CC BY
6ВЛИЯНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ОТ РАБОТЫ
ТРАМБОВОК ТЯЖЕЛОГО ТИПА НА ИЗМЕНЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ
Е.С. Дудкин
Наиболее сложными и изменчивыми свойствами обладают лессовые просадочные грунты, состоящие в основном из мельчайших частиц, соединенных в агрегаты, также невидимые невооруженным глазом. Агрегаты соединены между собой эластичными водно-коллоидными или жесткими кристаллизационными скелетными связями. Прочность их незначительна, несоизмерима с прочностью минеральных частиц скелета. Процентное содержание минеральных частиц разных размеров (гранулометрический состав) определяет классификацию отдельных грунтов, отнесенных к классам связных и несвязных (глины, суглинки, супеси, тонко и грубозернистые пески и т.д.).
Основное внимание уделено связным грунтам, в наибольшей степени и неоднозначно изменяющим свойства при динамических нагружениях. Эти грунты по своим свойствам сходны со связными и, по существу, занимают промежуточное положение в классификационной таблице. Особенностью пористых, связных и сыпучих грунтов является способность изменять плотность при сжатии, что сближает их с газами. Однако в отличие от газов у грунтов объемная деформация лишь частично обратима.
При вибрациях, вызываемых различной работой механизмов, трамбовкой грунта, могут и наблюдаться неравномерные осадки, понижение сопротивляемости сдвигу грунтов основания, представляющие значительную опасность для надёжности различных зданий и сооружений и в некоторых случаях приводящие к повреждениям или авариям. Динамическое воздействие на грунты осуществляется как на площади непосредственного приложения нагрузки, так и в прилегающих участках, поскольку вибрационная нагрузка распространяется от места её приложения на несколько десятков и сотен метров.
Первостепенной задачей для нас являлось выявление динамического воздействия от работы трамбовки на близко расположенные здания и сооружения, при этом необходимо наблюдать за деформациями, возникающими на зданиях.
Для того, чтобы выяснить, какое динамическое воздействие оказывает работа
трамбующей установки на близко расположенные здания и сооружения необходимо было зафиксировать это воздействие и определить характер изменения упругих свойств грунтов вблизи работы установки (рисунок 1).
Рис. 1. Экспериментальная малогабаритная установка
Для измерения динамических напряжений в земляном полотне при экспериментальных исследованиях применяли мессдозы (рисунок 2).
Рис. 2. Мессдозы
Е.С. ДУДКИН
Помещение мессдозы внутрь грунтового массива вызывает нарушение монолитности сооружения и вносит некоторые искажения в силовое поле, создаваемое действующей нагрузкой. Поэтому измерения напряжений в грунте проводятся с определённой погрешностью.
Принцип работы мессдозы состоит в следующем. При давлении грунта крышка мессдозы перемещается вертикально вниз параллельно самой себе, деформирует упругие элементы и изменяет омическое сопротивление наклеенных на них тензодатчиков. Происходит разбаланс измерительного моста, установленные во вспомогательный шурф пропорциональный величине нагрузки, который фиксируется измерительной аппаратурой.
Модуль деформации мессдоз определяли в компрессионном приборе КПр-1 системы «Гидропроект». К поверхности мессодозы прикладывали нагрузку ступенями (через 0,5 кг/см2) до 10 кг/см , и в каждом случае устанавливали деформацию мессдозы.
Результаты испытаний пяти мессдоз показали близкую к линейной зависимость между напряжением, действующим на мессдо-зу, и деформацией её упругих элементов.
Методика установки мессдоз в земляное полотно состояла в следующем. Перед началом проводилась разбивка площадки по осям, устанавливалась точка положения мессдоз. Вырывался вспомогательный шурф глубиной 2,7 м для бурения горизонтальных скважин, используемых для установки в них мессдоз. При помощи специального устройства мессдоза задавливалась в ненарушенный массив грунта в горизонтальном положении. Датчики давления были заложены на определённых глубинах относительно поверхности площадки. Затем скважины заполнялись просеянным грунтом с уплотнением до природной плотности. Шурф засыпался с послойным уплотнением в районе предполагаемого выпора грунта. Расположение мессдоз зависело от их жёсткости и модуля деформации, полученного при помощи тарировки.
В проводимых исследованиях в качестве модели установки для уплотнения грунтов была применена малогабаритная установка для отработки технологии уплотнения грунтов
со сравнительными характеристиками, приведенными в таблице 1.
Таблица 1
Сравнительные характеристики установки для _уплотнения грунтов_
Установка для уплотнения грунтов на базе ЭО-1252Б Технические характеристики установки Малогабаритная установка для отработки технологии уплотнения грунтов
7 масса трамбовки, т 0,7
6 - 7 высота падения трамбовки, м 1,35 - 2,2
450 - 500 энергия удара, кДж 14 - 20
0,058 удельное статическое давление, МПа 0,057
10,5 длина направляющей мачты, м -
- максимальные габариты установки, м 2,25x3,3x4,0
Для сбора и измерения сигналов с тен-зодатчиков была применена система ММТС-64.01. Эта система обеспечивает сбор и измерение сигналов с тензодатчиков, термопар и термрпреобразователей, установленных на объектах контроля, подвергаемых прочностным и теплопрочностным испытаниям конструкций, последующей обработки и регистрации измерительной информации средствами вычислительной техники.
Подводя итог, следует отметить - работа экспериментальной малогабаритной установки, несмотря на малые размеры, очень близко к установке с 7-тонной трамбовкой. Показатели удельного статического давления (МПа) так же при трамбовании так же близки. Создаваемые динамические колебания при уплотнении фиксировались системой ММТС-64.01.
В дальнейшем планируется обеспечение динамической защиты при трамбовании в условиях городской застройки.
