|
|
|
Закладки | Дневники | Поддержка | Социальные группы | Поиск | Сообщения за день | Все разделы прочитаны | Комментарии к фото | Сообщения за день |
|
Опции темы | Поиск в этой теме |
15.09.2013, 07:47 | #1 (ссылка) |
Crow indian
Регистрация: 21.02.2009
Возраст: 42
Сообщений: 28,791
Поблагодарил: 397 раз(а)
Поблагодарили 5851 раз(а)
Фотоальбомы:
2566
Записей в дневнике: 647 Загрузки: 672
Закачек: 274
Репутация: 126089
|
Тема: [11-2012] Экспериментальная технология в геотехникеЭкспериментальная технология в геотехнике С.Я. ЛУЦКИЙ, докт. техн. наук, В.А. ШМЕЛЕВ, канд. техн. наук, А.Ю. БУРУКИН, К.Н. ХРИПКОВ, инженеры Экспериментальное исследование новых конструкций и технологий, особенно в геотехнике, крайне необходимо при модернизации инженерных сооружений. Разработка и внедрение предлагаемого технического решения всегда связаны с необходимостью проверки его надежности, безопасности и эффективности в максимально приближенных к эксплуатационным условиях. Проекты реконструкции земляного полотна, прежде всего, на уникальных по конструкции и способам возведения участках определяют сложные, порой непредсказуемые природные, технические и технологические факторы, которые на любой стадии производства могут в принципе изменить начальные представления конструктора и проектировщика о принятой расчетной схеме. Следует отметить, что наибольший вклад в опытные исследования земляного полотна внесли профессор Г.М. Шахунянц [1], его коллеги и последователи — профессора М,Н. Гольштейн, Т.Г. Яковлева, Г.Г. Коншин, И.В. Прокудин, В.В. Виноградов, Е.С. Ашпиз и др. Надо сказать, что первые же технологические операции и передвижения машин в полосе отвода могут привести к принципиально новым негативным процессам эрозии земляных сооружений, нарушению сложившегося природного равновесия. На потенциально опасных участках целесообразно проводить стендовые (лабораторные) и натурные эксперименты. Здесь прослеживается определенная взаимодополняемость: стендовые испытания позволяют установить связи и тенденции, а натурные — значения контролируемых параметров в реальных условиях. При выполнении земляных работ необходимо следующее: учитывать динамику геофизических процессов; прогнозировать изменение характеристик грунтов основания; оценивать влияние технологических параметров (по всей совокупности нагрузок и воздействий) на состояние грунтов; отрабатывать безопасные, надежные и эффективные технологические процессы для своевременного возведения земляных сооружений с заданными прочностными, деформационными и экологическими характеристиками. При подготовке новой технологии к внедрению на объектах реконструкции и сооружения земляного полотна следует учитывать не только возможности новой техники (тяговые усилия, виброударные нагрузки, повышенные скорости), но и потенциально негативное влияние на слабые основания с точки зрения устойчивости и безопасности. Еще большие требования предъявляются в условиях высокотемпературной вечной мерзлоты. Например, запроектировали интенсивную технологию для экспериментального участка с высокотемпературной мерзлотой в слое текучепластичного суглинка толщиной 2,5 м, подстилаемого песчаником и доломитом, на 673 км линии Том-мот—Кердем. Выполненная совместно с кафедрой «Путь и путевое хозяйство» МИИТа комплексная оценка устойчивости слабого основания и напряженно-деформированного состояния грунтов показала, что при традиционной отсыпке насыпи с бермами в основании возникают зоны нестабильности. Интенсивная технология улучшает характеристики грунтов и не приводит к нарушению устойчивости при отсыпке насыпи с обязательным мониторингом не только деформаций, но и температурных процессов в основании. Рассмотрим опыт экспериментального исследования разработанной МостГеоЦентром и МИИТом композитной технологии упрочнения слабых оснований, которая предназначена для повышения безопасности транспортных коммуникаций в районах распространения просадочных грунтов при значительной (20—25 м) глубине. Технология позволяет уменьшить неравномерные осадки земляного полотна, сократить перерывы в движении транспортных средств и ограничения их скорости. Для опытной проверки данной методики в 2010—2011 гг. совместно с Научно-исследовательским институтом мостов и дефектоскопии (НИИ мостов) ФАЖТ проведены стендовые испытания и исследования прочностных и деформационных характеристик грунтов основания песчаных геосвай, модифицированных композитной технологией. Изготовление стенда, его оснащение контрольно-измерительной аппаратурой и измерения осуществляли специалисты лаборатории НИИ мостов. Экспериментальное исследование организовали в соответствии с Техническим регламентом «О безопасности зданий и сооружений», согласно которому мероприятия по обеспечению безопасности объектов должны охватывать все стадии проектно-технологического цикла. Программу испытаний разбили на четыре этапа, включающие в себя комплексные исследования геосвай и свайного поля, модифицированного композитной технологией. При этом удалось взаимоувязать испытания надежности конструкций геосвай (конструктивная часть эксперимента) и оценку влияния технологических режимов (технологическая часть). Композитная технология использует положительные качества трех следующих процессов: интенсивной технологии уплотнения основания; устройства свай в геооболочке; устройства георостверка. Их комплексное исследование выполняли не только с целью конструктивно-технологи-ческого обоснования и регулирования технологических процессов, но и экспериментальной проверки. Последнюю осуществляли на стенде, моделирующем характеристики свайного поля из пятнадцати геосвай под нагрузкой (рис. 1 и 2). Слабый грунт армирован песчаными сваями в геотекстиле диаметром 0,16 м (0,8 м в натуральную величину), расстояние между осями свай I = 0,48 м (2,5 м). Нагрузка от четырех домкратов передавалась на свайное поле и окружающий его грунт (текучепластичный суглинок) через жесткий штамп. Программой испытаний предусматривался диапазон нагрузок и разгрузок свай, межсвай-ной зоны и всего основания, соответствующий заданным эксплуатационным параметрам и технологическим режимам поэтапного уплотнения основания. На первом этапе эксперимента оценивали влияние интенсивной технологии на свайное поле. Разработанная и запатентованная МИИТом интенсивная технология уплотнения слабых оснований [2, 3, 4] заключается в организованном взаимодействии мощных виброкатков, геосинтетических материалов и дренажных устройств, передающих необходимую максимальную нагрузку на основание без свай для ускорения его консолидации, улучшения прочностных и деформационных характеристик с учетом параметров безопасности и устойчивости. В натурной технологии эта стадия включает в себя уплотнение грунтового массива основания тяжелым виброкатком (общая нагрузка от вальца и вынуждающей силы примерно 400 кН) в регулируемом вибрационном режиме, параметры и продолжительность которого обеспечивают консолидацию грунтов. Но уже в 2005—2006 гг., когда внедряли технологию при возведении земляного полотна подходов к мостовому переходу через р. Кама в Перми (совместно с МИИТом, ОАО «Уралгипротранс», Пермским дорожным комитетом и ОАО «Пермдорстрой»), наряду с положительными результатами (улучшение деформационных и прочностных характеристик грунтов) выявили следующие существенные особенности: при повышении нагрузок от виброкатка снижался коэффициент безопасности; при глубине слабого основания более 3 м вибрационное воздействие применяемых катков снижалось, датчики показывали уменьшение водоотдачи слабых глинистых грунтов по глубине. Это показало, что область эффективного применения технологии ограничена. Таким образом, создались предпосылки для решения задач, связанных с передачей нагрузок на геосваи и фильтрационной консолидацией грунтов по глубине. Нагружение осуществляли в диапазоне от 12 кН/м2 (34 кН с учетом веса штампа 14 кН) до 74 кН/м2 (214 кН) с шагом 20 кН. Распределение стендовой нагрузки между сваями и межсвайным пространством (МСП) по эксперименту определяли по датчикам mpx5700 series, установленным на сваях и в МСП. Вертикальные напряжения измеряли на поверхности и в нижней части свай и МСП (соответственно шесть датчиков), а горизонтальные — в МСП (шесть датчиков). В эксперименте распределение нагрузок на поверхности составило 80 % (сваи) и 20 % (МСП). Для сравнения были проанализированы два аналога [7, 8]. Распределение нагрузок в свайном поле с ростверком в виде продольных и поперечных слоев геотекстиля по методике [8] составило соответственно 90 и 10 %. Это свидетельствует об одинаковых допущениях в преимущественном восприятии нагрузок сваями: в расчетах [8] за счет двухслойного армирования основания геотекстилем, а в эксперименте — под жестким штампом. Задача первого этапа состояла также в оценке возможности технологического регулирования, а именно в проверке влияния управления технологическими процессами на фильтрационную консолидацию грунтов, осадку основания, повышение прочностных характеристик и безопасность (стабильность) грунтов основания. Второй этап эксперимента предназначен для испытания геосвай — изменения их характеристик под действием вертикальных и горизонтальных нагрузок, а также оценки влияния динамики этих характеристик в процессе нагружения на состояние грунта МСП. Важно было проверить воздействие горизонтальных напряжений (важнейший положительный фактор повышения сдвиговой прочности грунтов) на МСП [5]. Эти напряжения определяются усилиями, возникающими при вибропогружении обсадных труб и вытеснении грунта, а также при виброуплотнении песка в свае и растяжении оболочки. На этом этапе измеряли характеристики грунтов, которые сопоставляли (для одинакового армирования свайного поля — отношения диаметра свай к расстоянию между ними в свету) с опубликованными расчетно-теоретическими данными [1, 2]. В качестве сравниваемых характеристик приняли боковое давление свай, боковое расширение грунта основания и относительную осадку основания. При нагрузках на слабое основание, укрепленное песчаными сваями без оболочки и гибким ге-отекстильным ростверком, распределение нагрузки между сваями и МСП составляет соответственно 60 % и 40 %. Предполагается, что слабые грунты должны выдержать 40 % эксплуатационной нагрузки. Однако при этом, во-первых, возможны потенциальные деформации песчаных свай, не укрепленных геооболочкой, а во-вторых, не исключены длительные осадки слабых грунтов МСП В эксперименте датчики показали, что состояние свайного поля улучшилось. Свая в геооболочке не разрушается, а ее боковое расширение приводит к горизонтальным напряжениям на контакте с МСП, которые уплотняют грунт и тем самым повышают его прочностные характеристики. В свае вертикальное напряжение в нижней части равно напряжению на поверхности. Это свидетельствует о двух взаимокомпенсирующих процессах: снижении напряжений от нагрузки по глубине сваи и росте давления от веса грунта сваи. В МСП напряжение в нижней части увеличилось из-за большего влияния веса грунта. Горизонтальные напряжения в грунте, вызванные расширением свай, измеряли на глубине 0,5 м, они составили 50 % вертикальной нагрузки на поверхность сваи. Экспериментальная осадка свай была равна осадке МСП в связи с тем, что давление на свайное поле передавалось через жесткий штамп. Общая осадка свайного поля от совместного действия вертикальных и горизонтальных напряжений составила 58 мм (6 % от толщи 1 м). Поэтапный контроль осадки и напряжений позволил установить момент завершения первичной консолидации песка в сваях, который использован на стадии образования георостверка. Для оценки этого результата рассчитали осадку по методике упрочнения основания геосваями [8]. Она составила 52 мм и соответствовала экспериментальной. Характерно, что и в эксперименте и в расчетах совместное действие горизонтальных напряжений от свай уплотнило МСП и привело к уменьшению осадки под действием вертикальной нагрузки примерно на 30 %. В ходе второго этапа исследовали состояние свай и МСП под предельными нагрузками. Максимальную несущую способность сваи определяли в эксперименте разрушения одиночной сваи. Несущая способность составила 223 кН/м2, что превысило заданную расчетную нагрузку. При этом распределение нагрузки «одиночная свая—МСП» было 70 и 30 %, что близко по значению к распределению на свайном поле (80 и 20 %). Горизонтальное давление на оболочку одиночной сваи в середине стенда было равно 50 % напряжения на поверхности, что соответствует результатам эксперимента над свайным полем. Свайное поле выдержало максимальное напряжение 370 кН/м2. Это соответствует нагрузке от насыпи высотой 18,5 м. В МСП при достижении предельной нагрузки произошел выпор грунта. Такое негативное явление свидетельствует об увеличении порового давления в слабом грунте и необходимости мониторинга технологических процессов, контроля и технологического регулирования скорости нагружения свайного поля. На третьем этапе технологического эксперимента исследовали состояние МСП и процессы образования георостверка. В соответствии с программой стендовых испытаний вначале выполнили предварительное уплотнение всего свайного поля до завершения первичной консолидации песка в сваях (включение свай в работу). Высотную отметку поверхности свайного поля приняли за нулевую. Затем на защитный слой уложили сплошной деревянный шаблон с отверстиями пои сваи. Испытания начинали с нагрузки на свайное поле 80 кН. Максимальная прилагаемая нагрузка 214 кН с учетом веса штампа и домкратоз (в реальном масштабе * 800 кН). Шаг нагрузки 4 тс, периодичность приложения 12 ± 2 ч (этот режим соответствует организации работ в механизированной колонне). После каждого цикла измеряли осадки, давление, объем отжатой воды. Эксперимент продолжался до достижения прироста осадки между измерениями менее 1 мм. После нагрузки 174 кН прирост осадки замедлился, что свидетельствовало о преимущественном влиянии горизонтальных напряжений в грунте от действия свай. Конечная осадка МСП составила 36 мм — это меньше, чем на первом этапе, что свидетельствует о потенциально эффективных возможностях действия горизонтальных напряжений от свай (рис. 3). Одновременно улучшились следующие характеристики: влажность грунтов МСП снизилась. Поровая вода до глубины 0,3 м ушла в прорези, а ниже 0,35 м — в сваи, о чем свидетельствовало увеличение влажности в них; плотность грунтов МСП возросла на 7 %, коэффициент пористости снизился на 18 %, а коэффициент консистенции — на 23 %. Характеристики грунта стали соответствовать мягкопластичному суглинку; угол внутреннего трения и сцепление увеличились на 50 %. Результаты всех трех экспериментальных этапов свидетельствуют о последовательном повышении прочности основания и создают предпосылки для реализации экономической эффективности композитной технологии, которая состоит в уменьшении объемов и трудоемкости работ за счет увеличения расстояния между сваями. Опытные расчеты показали, что устройство георостверка позволяет перейти в сетке геосвай от шага 1,6 м к шагу 2 м, уменьшить в результате количество свай при обеспечении заданного коэффициента безопасности грунтов основания. Список литературы 1. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. — М.: Транспорт, 1987. 2. Способ упрочнения слабого природного основания для возведения дорожного земляного полотна / С.Я. Луцкий, В.А. Шмелев, А.Ю. Бурукин. — Патент № 2010148128/03. — М.: ФИПС, 2010. 3. Дорожное полотно и способ его возведения / С.Я. Луцкий, Е.С. Ашпиз, Д.В. Долгов. — Патент № 2005104907/09 (006247). - М.: ФИПС, 2005. 4. Способ возведения земляного сооружения на слабых основаниях / С.Я. Луцкий, Д.В. Долгов, Д.В. Судаков. — Патент № 2337205, 2008. 5. Рекомендации по интенсивной технологии и мониторингу строительства земляных сооружений на слабых основаниях // Под ред. проф. Луцкого С.Я. — М.: ТИМР, 2005. 6. Композитная технология уплотнения слабых оснований / С.Я. Луцкий, В.А. Шмелев, А.Ю. Бурукин // Путь и путевое хозяйство. — 2010. — № 8. 7. Опыт применения интенсивной технологии строительства земляных сооружений / С.Я. Луцкий, Д.В. Долгов, Ю.Н. Юдов // Транспортное строительство. — 2005. — N9 5. 8. Проектирование, строительство, эксплуатация автомобильных дорог и аэродромов / Труды Союздорнии. — М.: 2005. 9. Kempfert H.-G., Stadel М., Zaeske D.: Berechnung von geokunststoffbewehrten Tragschichten uber Pfahlele-menten / Bautechnik. Vol 74, No. 12, 1997.
__________________
Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com Последний раз редактировалось Admin; 12.11.2023 в 18:34. |
12 |
Похожие темы | ||||
Тема | Автор | Раздел | Ответов | Последнее сообщение |
Технология замены СП6-БМ | Анонимный | СЦБ в метрополитенах | 13 | 05.04.2015 18:28 |
[10-2012] Технология обслуживания тормозов требует замены | Admin | xx2 | 0 | 11.02.2013 11:41 |
Технология | Mёtra | Ищу/Предлагаю | 1 | 02.01.2012 19:26 |
Технология модернизации СП-6М в СП-6К | Андрей13 | Приборы и напольное оборудование | 0 | 10.10.2011 19:10 |
Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1) | |
Опции темы | Поиск в этой теме |
|
|