CC BY
23Список использованных источников
1. ДБН В.2.1-10-2009. Змша № 1. Основи та фундаменти споруд. Основш положення проектування. - Взамен СНИП 2.02.03-85; Введ. 01.07.2011. - К.:Мшрегюнбуд Укрши, 2011
2. Знаменский В.В. Инженерный метод расчета горизонтально нагруженных групп свай. Учебное пособие для вузов.-М.: АСВ, 2000. - 128 с., с илл.
3. 1нженерна геолопя. Мехашка грунтсв, основи i фундаменти» (видання друге, перероблене i доповнене) / М.Л. Зоценко, В.1. Коваленко, А.В. Яковлев, О.О. Петраков, В.Б. Швець, О.В. Школа, С.В. Бща, Ю.Л. Винников. - Полтава: ВАТ «Видавництво «Полтава», 2004. - 568 с.
4. Мангушев Р.А., Ершов А.В., Осокин А.И. Современные свайные технологии: Учебное пособие.- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: АСВ, 2010. - 240 с.
5. Рекомендации по применению буроинъекционных свай./ НИИОСП им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1984. - 28 с.
6. Сваи и свайные фундаменты (справочное пособие). Н. С. Метелюк, Г. Ф. Шишко, А. Б. Соловьева, В. В. Грузинцев. - Киев: Буд1вельник, 1977. - 256 с
7. Тугаенко Ю.Ф. Процессы деформирования грунтов в основаниях фундаментов, свай и свайных фундаментов. - О.: Астропринт, 2008. - 216с.
8. Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов. -М.: Стройиздат, 1985 - 204 с. с ил.
УДК 502(477.75):624.131.23
УРАВНЕНИЯ РЕГРЕССИИ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЁССОВЫХ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ РАВНИННОГО КРЫМА
Сухорученко С.К., инженер-геолог I категории
Частное предприятие «Институт «КРЫМГИИНТИЗ»
В статье рассматриваются особенности корреляционной зависимости прочностных характеристик от физических свойств просадочных лёссовых грунтов Равнинного Крыма и их изменение под влиянием хозяйственной деятельности человека. Приведены регрессионные уравнения зависимости удельного сцепления от плотности грунта и угла внутреннего трения от естественной влажности. Лёсс, просадочные грунты, физические характеристики, удельное сцепление, угол внутреннего трения, регрессионные уравнения, Равнинный Крым.
Введение и анализ состояния вопроса
Модель состояния грунта показывает наиболее существенные свойства объекта исследования, а второстепенные игнорируются, поэтому любые модели состояния природного объекта приблизительны [1], но составление таких моделей в виде регрессионных уравнений являются наиболее эффективной формой обобщения физико-механических свойств грунтов [2].
Лёссовый грунт - континентальный пылевато-глинистый грунт разного происхождения, который содержит более 50% пылеватых частиц и имеет свойственные только ему признаки, при этом его разновидности обладают или утратили свойствами проседания [2].
Лёссовые грунты Равнинного Крыма это первые от поверхности отложения, после почвы, на которых осуществляется и преобладает хозяйственная деятельность человека в Равнинном Крыму, поэтому к данным грунтам должно быть повышенное внимание при изучении их состояния и инженерно-геологических свойств. Лёссы Равнинного Крыма, стратиграфически принадлежать всем отделам четвертичной системы, генетически - к эолово-делювиальным отложениям, их мощность колеблется от 3 до 50м. На формирование лёссовых пород Равнинного Крыма оказали влияние тектонические движения, миграция
морских бассейнов и особенности рельефа [3, 4]. Лёссовые породы занимают более 50% Крымского полуострова [4].
Для лёссовых отложений Украины установлена корреляционная зависимость между прочностными характеристиками и физическими характеристиками такими, как плотность грунта и влажность на границе текучести [2].
Актуальность создания регрессионных уравнений прочностных характеристик лёссовых грунтов Равнинного Крыма, для природных (ПК) и природно-технических комплексов (ПТК) заключается в оперативном прогнозировании возможных изменений состояния лёссов при взаимном влиянии грунтового массива и инженерных объектов. Это позволяет повысить эффективность при инженерно-геологических и проектно-изыскательских работах. Необходимость составления двух различных таблиц прочностных характеристик для ПК и ПТК, заключается в участившихся разрушениях сооружений и зданий, после их 10-20летней эксплуатации, которые объяснить, заложенными при проектировании характеристиками невозможно. Составление раздельных таблиц для ПК и ПТК лёссовых грунтов Равнинного Крыма предложено впервые.
Цель, задачи, объект, предмет и методика исследования
Цель работы - оценка изменения прочностного состояния просадочных лёссовых отложений Равнинного Крыма при помощи регрессионных уравнений.
Задачи исследования:
- установления коэффициентов корреляции между прочностными характеристиками и их физических характеристиками для ПК и ПТК;
- составление регрессионных уравнений зависимостей между удельным сцеплением, углом внутреннего трения и их физическими характеристиками для ПК и ПТК.
Объектом исследования служат лёссовые суглинки и глины Равнинного Крыма.
Предмет исследования - изменение удельного сцепления, угла внутреннего трения просадочных лёссовых отложений от их физических характеристик при хозяйственной деятельности человека.
Изучение изменения геологической среды проводились на основе инженерно-геологических и лабораторных методов применяемых в Украине, корреляционного анализа и математических методов.
Результаты исследований
Для Равнинного Крыма среди лёссовых отложений преобладают суглинки (63%) от общего количества определений (5290), оставшаяся часть - это глины. Супеси в лёссах Равнинного Крыма практически отсутствуют (всего 19 определений из 5309), поэтому они, в данной статье, не рассматриваются, из-за недостаточного количества определений.
Определения прочностных показателей производилось по результатам консолидированного сдвига для этих грунтов. Для оценки тесноты связи между удельным сцеплением, углом внутреннего трения и их физическими характеристиками использовано 397 парных определений из ПК и 509 - из ПТК при помощи коэффициента корреляции (табл. 1).
Удельное сцепление в ПК образует корреляционную связь с плотностью грунта (глины и суглинки) и с естественной влажностью, влажностью на границе текучести и раскатывания (глины), а угол внутреннего трения с естественной влажностью (глины и суглинки).
Удельное сцепление и угол внутреннего трения в ПТК обладают меньшими значениями коэффициента корреляции и это притом, что количество парных определений на 22% больше, чем из ПК. Данное обстоятельство не говорит о том, что между прочностными характеристиками нет связей с их физическими характеристиками, здесь можно говорить только о наличие неизвестных переменных факторов, которые влияют на эти связи. Поэтому рассмотрение лёссовых грунтов из ПТК рассматриваются по схеме предложенной для этих грунтов из ПК.
Для создания таблиц значений удельного сцепления и угла внутреннего трения были определены крайние значения естественной влажности и плотности грунта в ПК и ПТК (табл. 2). Для удельного сцепления составлены уравнения регрессии от плотности грунта (табл. 3), а для угла внутреннего трения - естественной влажности (табл. 4).
Выбранные физические характеристики отражают более точный прогностический результат прочностных характеристик, в отличие от ДБН В.2.1-10-2009 [5], где значения прочностных характеристик для четвертичных грунтов подбираются в зависимости от коэффициента пористости.
Таблица 1
Оценка корреляционной связи между прочностными показателями лёссовых отложений Равнинного Крыма и их физическими характеристиками при помощи
коэффициента корреляции
Прочностные характеристики Физические характеристики П К ПТК
глины суглинки глины суглинки
Удельное сцепление Естественная влажность, д.е. 0,368 0,298 0,006 0,060
Влажность на границе текучести, д.е. 0,459 0,204 0,115 0,019
Влажность на границе раскатывания, д. е. 0,458 0,060 -0,038 0,068
Число пластичности, б. р. 0,153 0,079 0,195 -0,042
Показатель текучести, б.р. 0,030 0,162 -0,035 0,037
Плотность грунта, г/см 0,329 0,398 0,323 0,219
Плотность сухого грунта, г/см3 0,177 0,260 0,320 0,203
Плотность частичек грунта, г/см 0,224 0,094 0,042 -0,032
Коэффициент пористости, б.р. -0,133 -0,266 -0,292 -0,185
Пористость, % -0,153 -0,251 -0,254 -0,204
Коэффициент водонасыщения, б.р. 0,002 -0,022 -0,043 -0,006
Угол внутреннего трения Естественная влажность, д.е. -0,518 -0,308 -0,205 -0,102
Влажность на границе текучести, д.е. -0,190 -0,077 0,011 0,088
Влажность на границе раскатывания, д. е. -0,234 -0,061 0,031 -0,030
Число пластичности, б. р. 0,021 -0,070 -0,083 0,139
Показатель текучести, б.р. -0,398 -0,263 -0,214 -0,079
Плотность грунта, г/см3 -0,168 -0,201 -0,044 -0,138
Плотность сухого грунта, г/см3 0,115 0,260 0,048 -0,083
Плотность частичек грунта, г/см3 -0,001 0,058 -0,013 0,004
Коэффициент пористости, б.р. -0,126 0,058 -0,051 0,113
Пористость, % -0,123 0,038 -0,021 0,107
Коэффициент водонасыщения, б.р. -0,040 0,104 -0,122 0,154
Таблица 2
Крайние значения естественной влажности и плотности грунта лёссовых отложений
'авнинного Крыма в ПК и ПТК
Физическая характеристика Наименование грунта Значение
минимальное максимальное
ПК ПТК ПК ПТК
Естественная влажность, д. е. Глина 0,093 0,115 0,310 0,354
Суглинок 0,056 0,070 0,294 0,326
Плотность грунта, г/см Глина 1,44 1,42 2,15 2,11
Суглинок 1,43 1,40 2,11 2,09
Таблица 3
Регрессионные уравнения, которые отражают зависимость между удельным сцеплением (С, кПа) и плотностью грунта (р, г/см ) лёссовых отложений Равнинного __Крыма в ПК и ПТК_
Состояние лёссовых отложений Показатель текучести, 1ь Наименование грунта
Глина Суглинок
Ненару шенные (для ПК) 1ь<0 С = 59,9*р-69,8 С = 37,5*р-43,5
0<1ь<0,25 С = 56,5*р-69,2 С = 37,6*р-30,3
0,25<1ь<0,5 С = 34,3*р-40,7 С = 26,8*р-32,4
0,5<1ь<0,75 С = 22,0*р-25,5 С = 24,0*р-32,2
Нарушенные техногенным влиянием (для ПТК) 1ь<0 С = 57,8*р-70,6 С = 34,5*р-40,8
0<1ь<0,25 С = 54,9*р-68,8 С = 30,5*р-38,2
0,25<1ь<0,5 С = 30,4*р-36,5 С = 25,5*р-32,8
0,5<1ь<0,75 С = 20,6*р-25,6 С = 15,9*р-20,7
Таблица 4
Регрессионные уравнения, которые отражают зависимость между углом внутреннего
трения (ф, градуса) и естественной влажностью д.е.) лёссовых отложений __Равнинного Крыма в ПК и ПТК_
Состояние лёссовых отложений Показатель текучести, 1ь Наименование грунта
Глина Суглинок
Ненару шенные (для ПК) 1ь<0 Ф= 28,7-55^ Ф= 33,1-45,8W
0<1ь<0,25 Ф= 28,0-59,6W Ф= 32,5-46,7W
0,25<1ь<0,5 Ф= 24,8-54,7W Ф= 29,8-47,9W
0,5<1ь<0,75 Ф= 18,6-38,8W Ф= 22,4-29,0W
Нарушенные техногенным влиянием (для ПТК) 1ь<0 Ф= 27,8-58,6W Ф= 32,8-60^
0<1ь<0,25 Ф= 24,0-50,Ш Ф= 31,8-65,2W
0,25<1ь<0,5 Ф= 20,9-45,5W Ф= 24,3-45,3W
0,5<1ь<0,75 Ф= 16,5-35,1W Ф= 20,2-37,8W
В табл. 5 и 6 приведены значения удельного сцепления (С) лёссовых суглинков и глин Равнинного Крыма соответственно от плотности грунта (р) для ПК и ПТК.
Таблица 5
Значения удельного сцепления (кПа) лёссовых суглинков Равнинного Крыма в зависимости от плотности грунта (г/см3)для ПК и ПТК
Состояние лёссовых отложений Показатель текучести, 1ь Плотность грунта, г/см3
2,2 2,1 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4
Ненарушенные (для ПК) 1ь<0 39 35 32 28 24 20 17 13 9
0<1ь<0,25 30 28 25 22 19 17 14 11 8
0,25<1ь<0,5 27 24 21 19 16 13 10 8 5
0,5<1ь<0,75 22 19 17 14 12 10 7 5 2
Нарушенные техногенным влиянием (для ПТК) 1ь<0 35 32 28 25 21 18 14 11 8
0<1ь<0,25 29 26 23 20 17 14 11 8 5
0,25<1ь<0,5 23 21 18 16 13 11 8 5 3
0,5<1ь<0,75 14 13 11 10 8 6 5 3 2
Таблица 6
Значения удельного сцепления (кПа) лёссовых глин Равнинного Крыма в _зависимости от плотности грунта (г/см3) для ПК и ПТК_
Состояние лёссовых отложений Показатель текучести, 1ь Плотность грунта, г/см3
2,2 2,1 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4
Ненарушенные (для ПК) 1ь<0 62 56 50 44 38 32 26 20 14
0<1ь<0,25 55 49 44 38 33 27 21 16 10
0,25<1ь<0,5 35 31 28 24 21 18 14 11 7
0,5<1ь<0,75 23 21 19 16 14 12 10 8 5
Нарушенные техногенным влиянием (для ПТК) 1ь<0 57 51 45 39 33 28 22 16 10
0<1ь<0,25 52 46 41 36 30 25 19 14 8
0,25<1ь<0,5 30 27 24 21 18 15 12 9 6
0,5<1ь<0,75 20 18 16 14 11 9 7 5 3
В табл. 7 и 8 приведены значения угла внутреннего трения (ф) лёссовых суглинков и глин Равнинного Крыма соответственно от естественной влажности для ПК и ПТК.
Таблица 7
Значения угла внутреннего трения (градусы) лёссовых суглинков Равнинного Крыма _в зависимости от естественной влажности (д.е.) для ПК и ПТК_
Состояние лёссовых отложений Показатель текучести, 1ь Естественная влажность, д.е.
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35
Ненарушенные (для ПК) 1ь<0 31 29 26 24 22 19 17
0<1ь<0,25 30 28 25 23 21 18 16
0,25<1ь<0,5 27 25 23 20 18 15 13
0,5<1ь<0,75 21 20 18 17 15 14 12
Нарушенные техногенным влиянием (для ПТК) 1ь<0 30 27 24 21 18 15 12
0<1ь<0,25 29 25 22 19 16 12 9
0,25<1ь<0,5 22 20 18 15 13 11 8
0,5<1ь<0,75 18 16 15 13 11 9 7
Таблица 8
Значения угла внутреннего трения (градусы) лёссовых глин Равнинного Крыма в зависимости от естественной влажности (д.е.) для ПК и ПТК
Состояние Показатель
Естественная влажность, д. е.
лёссовых текучести, 1ь
отложений 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35
Ненарушенные 1ь<0 26 23 20 18 15 12 9
(для ПК) 0<1ь<0,25 25 22 19 16 13 10 7
0,25<1ь<0,5 22 19 17 14 11 8 6
0,5<1ь<0,75 17 15 13 11 9 7 5
Нарушенные 1ь<0 25 22 19 16 13 10 7
техногенным 0<1ь<0,25 21 19 16 14 11 9 6
влиянием (для 0,25<1ь<0,5 19 16 14 12 10 7 5
ПТК) 0,5<1ь<0,75 15 13 11 9 8 6 4
Выводы
1. Среди лёссовых отложений Равнинного Крыма преобладают суглинки (63%), супесчаные отложения для этих отложений не свойственны и практически отсутствуют.
2. Достоверные связи между удельным сцеплением лёссовых глин и суглинков наблюдаются с плотностью грунта (коэффициент корреляции составил 0,219 - 0,398), а угла внутреннего трения (коэффициент корреляции составил -0,102 - -0,518) с естественной влажностью.
3. При использовании показателя удельного сцепления и угла внутреннего трения в замоченном состоянии, возможно, принимать его на два порядка ниже по показателю текучести, чем в естественном состоянии.
4. Значения удельного сцепления и угла внутреннего трения из ПТК уменьшились, по сравнению с аналогичными отложениями из ПК у суглинков в 1,03-1,78раза, у глин - 1,04-1,60раза.
Список использованных источников
1. Теоретические основы инженерной геологии. Механико-математические основы / [Под ред. Е.М. Сергеева]. - М.: Недра, 1986. - 254с.
2. Розроблення нормативних значень характеристик мщносп та деформованост грунпв на територп Украши: Зв^ про науково-дослщну роботу / державне тдприемство «УкрНДПНТВ» / Г.Г. О^жельчик, А.В. Дроздов, М.А. 1грунова. - №0109У007535; 1нв. №25016. - Харюв, 2009. - 77с.
3. Лёссовые породы СССР. Том II. Региональные особенности / [Под ред. Е.М. Сергеева, В.С., Быковой, Н.Н. Комиссаровой]. - М.: Недра, 1986. - 276с.
4. Краев В.Ф. Инженерно-геологическая характеристика пород лёссовой формации Украины. - К.: «Наукова Думка», 1971. - 228с.
5. ДБН В.2.1-10-2009. Основи та фундаменти споруд. Основш положення проектування. - Взамш СНиП 2.02.01-83; Введ. 01.07.2009. - К.: Мшрегюнбуд Украши, 2009. - 104с.
