CC BY
78
НАУКОВ1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ
УДК 624.154:624.131
ОБОСНОВАНИЕ СИЛ ТРЕНИЯ ГРУНТА НА БОКОВУЮ ПОВЕРХНОСТЬ СТВОЛА СВАЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПОДТОПЛЯЕМОЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ
БОЛЬШАКОВ В. И. \ д. т. н, проф., МОТОРНЫЙ А. Н. 2, магистр, МОТОРНЫЙ Н. А. 3, к. т. н, доц.
1 Кафедра материаловедения и обработки материалов, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днепр, Украина, тел. +38 (0562) 745-23-72, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-0790-6473
2 Кафедра оснований и фундаментов, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днепр, Украина, тел. +38 (0562) 756-33-43, e-mail: [email protected]
3 Кафедра оснований и фундаментов, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днепр, Украина, тел. +38 (0562) 756-33-43, e-mail: [email protected]
Аннотация. Выполнен анализ материалов инженерно-геологических изысканий на площадках строительства гражданских и промышленных объектов в г. Днепр и Днепропетровской области. Установлена корреляционная зависимость изменения прочностных и деформационных характеристик грунтов от влажности грунта в диапазоне от Wp до Wsat. Установлено, что прочностные и деформационные характеристики грунтов подчиняются зависимости: фэ = фо(1 - 1,0WJ; Сэ = Со(1 - 1,5WJ; Еэ = Ео(1 - 1,5W) Предложено выражение для вычисления силы трения глинистого грунта на боковую поверхность ствола сваи или подземного сооружения в виде: Rf = U (ощЬд<рэ + Со) h.
Для набивных, буронабивных и буроинъекционных свай установлено, что влияние гидрогеологических условий эксплуатируемой площадки (подтопление территории) на изменение составляющей несущей способности по острию забивной сваи или по подошве подземного сооружения не наблюдается.
Дополнительно установлено, что изменение гидрогеологических условий эксплуатируемой площадки (подтопление территории) приводит к снижению деформативных и прочностных характеристик грунта, подстилающего уплотненную платформу, и требует безотлагательной проверки несущей способности подстилающего слоя и расчета осадки фундамента.
Ключевые слова: боковая поверхность ствола свай; боковая поверхность подземного сооружения; силы трения; несущая способность сваи по боковой поверхности; несущая способность
ОБГРУНТУВАННЯ СИЛ ТЕРТЯ ГРУНТУ НА Б1ЧН1Й ПОВЕРХН1 СТОВБУРА ПАЛ1 I П1ДЗЕМНИХ СПОРУД П1Д ЧАС ЗМ1Н Г1ДРОГЕОЛОГ1ЧНИХ УМОВ П1ДТОПЛЮВАНОГО БУД1ВЕЛЬНОГО МАЙДАНЧИКА
БОЛЬШАКОВ В. I. 1, д. т. н, проф., МОТОРНИЙ А. М. 2, магштр, МОТОРНИЙ М. А. 3, к. т. н, доц.
1 Кафедра матерiалознавства та обробки матерiалiв, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна академiя будiвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Днгпро, Украгна, тел. +38 (0562) 745-23-72, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-0790-6473
2 Кафедра основ i фундаментгв, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна академгя будГвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Днгпро, Украгна, тел. +38 (0562) 756-33-43, e-mail: [email protected]
3 Кафедра основ i фундаментгв, Державний вищий навчальний заклад «Приднгпровська державна академгя будГвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Днгпро, Украгна, тел. +38 (0562) 756-33-43, e-mail: [email protected]
Анотаця. Виконано аналгз матергалТв Тнженерно-геолопчних вишукувань на майданчиках будгвництва цившьних i промислових об'екпв у м. Днгпро i Дшпропетровськш область Встановлено кореляцшний залежшсть змши мщносп i деформацшних характеристик грунпв вгд вологосп грунту в
дiапазонi вiд Wp до Wsat. Установлено, що мщшсть i деформацiйнi характеристики грунпв пвдкоряються залежностi: фэ = фо(1 - 1,0WJ; Сэ = Со(1 - 1,5WJ; Еэ = Ео(1 - 1,5WJ. Запропоновано вираз для обчислення сили тертя глинистого грунту на 6i4^ поверхню стовбура палi або щдземно! споруди у виглядi: Rf = uT1i(azqtgcp3 + c0)h.
Для набивних, буронабивних i бyроiн'eкцiйних паль установлено, що впливу гiдрогеологiчних умов експлуатовано! майданчика (подтопления територи) на змiнy складово! несно! здатностi по лезу забивний палi або по пiдошвi шдземно! споруди не спостертаеться.
Додатково встановлено, що змша гiдрогеологiчних умов експлуатовано! майданчика (щдтоплення територi!) викликае зниження деформативних i мiцнiсних характеристик грунту, який тдстилае yщiльненy платформу, i вимагае неввдкладно! перевiрки несно! здатносп щдстилкового шару i розрахунку опади фундаменту.
K™40Bi слова: 6iuna поверхня стовбура паль; 6iuna поверхня тдземноi споруди; сили тертя; несна здаттсть
VALIDATION OF GROUND FRICTION FORCES ON THE LATERAL SURFACE OF THE PILE SHAFT AND UNDERGROUND CONSTRUCTION IN HYDROGEOLOGICAL CHANGES OF EXPLOITING FLOODING CONSTRUCTION SITE
BOLSHAKOV V. I.1, Dr. Sc. (Tech.), Prof.,
MOTORNYI A. N.2, master
MOTORNYI N. A.3, Cand. Sc. (Tech.), Ass. Prof.
1 Department of Materials and Materials Processing, State Higher Educational Establishment «Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture», 24-A, Chernyshevskogo str., 49600, Dnipro, Ukraine, Tel. +38 (0562) 745-23-72, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-0790-6473
2 Department of bases and foundations, State Higher Educational Establishment «Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture», 24-A, Chernyshevskogo str., 49600, Dnipro, Ukraine, Tel. +38 (0562) 756-33-43, e-mail: [email protected]
3 Department of bases and foundations, State Higher Educational Establishment «Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture», 24-A, Chernyshevskogo str., 49600, Dnipro, Ukraine, Tel. +38 (0562) 756-33-43, e-mail: [email protected]
Abstract. It was performed the analysis of materials of engineering and geological surveys on the construction sites of civil and industrial projects in Dnepropetrovsk and the Dnepropetrovsk region. It was determined the correlation dependence of strength and deformation characteristics of soils from the soil moisture in the range of up
Wp to Wsat. It was found that strength and deformation characteristics of soils subject to the relation: срэ = ро(1 -1,0w,э); Сэ = Со(1 - 1,5W^; Еэ = Ео(1 - 1,SWs). It was proposed expression for calculation of the frictional force of the clay soil on the lateral surface of the pile shaft or an underground structure in the form of: Rf = UZt(azqtgv3 + C0)h.
For printed, bored piles and tangential piles were found that changes in the hydrogeological conditions of the exploited area (inundation area) for change the bearing capacity of at the tip driven piles or soles of the underground structures are not observed.
In addition, it was determined that the change of tangential piles conditions of the exploited area (flooding areas) reduces the deformability and strength characteristics of the underlying compacted soil platform and requires urgent check the bearing capacity of the underlying layer and the calculation of the foundation deposits.
Keywords: lateral surface of the pile shaft, the lateral surface of the underground structure; ground forces offriction on the lateral surface of the pile shaft, underground construction; bearing capacity for the pile side face; bearing capacity of the underground structure on the lateral surface
Введение. В процессе эксплуатации зданий и сооружений, построенных на свайных фундаментах, возникают вопросы сохранения несущей способности свай при изменении в период эксплуатации гидрогеологических условий - подтопления территорий. В этом случае при повышении влажности глинистого грунта, окружающего сваю или подземное сооружение (опускной колодец, «стена в грунте»), ме-
няются классификационные показатели глинистых грунтов (показатель текучести 1ц), что приводит к снижению сил трения грунта на боковую поверхность ствола сваи или подземного сооружения, из-за чего должна снижаться составляющая несущей способности ствола сваи или подземного сооружения по боковой поверхнсти -
Кг-
По данным исследований [13] изменения несущей способности свай и свайных фундаментов зданий и сооружений, эксплуатируемых более 50 лет, отказ роботы свай в лёссовых присадочных и слабых во-донасыщенных грунтах не выявлен, т. е. снижение несущей способности свай до условия ^ < N не наблюдалось. Отсюда следует, что вычисленные значения несущей способности свай по действующим на период проектирования и строительства свайных фундаментов по нормативным документам, имеют ощутимый запас прочности, который превышает, в частности, нормативные допуски, заданные этими же нормативными документами (СНиП, ГОСТ, рекомендациями, ВСН и т. д.). В связи с этим авторами этой статьи сделана попытка обосновать несущую способность сваи в глинистых, в том числе на просадочных и слабых водонасыщенных грунтах, с учетом изменения гидрогеологических условий эксплуатируемой строительной площадки.
Так как несущая способность сваи, в том числе и подземного сооружения, состоит из сопротивления сил трения грунта на боковую поверхность ствола сваи или подземного сооружения - Я/ и сил сопротивления сваи (или подземного сооружения) по нижнему концу ствола сваи или подошвы подземного сооружения, для анализа изменения несущей способности свай нами взяты изменения составляющей несущей способности свай по боковой поверхности - Я/ - за период эксплуатации при соответствующем изменении гидрогеологических условий эксплуатируемой строительной площадки. А учитывая, что силы трения грунта на боковую поверхность ствола сваи или подземного сооружения напрямую зависят от изменения влажности грунта, окружающего ствол сваи или подземное сооружение, за основной изменяющийся параметр глинистого грунта нами была принята влажность грунта.
Влияние изменения гидрогеологических условий на несущую способность свай и подземных сооружений. Так как
задача ставится: влияние изменения гидрогеологических условий эксплуатируемой площадки на несущую способность свай и подземных сооружений - а в свою очередь, зависит от физических и механических характеристик окружающего ствол сваи (или подземное сооружение) грунта, то нами сначала была поставлена задача определить экспериментально влияние изменения влажности Ж окружающего подземное сооружение грунта на изменение его физико-механических характеристик, а именно - угла внутреннего трения - «ф» и удельного сцепления - «С» (кПа), а также деформативных характеристик. Для этого были проанализированы результаты испытания глинистых грунтов на срез и сжимаемость согласно существующим методам по ГОСТ 12 248-78 и ДСТУ.
Для анализа результатов испытаний были отобраны материалы 72 определений прочностных и деформативных характеристик для трех видов глинистых грунтов, супесей 0,03 < 1р < 0,07; суглинков 0,07 < 1р < 0,17 и глин 0,17 < 1р. Для каждого вида грунта были отобраны материалы по 24 определениям С, ф, Е (всего проанализированы испытания 72 образцов глинистого грунта для каждого вида грунта) всего проанализировано 72 испытания образцов на срез и деформируемость, выполненных изыскательскими организациями города и области. При отборе образцов, подвергшихся испытаниям, придерживались подобия характеристик грунтов: природная влажность Ж изменяется в пределах 0,03 > АЖ > 0,01, число пластичности 1р= Жр -Жь, влажность грунта находилась в диапазоне значений Жр < Ж < Ж^.
Образцы грунта с влажностью Ж < Жр объединялись как твердые, не входящие в план анализа и являющиеся исходными отправными значениями, служащими критерием отсчета, и являющиеся константой для проведения и сравнения аналогичных анализов. Таким образом, используя теорию планирования эксперимента, получены нами результаты анализа мы свели в таблицы по видам грунта.
По приведенным выше таблицам физико-механических характеристик (глинистых грунтов (табл. 1 - 3)) выполнялась статистическая обработка результатов показателей физико-механических характеристик каждого вида грунта и выводилась зависимость изменения показателей прочностных и деформативных характеристик С = /(Ж), ф = /(Ж), Е = /(Ж). По результатам анализа установлены следующие упрощенные зависимости:
Ф = фо(1 - Ж); С = Со(1 - 1,5Ж); Е = Ео(1 - 1,5Ж), где Со, фо, Ео - показатели прочностных характеристик глинистых грунтов при влажности Ж < Жр, т. е. ф = фр; С = Ср; Е = Ер Значения , С^, Е^ вычисляются интерполяцией: ^(между Wp + WsatУ; С(между Шр -И^); Е(между Шр +
Таким образом, в зависимости от диапазона изменения влажности грунта Ж(Жр < Ж < Жа), имея исходные данные по влажностям (естественная влажность Ж > Жр) и влажности в заданном (обводненном состоянии Ж = Жа), интерполяцией можно определить значение механических характеристик грунта (^, ^, Е^ для заданной влажности грунта W в эксплуатационном состоянии:
или (1)
>
где: АС= Ср-СцЛ - изменение (приращение) удельного сцепления в пределах изменения влажности;
Аф= фр-фВаг - изменение (приращение) угла внутреннего трения в пределах изменения влажности;
АЕ= Ер-ЕзаЛ - изменение (приращение) модуля общей деформации в пределах изменения влажности.
По вычисленным значениям прочностных Су, фу и деформативных Еу характеристик грунта в пределах изменяющейся влажности Жэ ^ Жа вычисляют силы трения грунта на боковую поверхность ствола сваи или подземного сооружения (опускного колодца, «стенки в грунте» и др.), приравнивая их к касательным напряжениям в грунте при сдвиге, т. е. / = т = а2Ч • + . В данном выражении для «/» глубина расположения средины слоя грунта к[ - вычисляется из значений вертикального давления
огд=у •к; к= (2)
где: у - среднее значение удельного веса грунта от поверхности до середины расположения слоя грунта, для которого определяются силы трения грунта на боковую поверхность ствола сваи или подземного сооружения с учетом взвешенного
У5~Уш
состояния грунта водой, т. е. увз = ,
при расположении середины слоя грунта ниже уровня подземных вод.
В дальнейшем расчете вычисляется сопротивление по боковой поверхности ствола сваи К/ или подземного сооружения по формуле
Я/ = = и?1(а2дгдфм + СИ/)Л,(3)
где: и - периметр сечения ствола сваи или периметр подземного сооружения;
т - касательные напряжения в грунте при сдвиге с учетом изменения гидрогеологических условий;
ог - давление грунта от собственного веса с учетом изменения гидрогеологических условий;
фу/ - угол внутреннего трения с учетом изменения гидрогеологических условий;
Су - удельное сцепление грунта с учетом изменения гидрогеологических условий площадки.
э э Р''
Таблица 1
СО о' И Я я
Ё и
Таблица физико-механических характеристик супесчаных грунтов
№ Показатели фижко-механических характеристик
опред. Ре, Р ит итР та. Гр п. РА е Со ■про Ео с™ Ету
т м5 т м5 4 е 4 е 4 е 4 е КП-'ЬГ1 Я-е 4 е 4 е (кПа) (град) (Мпа) (кПа) (град) (Мпа)
1 2.66 1,77 0,19 0,17 0,24 0,07 0,235 1,49 0,735 0,64 0,30 1,57 17,0 25° 12,0 10 13° 6,6
2 2.66 1,32 0,21 0,16 0,24 0,03 0,625 1,50 0,77 0,725 0.27 1375 15,0 23° 13,0 90 13° 7,6
3 2.66 1,75 0,13 0,15 0.23 0,03 0,375 1,43 0,797 0,60 0,30 1,375 13,0 24° 11,0 10 17° 6,0
4 2.66 1,70 0,20 0,17 0,24 0,07 0,43 1,42 0,373 0,675 0,33 2,30 14,0 25° 12,0 7,0 13° 6,12
5 2.66 1,7 В 0,20 0,17 0,022 0,05 0,60 1,43 0,30 0,665 0,30 2,60 12,0 26° 14,0 7,0 13° 6
б 2.66 1,74 0,20 0,13 0.25 0,07 0,29 1,45 0,33 0,64 0,31 1,57 14,0 25° 12,0 3,0 17° б л
7 2.,67 1,33 0,24 0,17 0,24 0,07 1,0 1,51 0,763 0,334 0.32 2,14 13,0 24° 13,0 7,0 17° 6,7
3 2,67 1,92 0,23 0,13 0.25 0,07 0,71 1,56 0,71 0,36 0.27 130 12,0 25° 14,0 7,0 13° 7,3
9 2,67 1,39 0,22 0,19 0,26 0,07 0,43 1,55 0.72 0,32 0.27 0,71 12,0 26° 13,0 7,0 19° 73
10 2,67 1,85 0,21 0,17 0.25 0,03 0,50 1,53 0,745 0,753 0,23 1375 16,0 24° 14,0 9,0 17° 3,0
11 2,67 1,79 0,23 0,13 0,24 0,06 0,33 1,455 0,33 0,739 0Д1 2,16 11,0 25° 12,0 6,0 17° б Л
12 2,67 1,35 0,26 0,19 0,26 0,07 1,00 1,47 0,32 0,34 0,31 1,71 13,0 25° п,о 7,0 17° 6,0
13 2,63 1,77 0,23 0,17 0.23 0,06 1,00 1,44 0,36 0,71 0.32 2,50 12,0 26° 13,0 6,0 13° 6,7
14 2,63 1,33 0,22 0,13 0.25 0,07 0,71 1,50 0,79 0,746 0,29 1,57 13 25° 14,0 7,0 13° 7,7
15 2,63 1,36 0,21 0,17 0,24 0,07 0,57 1,54 0,74 0,76 0,23 1,57 14,0 26° 15,0 3,0 19° 11,7
16 2,63 1,30 0,22 0,19 0.25 0,06 0,50 1,475 0,31 0,73 0^0 1,33 п,о 24° 12,0 6,0 17° 6,6
17 2.63 1,79 0,23 0,13 0.25 0,07 0,71 1,46 0,33 0,74 0,31 1,14 13,0 25° 13,0 7,0 17° 7,2
13 2.63 1,73 0,22 0,16 0.22 0,06 1,00 1,46 0,335 0,706 0Д1 2,50 12,0 26° 14,0 6,0 13° 7,5
19 2,67 1,77 0,21 0,17 0,24 0,07 0,57 1,46 0,33 0,67 031 2,00 14,0 24° 13,0 7,0 17° 6,3
20 2.66 1,76 0,20 0,16 0.23 0,07 0,57 1,47 0,30 0,665 0,30 2,00 13,0 25° 12,0 7,0 13° 6,3
21 2,67 1,75 0,19 0,16 0.23 0,07 0,43 1,47 0,32 0,62 031 2,14 14,0 24° 13,0 3,0 17° 7,0
22 2.66 1,79 0,22 0,13 0,24 0,060 0,67 1,47 0,13 0.72 озо 2,0 п,о 25° 14,0 6,0 13° 7,7
23 2,63 1,34 0,23 0,17 0.23 0,06 1,00 1,49 0,30 0,77 озо 2,17 12,0 26° 15,0 7,0 13° 33
24 2,63 1,75 0,23 0,16 0.23 0,07 1,0 1,42 0,39 0,63 озз 2,43 13,0 24° 12,0 7,0 17° 6,6
о и о №
2:
Ь
ГО
та
рэ
(Я
и о
о» В
и' и я с н
(Я о: н 02
-8
Ч"
го
I
та .я
к» о
У
ы к» о
сл сл
к»
к»
Таблица 2
СО о' И Я я
Ё и
Таблица физико-механических характеристик суглинное
№ Показатели фижко-механических характеристик
опред. Ре, Р ит итР та. 1Р П, РА е q_e ELsat Со фО Ео с™ Ету
т т/ы3 4 е 4 е 4 е 4 е кн/м3 Я-е Я.е (кПа) (град) (Мпа) (кПа) (град) (Мпа)
1 2,70 1,85 0.22 0,19 0^1 0,12 0.25 1,52 0,78 0,76 0,29 0,83 22,0 23° 18,0 12,0 17° 103
2 2,70 1,84 0,24 030 039 0,09 0,44 1,48 0,82 0,79 0,30 1:11 20,0 22* 16,0 11,0 16-3 8,8
3 2,70 1,82 0,21 0,18 0,30 0,12 0.25 1,50 0,80 0,71 0,30 1,00 24,0 23° 15,0 13,0 16е 8,2
4 2,70 1,80 0.25 0.22 0.32 0,10 030 1,44 0,87 0,78 0.32 1,00 22,0 24° 17,0 11,0 17° 8,8
5 2,70 1,81 0,24 031 0.32 0,11 0.27 1,46 0,85 0,76 031 0,91 23,0 23° 16,0 12,0 16° 8,0
б 2,69 1,77 0.25 0,18 0,30 0,12 0,58 1,42 0,89 0,75 озз 1:25 24,0 22-3 18,0 12,0 15° 93
7 2,69 1,79 0.27 030 0^4 0,14 0,50 1,41 0,90 0,81 0335 1,04 26,0 22-3 17,0 14,0 15° 3,7
3 2,69 1,81 036 0,17 0,33 0,16 0,56 1,44 0,87 0,80 0.32 0,93 28,0 23° 17,0 14,0 16° 8,9
9 2,71 1,83 0.25 031 0^4 0,13 031 1,46 0,84 0,82 031 0,77 25,0 22-3 18,0 13,0 15° 9,6
10 2,71 1,85 0.25 0,19 034 0,15 0,40 1,48 0,82 0,82 озо 0,73 28,0 23° 17,0 15,0 16° 930
11 2,71 1,90 0.27 030 034 0,14 0,50 1,50 0,81 0,95 озо 0,93 27,0 22-3 16,0 15,0 15° 8,8
12 2,71 1,94 0.27 031 037 0,16 0375 1,53 0,77 0,95 0,28 0,44 28,0 24° 18,0 16,0 17° юз
13 2,71 1,92 0.25 0,18 озз 0,15 0,47 1,54 0,80 0,85 озо 0,80 26,0 25° 16,0 14,0 18° 8,8
14 2,71 1,93 036 0,19 031 0,12 0,58 1,53 0,77 0,91 0,28 0,75 22,0 23° 17,0 13,0 17° 9,8
15 2,71 1,91 0,28 0.22 035 0,13 0,46 1,49 0,82 0,92 0,30 0,615 24,0 22-3 19,0 13,0 15° 103
16 3,72 1,78 036 0,19 034 0,15 0,47 1,41 0,92 0,77 034 0,53 27,0 22-3 20,0 13,0 15° 103
17 2,71 1,83 034 031 037 0,16 0,19 1,48 0,83 0,88 031 0,625 26,0 23° 22,0 14,0 16-3 11,6
13 2,70 1,92 0.25 030 034 0,14 0,36 1,59 0,75 0,90 0,28 0,57 24,0 21° 23,0 14,0 15° 13,1
19 2,69 1,88 0.23 0,18 034 0,16 031 1,53 0,76 0,81 0,28 0,625 25,0 22-3 19,0 15,0 16-3 11,8
20 2,70 1,95 0,26 0,19 0,36 0,17 0,41 1,55 0,74 0,95 0.27 0,47 26,0 23° 18,0 15,0 18° 10,4
21 2,71 1,89 0.23 0,18 034 0,16 031 1,54 0,76 0,82 038 0,625 23,0 22-3 19,0 13,0 16-3 11,8
22 2,71 1,91 034 0,19 033 0,14 0,36 1,54 0,76 0,86 038 0,643 24,0 23° 20,0 14,0 17° 11,6
23 2,71 1,87 0.25 0,19 034 0,15 0,40 1,50 0,81 0,84 0,30 0,73 22,0 22-3 18,0 12,0 15° 9,8
24 2,71 1,88 0.22 0,17 034 0,17 030 1,54 0,76 0,78 0,28 0,64 24,0 20° 19,0 14,0 15° юз
о и о №
2:
Ь
ГО
та
рэ
(Я
и о
о» В
и' и я с н
(Я о: н 02
-8
Ч"
го
I
та .я
к» о
У
ы к» о
сл сл
к»
к»
Выводы. На основании выполненного анализа материалов инженерно-геологических изысканий на строительных площадках г. Днепр и области, выполненными изыскательскими организациями г. Днепр, целевым назначением которого было установить корреляционную зависимость сил трения грунта на боковую поверхность ствола сваи или подземного сооружения, установлено:
В диапазоне изменения эксплуатационной влажности грунтов эксплуатируемой территории прочностные СЭ, фЭ характеристики глинистых грунтов и деформационные Еэк изменяются по линейному закону, близкому к выражениям: Сэ = Со(1 -1,5ЩЭ); фэ = Фо(1 - Щ) Еэ = Ео(1 - 1,5Щэ). А, имея закон изменения прочностных и деформативных характеристик эксплуатируемых территорий от изменяющейся в процессе эксплуатации влажности Щэ, определяют силы трения грунта на боковую поверхность ствола сваи или подземного сооружения / = т = ащ -1д(рэ + Сэ, а после определения сил трения на боковую поверхность ствола сваи или подземного сооружения / = т = ащ -1д(рэ + Сэ рассчитывают составляющую несущей способности сваи или подземного сооружения по боковой поверхности:
щ = и £/эЛ = и^Ха^ду + С)^).
Составляющая несущей способности забивной сваи по острию Ко практически не зависит от изменения гидрогеологических условий эксплуатируемой строительной площадки, т. к. в процессе забивки железобетонных свай до проектной отметки в плоскости острия свай формируется уплотненное ядро, плотность которого очень высокая, стремится к плотности частиц грунта - рй ^ ря, а коэффициент пористо-
_ РБ~Рй .
сти в — - > етт;
Ра
Ра. я =
2 {1-2)<р-г)1д(р/А1\У(1-2)Мд(р/А
+й2
-Рйл
(4)
При такой плотности ядра влажность грунта будет минимальной и всегда меньше влажности на границе раскатывания (Щ > Щр) - грунт находится в твердом состоянии и при подтоплении территории не может превысить < Щр. Для увеличения влажности при подтоплении необходимо, чтобы поровое давление в грунте не превышало напорный градиент и не могло выдавить воду из пор грунта. Так как напорный градиент - Н определяется произведением Н = у„И; а давление в грунте Р = угрИ, (а угр > у№), то Р всегда больше Н: Р > Н (угрк > у№И) и увеличение влажности грунта в уплотненном ядре невозможно.
Для набивных, буронабивных и буро-инъекционных свай, устраиваемых непосредственно на строительной площадке, расчетное значение плотности грунта в плоскости нижних концов будет соответствовать плотности:
1+Ш ра Ба1 р5
учитывая, что за основание нижних концов свай принимаются плотные грунты, влажность которых при полном водонасыщении Щяси < Щр, изменение гидрогеологических условий (подтопление территорий) на изменение составляющей несущей способности свай по нижнему концу не изменяется (не уменьшается).
Изменение гидрогеологических условий эксплуатируемой площадки (подтопление территорий) приводит к снижению деформативных и прочностных характеристик подстилающего уплотненную платформу слоя грунта и требует безотлагательного выполнения проверки несущей способности подстилающего платформу слоя грунта по формуле:
агр1 + и расчета осадки свайного
фундамента согласно действующим нормативным документам (ДБН В2.1-10-2009).
Сформированное уплотненное ядро (уплотненная платформа) служит проти-вофильтрационным экраном, препятствующим замачиванию подстилающего платформу слоя грунта при замачивании сверху и является препятствием для зама-
чивания грунта межсвайного пространства (вокруг ствола сваи) при подтоплении территории, что препятствует снижению не-
сущей способности по боковой поверхности ствола свай.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Научно-технический отчет об инженерно-геологических для проектируемого строительства юношеско-спортивной школы и многофункционального жилого комплекса по ул. Плеханова, 15 в г. Днепропетровск, ноябрь 2008 г. : 7790 / УкрЭКОГЕОСтройДнепроГИИНТИЗ. - [Днепропетровск], 2008. -85 с. : граф. : прилож.
2. Отчет об инженерно-геологических изысканиях на площадке строительства жилого дома по ул. Радостной,106 в г. Днепропетровске, август 2003 г. : 1722 / НПП ГИИНТИЗ. - Днепропетровск, 2003. - 45 с.
3. 1нженерно-геолопчш вишукування по вул. Геро!в Сталшграда, 29а, м. Дншропетровськ : звгг про наук.-дослвд. роботу / Проек.-строит. фирма «Стройкомплекс» LTD. - [Дшпропетровськ], 2013. - 96 с. : граф. дод.
4. Техшчний звгт про iнженерно-геологiчнi вишукування на дшянщ м1жнародного автомобшьного пункту пропуску «Устилуг» Ягодинсько! митнищ Волинсько! обласп. - Львiв, 2010. - 1нв . № 33845.
5. Научно технический отчет об инженерно-геологических изыскательных работах (бурение двух скважин) для определения перечня возможных мероприятий по ликвидации деформаций, просадочности и повреждений конструкций здания по ул. Симферопольской, 11 в г. Днепропетровске : 8103/83 / ДнепроГИИНТИЗ, Укр. Гос. Гл. науч.-произв. Ин-т инж.-техн. и эколог изысканий «УКРНИИНТИЗ». -[Днепропетровск], 2010. - 105 с. : прилож.
6. Отчет об инженерно-геологических изысканиях на площадке строительства по ул. Леваневского в г. Днепропетровске : Н.Г. 15-01 / ГЭОЗОНД. - Днепропетровск, 2001. - 27 с. : прилож.
7. Визначення грунлв котловашв складських будiвель, допом1жних будiвель та тд'!зних дорй по вул. Кутузова, 134, м. Бравори. Ки!всько! обл. : техн. звгт / Укрбудрозввдування. - Ки!в,2008. - 12 с.
8. Площадка придорожного комплекса в конце ул. Мостовой в с. Песчанка, Новомосковского района Днепропетровской области. Объект П-17.08 : инж.-геол. заключение / Проек.-строит. фирма «Стройкомплекс» LTD. - Днепропетровск, 2008. - 28 с.
9. Отчет по полевым испытаниям опытных свай статическими нагрузками, на площадке строительства многофункционального комплекса гражданского назначения по ул. Симферопольской, 2к в г. Днепропетровске. Объект №269.03 / Гидростройпроект. - Днепропетровск, 2009. - 45 с. : прилож.
10. Отчет по полевым испытаниям опытных свай статическими нагрузками, на площадке строительства общественно-торгового комплекса многофункционального назначения по ул. Артема 21а в г. Днепропетровске. Объект №323.03 / Гидростройпроект. - Днепропетровск 2012. - 34 с. : прилож.
11. Отчет по полевым испытаниям опытных буронабивных свай статическими нагрузками на площадке строительства жилого дома по ул. Симферопольской в г. Днепропетровске. Объект 8813.03 / Проек.-изыскат. ин-т Укрспецстройпроект. -Днепропетровск, 2001. - 23 с. : прилож.
12. Технический отчет по полевым испытаниям грунтов сваями методом статических вдавливающих и выдергивающих нагрузок на строительстве здания многофункционального назначения по ул. Жуковского, в районе домов №16-24 в г. Днепропетровске. Объект 351.03-0И / Гидростройпроект. - Днепропетровск, 2015. - 45 с.
13. Моторный А. Н. Современные представления несущей способности забивных свай (по результатам погружения и работе, свай в грунте) / А. Н. Моторный, Н. А. Моторный // Вюник Придшпровсько! державно! академп будiвництва та архггектури : зб. наук. пр. - Дншропетровськ, 2014. - № 8. - С. 32-42
14. Моторный Н. А. Обоснование работы свай в грунте и формирование несущей способности свай в процессе ее погружения и эксплуатации / Н. А. Моторный, А. Н. Моторный // Theoreticd foundEtions of civil engineering : Polish-Ukrainian Transactions (conference), Warsaw, May, 2013 / еd. by W. Szczesniak. -Warsaw, 2013. - Vol. 21. - P. 501-508.
15. Моторный А. Н. Напряженно-деформированное состояние основания свайных фундаментов на лёссовых просадочных грунтах при замачивании просадочной толщи снизу вверх (подтопление территорий) /
А. Н. Моторный, Н. А. Моторный // Вюник Придншровсько! державно! академп будiвництва та архггектури : зб. наук. пр. - Дншропетровськ, 2014. - № 2. - С. 20-29.
REFERENCES
1. UkrEKOGEOStrojDneproGIINTIZ. Nauchno-tekhnicheskij otchet ob inzhenerno-geologicheskikh dlya proektiruemogo stroitel'stva yunoshesko-sportivnoj shkoly i mnogofunktsional'nogo zhilogo kompleksa po ul. Plekhanova, 15 v g. Dnepropetrovsk, noyabr' 2008 g.: 7790 [Scientific and technical report on geological and engineering for the planned construction of youth and sport school and the multifunctional residential complex
on the street. Plekhanov, 15 in Dnepropetrovsk, November 2008: 7790]. Dnepropetrovsk, 2008, 85 p. (in Russian).
2. NPP GIINTIZ. Otchet ob inzhenerno-geologicheskikh izyskaniyakh naploshchadke stroitel'stva zhilogo doma po ul. Radostnoj,106 v g. Dnepropetrovske, avgust 2003 g. : 1722 [Report on ingineering and geotechnical investigations at the construction ground of a residential house on the street Radostnaya, 106 in Dnepropetrovsk, August 2003: 1722]. Dnepropetrovsk, 2003, 45 p. (in Russian).
3. Proek.-stroit. firma «Strojkompleks» LTD. Inzhenerno-heolohichni vyshukuvannia po vul. Heroiv Stalingrada, 29a, m. Dnipropetrovsk: zvit pro nauk.-doslid. robotu [Engineering and geological investigations on the street. Heroiv Stalingrada, 29a, Dnipropetrovsk: Report on research work]. Dnipropetrovsk, 2013, 96 p. (in Ukrainian).
4. Tekhnichnyi zvit pro inzhenerno-heologichni vyshukuvannja na dilianci mizhnarodnoho avtomobilnoho punktu propusku «Ustyluh» Yagodyn'koi mytnytsi Volynskoi oblasti [Technical Report on engineering-geological investigations on the territory of the international automobile checkpoint "Ustyluh" Jagodyn customs of Volyn region]. Lviv, 2010, inventory. № 33845. (in Ukrainian).
5. DneproGIINTIZ. Nauchno tekhnicheskij otchet ob inzhenerno-geologicheskikh izyskatel'nykh rabotakh (burenie dvukh skvazhin) dlya opredeleniya perechnya vozmozhnykh meropriyatij po likvidatsii deformatsij, prosadochnosti i povrezhdenij konstruktsij zdaniya po ul. Simferopol'skoj, 11 v g. Dnepropetrovske: 8103/83 [Scientific technical report on engineering and geological ivestigations works (drilling of two wells) to determine the list of possible measures to eliminate the strain, subsidence and damage of building structures on the street. Simferopol'skaya, 11 in Dnepropetrovsk: 8103/83]. Ukr. Gos. Gl. nauch.-proizv. In-t inzh.-tekhn. i ekolog izyskanij «UKRNIINTIZ» [The Main Ukrainian State Scientific and Productiion Institute of Engineering and Ecological Investigations «UKRNIINTIZ»]. Dnepropetrovsk, 2010, 105 p. (in Russian).
6. GEOZOND. Otchet ob inzhenerno-geologicheskikh izyskaniyakh na ploshchadke stroitel'stva po ul. Levanevskogo v g. Dnepropetrovske: N.G. 15-01 [ Report on geological and technical investigations at the construction ground on the street Levanevskogo in Dnepropetrovsk: NG 15-01]. Dnepropetrovsk, 2001, 27 p. (in Russian).
7. Ukrbudrozviduvannja. Vyznachennia hruntiv kotlovaniv skladskykh budivel, dopomizhnykh budivel ta pidiznykh dorih po vul. Kutuzova, 134, m. Bravory. Kyivskoi obl. : tekhn. zvit [Determination of soils of pits storage buildings, auxiliary buildings and driveways on the street. Kutuzova, 134, Bravory, Kiev region: technical report]. Kyiv, 2008, 12 p. (in Ukrainian).
8. Proek.-stroit. firma «Strojkompleks» LTD. Ploshchadka pridorozhnogo kompleksa v kontse ul. Mostovoj v s. Peshchanka, Novomoskovskogo rayona Dnepropetrovskoj oblasti. Ob'ekt P-17.08: inzh.-geol. zaklyuchenie [Area of a roadside complex at the end of street Mostovaya in the village Peshchanka, Novomoskovsk of Dnepropetrovsk region. Object P-17.08: ingineering and geological conclusion]. Dnepropetrovsk, 2008, 28 p. (in Russian).
9. Gidrostrojproekt. Otchet po polevym ispytaniyam opytnykh svaj staticheskimi nagruzkami, na ploshchadke stroitel'stva mnogofunktsional'nogo kompleksa grazhdanskogo naznacheniya po ul. Simferopol'skoj, 2k v g. Dnepropetrovske. Ob'ekt №269.03 [Report on field trials of experimented piles with quicsent loads on the construction ground of a multifunctional complex of civilian designation on the street Simferopol'skaya, 2k in Dnepropetrovsk. Object №269.03]. Dnepropetrovsk, 2009, 45 p. (in Russian).
10. Gidrostrojproekt. Otchet po polevym ispytaniyam opytnykh svaj staticheskimi nagruzkami, na ploshchadke stroitel'stva obshhestvenno-torgovogo kompleksa mnogofunkcional'nogo naznacheniya po ul. Artema 21a v g. Dnepropetrovske. Ob'ekt №323.03 [Report on field trials of experimented piles with quicsent loads on the construction ground of a multifunctional complex of civilian designation on the street Artem 21a in Dnepropetrovsk. Object №323.03]. Dnepropetrovsk, 2012, 34 p. (in Russian).
11. Proek.-izyskat. in-t Ukrspetsstrojproekt. Otchet po polevym ispytaniyam opytnykh buronabivnykh svaj staticheskimi nagruzkami na ploshchadke stroitel'stva zhilogo doma po ul. Simferopol'skoj v g. Dnepropetrovske. Ob'ekt 8813.03 [Report on the field trials of experimented bored piles with quicsent loads on the construction ground of a residential house on the street Simferopol'skaya in Dnepropetrovsk. Object 8813.03]. Dnepropetrovsk, 2001, 23 p. (in Russian).
12. Gidrostrojproekt. Tekhnicheskij otchet po polevym ispytaniyam gruntov svayami metodom staticheskikh vdavlivayushchikh i vydergivayushchikh nagruzok na stroitel'stve zdaniya mnogofunktsional'nogo naznacheniya po ul. Zhukovskogo, v rayone domov №16-24 v g. Dnepropetrovske. Ob 'ekt 351.03-0I [Technical report on field trials of soils by piles with static pinch and pull out loads on the construction of multi-purpose buildings on the street Zhukovskij, in the area of houses №16-24 in Dnepropetrovsk. Object 351.03-0I]. Dnepropetrovsk, 2015, 45 p. (in Russian).
13. Motornyj A.N. and Motornyj N.A. Sovremennye predstavleniya nesushchej sposobnosti zabivnykh svaj (po rezul'tatam pogruzheniya i rabote, svaj v grunte) [Modern ideas of bearing capacity of driving piles (as a result of immersion and work of piles in the ground)]. Visnyk Prydniprovskoi derzhavnoi akademii budivnitstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnipropetrovsk, 2014, no. 8, pp. 32-42. (in Russian).
14. Motomyj A.N. and Motomyj N.A. Obosnovanie raboty svaj v grunte i formirovanie nesushhej sposobnosti svaj v processe ee pogruzhenija i jekspluatacii [A validation of piles work in the soil and the formation of the bearing capacity of piles in the process of immersion and operation]. Theoretical foundations of civil engineering: Polish-Ukrainian Transactions (conference), May, 2013, Warsaw, vol. 21, pp. 501-508. (in Russian).
15. Motornyj A.N. and Motornyj N.A. Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie osnovaniya svajnykh fundamentov na lessovykh prosadochnykh gruntakh pri zamachivanii prosadochnoj tolshchi snizu vverkh (podtoplenie territorii) [Stress and strain state of the base of pile foundations on loess subsiding soils soaking subsidence column from the bottom up (areas flooding)]. Visnyk Prydniprovskoi derzhavnoi akademii budivnitstva ta arkhitekturi [Bulletin of Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnipropetrovsk, 2014, no. 2, pp. 20-29. (in Russian).
Рецензент: д-р т. н., проф. Седш В. Л.
Надшшла до редколегп: 17.07.2016 р. Прийнята до друку: 19.07.2016 р.
