностных характеристик образцы лёссового грунта природной влажности, вырезанные из тех же монолитов, испытывали в одометре и на сдвиг (срез) в приборе прямого односрезного плоскостного сдвига. Полученные результаты лабораторных экспериментов обрабатывались статистическими методами.
Таблица 1. Характеристики грунта природной влажности
№ шурфа Глубина отбора образцов, м Р* т/м3 Л т/м3 те, % % % Коэф. пористости, е Пористость, п
1 4,2 2,73 1,485 7,6 16 25 0,978 0,494
2 3,8 2,72 1,483 8,6 17 28 0,996 0,499
3 4,6 2,70 1,480 7,9 16,6 25,7 0,968 0,492
Осредненные значения 2,72 1,483 8,03 16,53 26,23 0,981 0,495
Таблица 2. Осредненные результаты компрессионных испытаний лёссовыхгрунтов природной
влажности м>=8%
Нагрузка на образец р, МПа Плотность сухого грунта, рй, т/м3 Коэффициент пористости е ср Пористость, п
0 1,378 0,981 0,495
0,05 1,385 0,971 0,492
0,1 1,391 0,962 0,490
0,2 1,402 0,947 0,486
0,3 1,405 0,942 0,485
0,4 1,407 0,940 0,484
Анализируя полученные результаты, можно сказать, что слабые глинистые грунты характеризуются изменчивостью как физических, так и прочностных и деформативных характеристик после их замачивания [7]. При повышении влажности лёссового суглинка до полного водонасыщения значение силы сцепления уменьшилось практически до нуля, а угол внутреннего трения - в 1,6 раза. Изменчивость характеристик лёссовых грунтов в основаниях гидросооружений после их замачивания является объективным качеством лёссовых просадочных грунтов. В свою очередь большая изменчивость свойств грунтов и невозможность их однозначного описания является одной из предпосылок, обусловливающих необходимость определения величины перемещений гидросооружений и их лёссовых оснований на статистической и вероятностной основе [5].
Грунтовая толща, как правило, неоднородна и состоит из инженерно-геологических элементов (слоев грунта). Но в пределах каждого элемента характеристики грунта также не постоянны, а изменчивы как случайные величины. Поэтому для того, чтобы указанные выше физические характеристики в среднем отражали свойства грунта слоя, из него должно быть отобрано достаточное для статистической обработки результатов количество проб грунта [3].
При проведении лабораторных исследований образцов слабых водонасыщенных глинистых грунтов особое внимание следует уделять сохранению природной влажности образца.
В последнее десятилетие многие исследователи отмечали значительную изменчивость физических и механических (прочностных и деформативных характеристик) лёссовых грунтов и необходимость учета этого обстоятельства в инженерных расчетах. На принципиальную важность учета изменчивости свойств грунтов в инженерно-строительной практике, по-видимому, впервые было указано в работе российских ученых М.Ю. Абелева, Г.А. Мавлянова, Н.Н. Фролова и др. Им же был поставлен вопрос о целесообразности использования методов математической статистики для количественной оценки этой изменчивости [7].
Определенные нами по лабораторным испытаниям компрессионных исследований значения модуля общей деформации более достоверны, чем значения, полученные по методике, не учитывающей фактическое напряженное состояние исследуемого грунта в основании сооружения. Это еще раз подтверждает, что один и тот же грунт в основании различных сооружений может характеризоваться различными значениями модуля общей деформации грунта.
Список литературы /References
1. Доброе Э.М. Механика грунтов. Учебник для студентов учебных заведений. Москва. Издательский центр «Академия», 2008. 272 с.: 60х90.
2. Будикова А.М., Тамшыбай Б.С. Ожидаемая совместная просадочная деформация сооружений с учетом области замачивания // Федеральный журнал «Наука, техника и образование». № 1 нто (19) № 397. 11.01.2016.
3. Издательство «Проблемы науки». № 2 (16). ISSN - 2410-275Х, 2016. С. 40-42.
4. Будикова А.М., Отепберген Н.О. Инженерно-геологические исследования лессовых просадочных грунтов // Научный журнал РФ, Проблемы науки. № 4 (28), 2018. С. 44-47.
5. Боданов Ю.Ф. Фундаменты от А до Я. Строительство и ремонт фундаментов. Планировка. Технология. Материалы, Москва. Лада, 2006. 224 с.
6. Будикова А.М., Бостандыков Б.Х. Особенности взаимодействия гидротехнических сооружений с лёссовым основанием // Проблемы науки. № 4 (40). Научно-методический журнал РФ. ISSN 2413-2101, ISSN 2542-078X. Сертификат ПН №00268 от 12.04.2019 г. С. 40-43.
7. ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний, межгосударственный стандарт, Москва, 2012.
8. Будикова А.М. Совершенствование метода расчетного обеспечения эксплуатационной надежности сетевых гидротехнических сооружений мелиоративных систем, возводимых на просадочных основаниях, диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, специальность 05.23.05 -Гидротехническое сооружение, МГУП. Москва, 2008. С. 127.
