CC BY
234
УЕБТЫНС
мвви
УДК 699.841 + 624.131
Р.А. Усманов
ФГБОУВПО «СПбГАСУ»
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УПЛОТНЕННЫХ ГРУНТОВЫХ ПОДУШЕК НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ
Рассмотрены возможности расширения области применения уплотненных грунтовых подушек в практике промышленного и гражданского строительства. Приведен анализ результатов экспериментально-теоретических исследований высокоуплотненных, а также армированных высокопрочными геосинтетическими материалами грунтовых подушек в условиях слабых и сильносжимаемых грунтов.
Ключевые слова: слабые грунты, искусственные основания, уплотненная грунтовая подушка, высокоуплотненная подушка, армированная уплотненная грунтовая подушка, армирующие элементы, высокопрочные геосинтетические элементы.
В условиях слабых и сильносжимаемых грунтов широко используются уплотненные подушки из песчаного материала. Относительно высокой прочностью характеризуются гравийно-галечниковые и щебеночные материалы, однако дефицит и высокая стоимость во многих регионах ограничивает область их применения.
В последние годы наблюдается значительное сокращение объемов использования уплотненных грунтовых подушек в практике промышленного и гражданского строительства. Это отчасти можно объяснить несовершенством существующих методов расчета, которые зачастую дают завышенные значения размеров уплотненных подушек (ширины и толщины) и, как следствие, приводят к существенному возрастанию их стоимости. Так, по результатам сравнительных расчетов, размеры подушек могут составлять — ширина Ь = 3,5...6,0Ь^, высота Нп = 1,7...3^. (Ь — ширина фундамента). Следует отметить, что существующие методы расчета не учитывают прочностные и деформационные характеристики материала уплотненных подушек при назначении их размеров и особенности их работы под нагрузкой.
Исследования по влиянию прочностных и деформационных характеристик верхнего более прочного слоя [1—4] на особенности работы искусственных (двухслойных) оснований указывают на возможность уменьшения размеров уплотненных грунтовых подушек, устраиваемых на слабых и сильносжимае-мых грунтах. В этом направлении наиболее эффективными и перспективными являются:
устройство высокоуплотненных грунтовых подушек (с плотностью уплотненного сухого грунта в их теле р^ > 2,0 т/м3 и коэффициентом уплотнения —
k > 1,0);
сот 7 ''
устройство уплотненных грунтовых подушек, армированных высокопрочными армирующими элементами (в виде геотканей, георешеток, геосеток и др.).
Ниже приведен анализ комплексных экспериментальных и теоретических исследований искусственных оснований с устройством высокоуплотненных и
ВЕСТНИК с(оп,-
5/2013
армированных уплотненных грунтовых подушек в условиях слабых грунтов, которые позволят расширить область их применения.
1. Устройство высокоуплотненных грунтовых подушек. Исследования ряда авторов показывают [2—5], что для неоднородных (двухслойных) оснований со слабым подстилающим слоем, с увеличением соотношения модулей деформации составных слоев напряжения на их контакте уменьшаются и с целью уменьшения толщины верхнего несущего слоя рекомендуется максимально уплотнять их. В то же время, ограниченное количество исследований не позволяет разработать требования по устройству и проектированию уплотненных грунтовых подушек на слабых грунтах, с высокими значениями плотности сухого грунта в их теле.
Для выявления эффективности применения высокоуплотненных грунтовых подушек в условиях слабых грунтов представляют интерес результаты натурных (полевых) крупномасштабных экспериментальных исследований [6], в задачу которых входили:
устройство уплотненных грунтовых подушек из различных материалов на слабых водонасыщенных грунтах с получением максимально возможного значения плотности сухого грунта р^ в их теле;
исследование напряженно-деформированного состояния высокоуплотненных подушек при статических и сейсмических воздействиях, определение их оптимальной толщины и ширины.
Натурные (полевые) экспериментальные исследования были проведены на площадке, сложенной большой толщей (более 15 м) слабых водонасыщенных суглинков со следующими показателями: Sr = 0,98; I > 0,7; E = 2,0...4,0 МПа. Уплотненные подушки были устроены с использованием гравия с примесью галечника, среднезернистого песка и суглинка, путем послойной отсыпки материала толщиной не более 30 см, с последующим уплотнением до получения максимального значения плотности сухого грунта рй , которая составила: для гравийно-галечниковых подушек — рйтах = 2,18.2,35 т/м3; для песчаных подушек — Рйтах = 2,18.2,26 т/м3; для подушек из суглинка — Рйтах = 1,73 т/м3.
Исследования высокоуплотненных грунтовых подушек на статические воздействия были проведены по стандартной методике (ГОСТ 20276—99), одновременным загружением через металлическую платформу двух круглых жестких металлических штампов площадью А = 1,0 м2 (диаметр штампа й = = 1,13 м), установленных на расстоянии не менее 5йш друг от друга, в каждой серии испытаний.
Для сравнения результатов экспериментов, штампы также были установлены непосредственно на кровлю слабого слоя грунта (оп. 1), в которых измерялись общие и послойные деформации грунтов по глубине основания специальными глубинными марками, установленными через каждые 0,5й до глубины к = 2,0й . Значение расчетного сопротивления грунта слабого слоя основания составило Rz = 90.100 кПа, а активная зона (сжимаемая толща) основания достигла глубины Нсж = 2,0йш. При этом на глубине 1,0йш было зафиксировано около 90 %, а на глубине 0,5йш — более 60 % общих деформаций основания. Полученные результаты свидетельствуют, что толщину высокоуплотненных подушек рекомендуется назначать в пределах кп = 0,75.. .1,0^, где bf — ширина фундамента.
Для искусственных оснований с устройством высокоуплотненных подушек при всех ступенях загружения зависимость между деформациями и нагрузкой р имеет явно выраженный линейный характер (рис. 1), даже при удельной нагрузке по подошве штампов рП = 500 кПа.
Рис. 1. Зависимость осадки штампов от нагрузки для искусственных оснований:
1 — слабое основание; 2, 3, 4 — подушки из гравийно-галечникового материала; 5 — подушка из песчаного материала; 6 — подушка из суглинка
Устройство высокоуплотненных грунтовых подушек на слабых грунтах позволяет повысить несущую способность искусственного основания в 4...5 раз (Я > 500 кПа) и значительно уменьшить их деформации, что связано с их высокой жесткостью и распределительной способностью. В проведенных испытаниях появление трещин или разрывов в теле подушек при загружении штампов не установлено.
Данные табл. 1 указывают на существенное влияние вида материала грунтовой подушки на несущую способность и деформируемость искусственного основания. Так, для гравийно-галечниковой подушки толщиной Н = 0,5 м (опыт 2) и песчаной толщиной Н = 1,0 м (опыт 5), значения расчетного сопротивления R и приведенного модуля деформации Е практически идентичны, т.е. применение гравийно-галечникового материала позволяет в 2 раза уменьшить толщину подушки по сравнению с песчаным. Увеличение толщины (количества слоев) гравийно-галечниковой подушки (опыты 2 и 4) способствует увеличению значения приведенного модуля деформации искусственного основания почти в 2 раза.
Табл. 1. Результаты статических испытаний искусственных оснований штампами
№ опытов Материал подушки Толщина подушки h , м Среднее давление р , кПа г и' Осадка штампа S, мм Расчетное сопротивление R, кПа Модуль деформации Е, МПа
1 — 0,0 100 24 90...100 3.4
2 Гравий с примесью галечника 0,5 500 9,6 500 45
3 Гравий с примесью галечника 0,75 500 6,5 500 63
Окончание табл.
№ опытов Материал подушки Толщина подушки к , м Среднее давление р , кПа г и' Осадка штампа S, мм Расчетное сопротивление Я, кПа Модуль деформации Е, МПа
4 Гравий с примесью галечника 1,0 500 4,9 500 80
5 Песок средней крупности 1,0 500 9,8 500 41
6 Суглинок тяжелый 1,0 500 14.9 400 27
Примечание. Для пп. 2—6 приведены значения приведенного модуля деформации искусственного основания, представляющие осредненное значение для составных слоев грунтов.
При испытаниях на сейсмические (сейсмовзрывные) воздействия, среднее давление по подошве штампов на слабых грунтах (опыт 1) со ставила рп = 80 кПа, а для искусственного основания с устройством высокоуплотненной гравийно-галечниковой подушки толщиной к = 0,75 м (опыт 3) — р = 480 кПа. Имитация сейсмического воздействия была осуществлена с помощью короткозамедлен-ных камуфлетных взрывов зарядов взрывчатых веществ (ВВ), установленных в специальных взрывных колоннах на определенном расстоянии и глубине от испытываемого участка.
При сейсмовзрывных воздействиях интенсивностью 9 баллов и продолжительностью более 1,5 мин осадки штампов на слабых грунтах непрерывно возрастали и произошла потеря их устойчивости, а максимальный прирост осадок штампов на искусственном основании составил всего 7 % от статических (рис. 2). Полученные результаты также свидетельствуют об эффективности устройства высокоуплотненных грунтовых подушек на слабых водонасыщенных грунтах в условиях высокой сейсмической активности площадок строительства.
Для условий проведенных экспериментальных исследований также были определены размеры уплотненной грунтовой подушки по требованиям действующих норм [7]. При этом высота уплотненной подушки составила к = 2,5 м, а ее ширина—Ь = 6,0 м, т.е. устройство высокоуплотненных гравийно-галечниковых и песчаных
подушек позволяют уменьшить их
, ч ~ - Рис. 2. Результаты испытания штам-
толщину (высоту) в 2.„3 раза, а ши- пов на статические и сейсмовзрывные воз-
рину — в 1,5 раза по сравнению с су- действия: Seq — осадки штампов от сейсми-
ществующими методами. ческих воздействий; Ss — тоже, от статических
нагрузок
Анализ результатов исследований показывает, что высокоуплотненные гравийно-галечниковые и песчаные подушки, обладая высокой жесткостью, позволяют распределить нагрузку от фундаментов на значительную площадь и существенно снизить величину давления о на уровне кровли грунта слабого слоя. Так, в условиях проведенных экспериментов значение давления на кровлю слабого слоя основания составляет о^ + ор ~ 40.50 кПа, что существенно меньше значения расчетного сопротивления грунта слабого слоя = = 90.100 кПа) и приблизительно равно структурной прочности грунта слабого слоя о + о = р . В этих условиях грунты слабого слоя основания будут
2ё гР стр ^ I ^ ^ ^^
работать только в фазе уплотнения и их общая осадка будет незначительной, что и подтверждается результатами всех проведенных штамповых испытаний. При назначении ширины высокоуплотненных подушек соответствующим подбором ее величины можно регулировать величину давления огр от сооружения на кровлю слабого слоя основания и обеспечить надежную работу искусственного основания по соответствующим предельным состояниям.
На основании результатов исследований и опыта проектирования ширину высокоуплотненной гравийно-галечниковой и песчаной подушек на уровне кровли грунта слабого слоя рекомендуется назначать из условия при сейсмичности:
7 баллов: о + о < 0^ ;
гр zg 1
8 баллов: о + о < 0^ ; (1)
гр zg ' гу 47
9 баллов: о + о < 0,6R ,
гр гg ' г'
где огр — напряжение на уровне кровли слабого слоя основания от веса сооружения, кПа; о^ — то же, от веса подушки и вышележащих грунтов, кПа; Rг — расчетное сопротивление грунта слабого слоя основания, кПа, определяемое по результатам штамповых испытаний площадью не менее А = 0,5 м2.
При этом ширину высокоуплотненных грунтовых подушек предлагается назначать по упрощенной формуле
ъп = ЪК (2)
где Ъп — ширина проектируемой подушки, м; Ъ^ — ширина (диаметр) фундамента, м; К — коэффициент, определяемый из графиков на рис. 3, где по оси абсцисс отложено отношение R : R Ш и R — соответственно расчетное со-
п г 4 п г Г
противление грунта подушки и слабого слоя, кПа).
Значение коэффициента К определяется ординатой точки пересечения соответствующей кривой (в диапазоне давлений ор = 0,5.. .1,0Rг) с вертикальной прямой, проведенной через точку на оси абсцисс, соответствующей отношению R : R .
пг
Высоту (толщину) высокоуплотненных грунтовых подушек рекомендуются назначать по следующим формулам:
для подушки из суглинка (при а = 45°, р^сот > 1,7 т / м3)
Нп = (Ъп - Ъ ) / 2; СОт (3)
для песчаной подушки (при а = 50°, р^сот > 2,2 т / м3)
Нп = (Ъп - Ър /2,4; СОт (4)
для гравийно-галечниковой подушки (при а = 55°, р^сот > 2,2 т / м3)
Нп = (Ъп - Ър /2,8. СОт (5)
Рис. 3. График для определения ширины песчаной и гравийно-галечниковой подушки на слабых грунтах: а — для круглых, квадратных и прямоугольных фундаментов; б — для ленточных фундаментов; 1 — при аг = 2 — при а < 0^г; 3 — при а2 < 4 — при а < 0^ ; 5 — при а < 0^ ; 6 — при а < 0^
А 2р 7 2 2р ^ 2^ 2р ^ 2
2. Устройство уплотненных армированных подушек. Материал уплотненной подушки относительно хорошо работает на сжатие и сдвиг, но не воспринимает растягивающие усилия. Введение армирующих элементов позволяет значительно повысить устойчивость материала подушки к силам растяжения по направлению их укладки. Для этих целей наиболее эффективным является использование высокопрочных геосинтетических материалов (ВГМ), которые обладают высокой прочностью, устойчивостью к низким температурам и агрессивным средам, неподверженностью коррозии и гниению, низкой ползучестью (старение). Эти материалы изготавливаются как в самой России, так и зарубежом в виде плоских геосеток, объемных сотовых георешеток, плоских геотканей и др. [8—10].
Имеются примеры использования уплотненных грунтовых подушек из различных материалов, армированных ВГМ, в качестве искусственных оснований под фундаментами промышленных и гражданских зданий и сооружений. Однако в настоящее время область их применения в РФ и странах СНГ неоправданно ограничена, что связано с отсутствием опыта применения и соответствующих исследований по устройству и проектированию армированных грунтовых подушек в сложных инженерно-геологических условиях.
По результатам исследований сотрудников кафедры геотехники СПбГАСУ выработаны предложения по проектированию и расчету уплотненных армированных грунтовых подушек на слабых грунтах. При этом с использованием аналитических и численных методов расчета были рассмотрены особенности развития напряжений и деформаций по глубине искусственного основания и установлено, что в зависимости от значения действующей нагрузки (р = = 200.500 кПа), ширина уплотненной армированной подушки на уровне кровли слабого слоя грунта может приниматься Ьп = 3.. .4^, а ее толщина — Нп > 0,75.. .1,0^, где Ь^ — ширина фундамента. Минимальная толщина армированной подушки должна составлять Нп > 1,0 м.
Следует отметить, что ширину и высоту уплотненной армированной ВГМ подушки на уровне кровли грунта слабого слоя также можно назначать так же, как для высокоуплотненной грунтовой подушки (формулы (1)—(5), см. рис. 3).
Уплотненные армированные грунтовые подушки следует устраивать из гравийно-галечниковых, песчано-гравийно-галечниковых и песчаных материалов. При этом значение плотности уплотненного сухого грунта в теле подушки должно составлять р^сот > 1,80 т/м3 (ксот > 0,95), при котором уплотненная грунтовая подушка будет обладать достаточно высокими значениями жесткости и модуля деформации. Значительное увеличение сопротивления песчаной подушки касательным (растягивающим) усилиям достигается введением в ее тело высокопрочных геосинтетических материалов. Размеры армирующих элементов в плане подбираются в соответствии с размерами уплотненной песчаной подушки с учетом угла наклона откоса траншеи или котлована.
Одним из важных вопросов является выбор зоны установки армирующих элементов в теле уплотненных грунтовых подушек. На основе анализа напряженно-деформированного состояния системы фундамент — армированная подушка — слабое основание аналитическими и численными методами были выявлены зоны (места) установки и количество армирующих элементов с учетом следующих положений:
при устройстве армированных грунтовых подушек непосредственно на кровле слабого слоя (рис. 4) количество армирующих элементов в теле подушки назначается не менее четырех и они должны устанавливаться на глубине от 0,1 до 0,96 от подошвы фундамента;
Рис. 4. Схема к определению размеров уплотненных подушек и установки армирующих элементов в условиях слабых грунтов: 1 — слабый грунт; 2 — песчаная подушка; 3 — армирующие элементы
при устройстве армированных грунтовых подушек в условиях неоднородных оснований (рис. 5) количество армирующих элементов в теле подушки назначается не менее трех и они должны устанавливаться на глубине от 0,1 до 0,56 от подошвы фундамента.
V b ил _, 14 и о о с 6
L
yS <V . ^ + Âr * -v . л, • ^ . л. ' ^ . -4-
Ъ — 3...4 b
---__!!-
Рис. 5. Схема к назначению размеров армированных подушек и установки армирующих элементов в их теле в условиях неоднородных оснований: 1 — слабый грунт; 2 — прочный грунт; 3 — песчаная подушка; 4 — армирующие элементы
Сравнение результатов вычислений показывает, что осадки искусственных оснований с устройством высокоуплотненных и армированных ВГМ подушек не представляется возможным определить существующими методами. В табл. 2 приведены результаты вычисления осадки ленточного фундамента шириной Ь^ = 1,2 м и круглого штампа й = 1,13 м с использованием метода послойного суммирования по СП 22.13330.2011 (при модуле деформации подушки Е1 = = 80 МПа, слабого слоя грунта Е2 = 4 МПа). Из-за отсутствия соответствующих материалов для сравнения были использованы результаты натурных экспериментальных исследований высокоуплотненных песчаных подушек (табл. 2, оп. 3 — = 9,8 мм), которые указывают на значительное расхождение между расчетными и фактическими значениями осадок.
Табл. 2. Результаты вычисления осадок фундаментов на уплотненных армированных (числитель) и высокоуплотненных (знаменатель) грунтовых подушках
№ пп Методы вычисления осадок фундаментов
Основные показатели послойного суммирования инженерный Plaxis
1 2 3 4 5
1 Среднее давление рп, кПа 460 460 460
2 Модуль деформации Е, МПа Е1 = 80; Е2 = 4,0 Е = 80 пр Е = 100.150 пр
3 Сжимаемая толща Н , м 9,6 / 5,2 6,72 / 3,5 —
4 Расчетная осадка Б см 15,0 / 60 0,90 / 0,97 0,8 / 1,13
5 Фактическая осадка Бф, см 0,98 0,98 0,98
6 Отношение 5 / р ф 15,3 / 62 0,92 / 1,0 0,82 / 1,15
С учетом этого был разработан и предложен для практического использования инженерный метод расчета осадок, который рекомендуется использовать при соотношениях модулей деформации составных слоев искусственного основания Е1 /Е2 > 20 (Е1 — модуль деформации грунта подушки, МПа; Е2 — то же слабого слоя грунта, МПа). При этом была принята расчетная схема метода послойного суммирования по СП 22.13330.2011, в которой искусственное (двухслойное) основание рассматривается как однородное и линейно деформируемое, а глубина сжимаемой толщи определяется из условия ор = 0,2аг^. При расчете осадок элементарных слоев следует использовать значение приведенного модуля деформации грунтов Епр, который представляет собой осредненное значение модуля деформации всех составляющих слоев искусственного основания и его значение рекомендуется определить по результатам статических испытаний штампами или фрагментами фундаментов. В случае их отсутствия рекомендуется пользоваться значениями, приведенными в табл. 3.
С использованием этого метода также были вычислены осадки ленточного фундамента и круглого штампа, результаты которых свидетельствуют о хорошем совпадении значений расчетных и замеренных осадок (см. табл. 2).
Осадки фундамента и штампа также были вычислены численными методами с использованием программного комплекса Plaxis (версия 7.2) [11] в
условиях плоской задачи для схемы, приведенной на рис. 3, с применением упруго-пластической модели Кулона — Мора. В расчетах значение модуля деформации подушки принималась Е1 = 80 МПа, а слабого слоя — Е2 = 4,0 МПа. При указанных значениях модулей деформации программа не сработала, т.е. происходил разрыв сетки треугольных конечных элементов и в дальнейших расчетах неоднородное (двухслойное) основание было заменено на однородное линейно-деформируемое с приведенным модулем деформации грунтов Епр = 100.150 МПа (см. табл. 3). Результаты вычислений свидетельствуют о хорошем совпадении значений расчетных и замеренных осадок и возможности применения этой программы (см. табл. 2).
Табл. 3. Физико-механические характеристики уплотненных армированных (числитель) и высокоуплотненных (знаменатель) грунтовых подушек
№№ п/п Тип грунтовой подушки Толщина Рекомендуемые характеристики
подушки к , м Y> кН/м3 кН/м3 R, кПа Ф, град. с, кПа E , пр' МПа
1 2 3 5 6 7 8 9 10
1 Гравийно-галечниковая 1,0 22,0 24,0 >18,0 22,0 500 50_ 55 50 30 150 120
2 Песчано-гравийная 1,0 22,0 24,0 >18,0 22,0 500 50 55 50 30 120 100
3 Песчаная 1,0 22,0 24,0 >18,0 22,0 500 50 50 50 30 100 80
Выводы. 1. Существующие методы при назначении размеров уплотненных грунтовых подушек не учитывают прочностных и деформационных характеристик материала подушки, что зачастую приводит к завышению ее размеров. При этом в зависимости от величины нагрузки, ширина подушки может составлять Ьп = 3,5.. ,6,0Ьу (Ьу — ширина фундамента), а ее высота — кп = 1,7.. ,3Ьу
2. Устройство высокоуплотненных (р^сот > 2,0 т/м3, kcom > 1,0) и армированных ВГМ грунтовых подушек на слабых грунтах является эффективными методами устройства искусственных оснований, использование которого позволяет в 1,5.2,5 раза уменьшить толщину подушки по сравнению с традиционным методом, значительно повысить несущую способность (более 4 раз), снизить деформируемость основания и уменьшить размеры проектируемых фундаментов.
3. Анализ результатов исследований по вычислению осадок фундаментов на искусственных основаниях из высокоуплотненных и армированных подушек на слабых грунтах показывает, что их осадки не представляется возможным определить ни одним из существующих методов. Для практического применения были разработаны и предложены инженерные и численные методы расчета осадок фундаментов на искусственных основаниях.
4. Проведенные исследования позволяют разработать рекомендации по устройству и проектированию фундаментов на искусственных основаниях из высокоуплотненных и армированных грунтовых подушек в условиях слабых грунтов, что значительно расширит область их применения.
ВЕСТНИК с(оп,-
5/2013
Библиографический список
1. Holts W.G., HilfI.W. Settlement of soil foundation due to saturation. Proc. of the 5-th International Conference an Soil Mechanics and Foundation Engineering. Paris, 1961.
2. Бирюля А.К. Механические свойства слоев уплотненного грунта и их исследование в многослойных дорожных одеждах // Сб. тр. ХАДИ. Харьков, 1963. N° 30. С. 56—59.
3. Работников А.И., Кованев Б.М. О формировании зоны деформаций в двухслойном основании // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1970. № 1. С. 12—14.
4. Тугаенко Ю.Ф., Б.А. Хуторянский. Некоторые результаты полевых исследований деформаций в многослойных основаниях фундаментов // Основания, фундаменты и механика грунтов : Материалы 111 Всесоюзного совещания. Киев, 1971. С. 64—69.
5. Усманов Р.А. Устройство фундаментов на неоднородных основаниях, подстилаемых слабыми водонасыщенными лессовыми грунтами // Вестник гражданских инженеров. 2008. № 2(12). С. 56—61.
6. Усманов Р.А. Слабые водонасыщенные лессовые грунты как основания зданий и сооружений в условиях Республики Таджикистан : монография. СПб. : Изд-во СПбГАСУ 2009. 211 с.
7. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений / Актуализированная редакция СНиП 2.02.01—83*. М., 2011.
8. Septieme Conference Internationale Sur les Geosynthetiques: Abstracts. Nicca, 2002.
9. Geosynthedcs: Applications, Design and Constroction. EuroGeo 1 De Groot, Den Hoedt & Termaat (eds). Rotterdam: Balkema, 1996, 1066 p.
10. Пономарев А.Б., Сосновских Л.В. Риски и проблемы применения геосинтетических материалов в строительстве // Научно-практические и теоретические проблемы геотехники : межвуз. тематический сб. тр. СПб. : СПбГАСУ, 2007. С. 132—138.
11. Руководство пользователя ПК Plaxis — версия 7.2. // НИП Информатика. 2008.
Поступила в редакцию в марте 2013 г.
Об авторе: Усманов Рустам Алимджанович — доктор технических наук, доцент, профессор кафедры геотехники, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» (ФГБОУ ВПО «СПбГАСУ»),
190005, г. Санкт-Петербург, ул. 2-я Красноармейская, д. 4, 8(812)316-01-43, [email protected].
Для цитирования: Усманов Р. А. Повышение эффективности применения уплотненных грунтовых подушек на слабых грунтах // Вестник МГСУ 2013. № 5. С. 69—79.
R.A. Usmanov
IMPROVEMENT OF EFFICIENCY OF APPLICATION OF CONDENSED SOIL CUSHIONS
TO LOOSE SOILS
In the civil engineering practice, construction operations in loose and high compressibility soils require the application of compressed sand cushions. Recently, there has been a substantial decline in the use of compacted ground beddings in the practice of industrial and civil engineering. This can be partly explained by the weaknesses of the existing calculation methods that may often generate higher values of the size of compacted cushions (width and thickness) and, consequently, cause a substantial increase in their cost. It is noteworthy that the existing methods of calculation do not take account of strength and deformation characteristics of the cushion material in the course of identification of the cushion size and their operating bearing capacity.
However, the studies implemented by different authors suggest the possibility of reducing the size of compacted soil cushions applied to loose and high compressibility soils. Therefore, the most effective are the pads reinforced by high-strength reinforcing elements (as geo-textile, geo-grids, etc.).
The author elaborates on the possible methods of expanding the scope of compacted ground bedding in the practice of industrial and civil construction. The analysis of the findings of experimental and theoretical studies of compacted and reinforced soil bedding in loose soils is performed
Key words: loose soil, artificial bedding, soil cushion, condensed soil cusion, reinforcing elements, high-strength geosynthetic elements.
References
1. Holts W.G., Hilf I.W. Settlement of Soil Foundation Due to Saturation. Proc. of the 5th International Conference an Soil Mechanics and Foundation Engineering. Paris, 1961.
2. Biryulya A.K. Mekhanicheskie svoystva sloev uplotnennogo grunta i ikh issledovanie v mnogosloynykh dorozhnykh odezhdakh [Mechanic Properties of Layers of Compacted Soil and Their Study in Multi-layered Road Dressings]. Sb. tr. KhADI [Collected works of Kharkov Institute of Road Engieering]. Khar'kov, 1963, no. 30, pp. 56—59.
3. Rabotnikov A.I., Kovanev B.M. O formirovanii zony deformatsiy v dvukhsloynom os-novanii [Formation of Zone of Deformation in a Double-layer Bedding]. Osnovaniya, funda-menty i mekhanika gruntov [Beddings, Foundations and Soil Mechanics]. 1970, no. 1, pp. 12—14.
4. Tugaenko Yu.F., B.A. Khutoryanskiy. Nekotorye rezul'taty polevykh issledovaniy de-formatsiy v mnogosloynykh osnovaniyakh fundamentov [Particular Findings of Field Tests of Deformations of Multi-layered Beddings of Foundations]. Osnovaniya, fundamenty i me-khanika gruntov [Beddings, Foundations and Soil Mechanics]. Materialy 111 Vsesoyuznogo soveshchaniya [Works of the 111th All-Soviet Congress]. Kiev, 1971, pp. 64—69.
5. Usmanov R.A. Ustroystvo fundamentov na neodnorodnykh osnovaniyakh, podsti-laemykh slabymi vodonasyshchennymi lessovymi gruntami [Construction of Foundations on Heterogeneous Beddings Based on Loose Water-saturated Loesssial Soils]. Vestnik grazh-danskikh inzhenerov [Bulletin of Civil Engineers]. 2008. № 2(12). S. 56—61.
6. Usmanov R.A. Slabye vodonasyshchennye lessovye grunty kak osnovaniya zdaniy i sooruzheniy v usloviyakh Respubliki Tadzhikistan [Loose Water-saturated Soils as Beddings of Buildings and Structures in the Environment of Tajikistan]. St.Petersburg, SPbGASU Publ., 2009, 211 s.
7. SP 22.13330.2011. Osnovaniya zdaniy i sooruzheniy. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 2.02.01—83*. [Collection of Rules 22.13330.2011. Beddings of Buildings and Structures. Updated Version of Construction Norms and Regulations 2.02.01—83]. Moscow, 2011.
8. Septieme Conference Internationale Sur les Geosynthetiques. Abstracts. Nicca, 2002.
9. De Groot, Den Hoedt, Termaat. Geosynthedcs: Applications, Design and Constroction. EuroGeo 1 (eds). Rotterdam, Balkema, 1996, 1066 p.
10. Ponomarev A.B., Sosnovskikh L.V. Riski i problemy primeneniya geosinteticheskikh materialov v stroitel'stve [Risks and Problems of Application of Geosynthetic Materials in Construction Works]. Nauchno-prakticheskie i teoreticheskie problemy geotekhniki. mezhvuz. tematicheskiy sb. tr. [Problems of Research, Application and Theory of Geotechnics. Inter-university thematic collection of works]. St.Petersburg, SPbGASU Publ., 2007, pp. 132—138.
11. Rukovodstvo pol'zovatelya PK Plaxis — versiya 7.2. [User Manual. Plaxis Software. Version 7.2.] NIP Informatika publ. 2008.
About the author: Usmanov Rustam Alimdzhanovich — Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor, Department of Geotechnics, St.Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering (SPbGASU), 4 2nd Krasnoarmeyskaya St., St. Petersburg, 190005, Russian Federation; +7 (812) 316-01-43; rustamusmanov54@ yandex.ru.
For citation: Usmanov R.A. Povyshenie effektivnosti primeneniya uplotnennykh grun-tovykh podushek na slabykh gruntakh [Improvement of Efficiency of Application of Condensed Soil Cushions to Loose Soils]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 5, pp. 69—79.
