65213

ЗАКРІПЛЕННЯ ЗСУВОНЕБЕЗПЕЧНИХ ТЕРИТОРІЙ ЗА ДОПОМОГОЮ ЦЕМЕНТАЦІЇ ҐРУНТІВ ЗА БУРОЗМІШУВАЛЬНОЮ ТЕХНОЛОГІЄЮ

Автореферат

Архитектура, проектирование и строительство

Використовується також поліпшення властивостей ґрунтів з метою штучного збільшення їх міцності. Серед цих методів ін’єкційна цементація ґрунтів застосовується частіше за інші але вона ефективна лише для тріщинуватих скельних порід щебенів і крупних пісків.

Украинкский

2014-07-27

411.5 KB

1 чел.

PAGE  21

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ПОЛТАВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ЮРІЯ КОНДРАТЮКА

ЛАРЦЕВА ІРИНА ІГОРІВНА

УДК 624.131.543:624.138.24

ЗАКРІПЛЕННЯ ЗСУВОНЕБЕЗПЕЧНИХ ТЕРИТОРІЙ
ЗА ДОПОМОГОЮ ЦЕМЕНТАЦІЇ ҐРУНТІВ
ЗА БУРОЗМІШУВАЛЬНОЮ ТЕХНОЛОГІЄЮ

05.23.02 – основи та фундаменти

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Полтава 2010


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Полтавському національному технічному університеті імені Юрія Кондратюка Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:

- доктор технічних наук, професор

Зоценко Микола Леонідович,

Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка, завідувач кафедри видобування нафти і газу та геотехніки.

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор

Сєдін Володимир Леонідович,

Державний вищий навчальний заклад “Придніпровська Державна академія будівництва та архітектури” Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри основ та фундаментів (м. Дніпропетровськ);

- кандидат технічних наук, доцент
Митинський Василь Михайлович,
Одеська державна академія будівництва та архітектури, доцент кафедри основ і фундаментів.

Захист дисертації відбудеться “9” листопада 2010 року, о 1530 годині, на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 44.052.02 при Полтавському національному технічному університеті імені Юрія Кондратюка за адресою:

36011, м. Полтава, Першотравневий проспект, 24, ауд. 234.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Полтавського національного технічного університету імені Юрія Кондратюка за адресою:

36011, м. Полтава, Першотравневий проспект, 24.

Автореферат розісланий “8” жовтня 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

В.В. Чернявський

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В наш час, у зв’язку з освоєнням зсувонебезпечних територій під будівництво, виникає необхідність збереження їх у стабільному (стійкому) стані протягом тривалого часу. Поширеними методами стабілізації та запобігання зсувам є спорудження утримуючих споруд різних типів, таких, як підпірні стінки, пальові ряди, контрбанкети тощо. Використовується також поліпшення властивостей ґрунтів з метою штучного збільшення їх міцності. Серед цих методів ін’єкційна цементація ґрунтів застосовується частіше за інші, але вона ефективна лише для тріщинуватих скельних порід, щебенів і крупних пісків. Слабопроникні глинисті ґрунти, які в центральній Україні найбільш розповсюджені та беруть участь у зсувних процесах, таким методом не закріплюються.

В останні роки дістав визнання метод цементації глинистих ґрунтів шляхом їх армування вертикальними ґрунтоцементними елементами. Такі елементи можна влаштовувати, використовуючи наступні технології: бурозмішувальну, струминну та струминно-змішувальну. Завдяки перемішуванню розпушеного ґрунту з цементним розчином, у ньому з’являються структурні зв’язки, що надають такому ґрунту певної жорсткості. Отже, глинистий ґрунт набуває структурного зчеплення, яке у ґрунтах зсувних та зсувонебезпечних ділянок або досить незначне, або і зовсім відсутнє. Характеристики міцності й деформативності утвореної штучної основи при цьому визначаються як середньозважені. Особливо це стосується структурного зчеплення ґрунту, котре використовується у розрахунках стійкості зсувонебезпечних схилів. Величину структурного зчеплення можна змінювати за рахунок різного процента армування, що залежить від відстані між сусідніми ґрунтоцементними елементами.

Однією з особливостей ґрунтоцементу є те, що він не розмокає у водному середовищі, тобто такі елементи можливо утворювати у водонасиченому ґрунті (нижче від рівня ґрунтових вод). Особливо це стосується зсувних і зсувонебезпечних територій, першопричиною втрати стійкості яких в багатьох випадках є ґрунтові води.

Відомо, що при закріпленні ґрунтів на схилах виникає так званий “баражний ефект”, який проявляється у техногенному піднятті рівня ґрунтових вод на закріплених ділянках. Доведено також, що ґрунтоцемент, виготовлений за бурозмішувальним методом, має пористість, котра близька до пористості ґрунту природного складу. З цих міркувань актуально дослідити водонепроникність ґрунтоцементу за стандартними методами для подальшого прогнозування виникнення баражного ефекту на закріплених схилах.

Надійність, технологічність, економічність, невеликі енергоємність і матеріаломісткість – це основні показники, які обґрунтовують актуальність досліджень використання ґрунтоцементу для закріплення ґрунтів зсувонебезпечних схилів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано на основі чинної нормативно-законодавчої бази України, яка пов’язана з проблемами наукового супроводження проектних та будівельних робіт із забезпечення стійкості схилів і заходів від підтоплення в м. Полтаві на 2002 − 2009 роки, а також Комплексної програми протизсувних заходів на
2005 − 2014 роки, затвердженої Постановою Кабінету Міністрів України № 1256
від 22 вересня 2004 року.

Робота виконана для розвитку цільової комплексної програми Держкомітету з питань науки і технології № 02.01.02/054-93, відповідно до рішень координаційної науково-технічної Ради з питань будівництва, захисту будівель, споруд, територій у складних інженерно-геологічних та сейсмічних умовах України та науково-дослідної тематики кафедри видобування нафти і газу та геотехніки ПолтНТУ.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розроблення методики визначення характеристик міцності закріплених ґрунтів зсувонебезпечних схилів цементацією за бурозмішувальною технологією.

Для досягнення цієї мети необхідно розв’язати такі задачі:

– обґрунтувати можливість використання бурозмішувальної технології для закріплення ґрунтів зсувонебезпечних схилів;

– визначити фізико-механічні властивості ґрунтоцементу, виготовленого за бурозмішувальною технологією;

– визначити характеристики водонепроникності ґрунтоцементу, виготовленого за бурозмішувальною технологією;

– визначити характеристики міцності ґрунтів, закріплених вертикальними ґрунтоцементними елементами, виготовленими за бурозмішувальною технологією, залежно від процента армування;

– розробити модель сумісної роботи складових системи “ґрунт – елементи армування” в умовах зсувонебезпечних схилів;

– виконати дослідження напружено-деформованого стану системи, що розглядається, за допомогою сучасних програмних комплексів з розробленням принципів побудови розрахункових схем;

– упровадити метод закріплення ґрунтів зсувонебезпечних схилів ґрунтоцементними елементами у практику будівництва та оцінити його економічність порівняно з існуючими способами підтримання зсувонебезпечних схилів у стійкому стані.

Об’єкт дослідження. Лесові та лесовані суглинки, які утворюють зсувонебезпечні схили, що закріплені ґрунтоцементними елементами, а також ґрунтоцемент як матеріал.

Предмет дослідження. Характеристики міцності ґрунтів зсувонебезпечних схилів, що закріплені вертикальними ґрунтоцементними елементами, система “ґрунт – елементи армування”, водонепроникність та водостійкість ґрунтоцементу.

Методи дослідження. Експериментальний метод визначення характеристик міцності ґрунтів, закріплених ґрунтоцементними елементами, за допомогою лабораторних і стендових приладів; дослідження матеріалу ґрунтоцементу, виготовленого в лабораторних та польових умовах за бурозмішувальною технологією. Теоретичний метод – чисельне моделювання одноплощинного зрушення ґрунту й оцінювання стійкості схилів, що закріплені ґрунтоцементними елементами, з використанням методу скінченних елементів.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що:

1. Уперше за методикою одноплощинного зрушення на зразках різних розмірів визначено параметри міцності ґрунтів, армованих вертикальними ґрунтоцементними елементами, котрі виготовлені за бурозмішувальною технологією, та експериментально доведено, що характеристики міцності таких ґрунтів суттєво збільшуються порівняно з природними залежно від кількості ґрунтоцементу на одиницю об’єму зразка.

2. Уперше створено математичну модель армованого ґрунту, який деформується за схемою одноплощинного зрушення; методом скінченних елементів проведено оцінювання напружено-деформованого стану зразка і вперше за даними чисельного експерименту отримано характеристики міцності армованого ґрунту.

3. Уперше експериментально встановлено та теоретично обґрунтовано, що при використанні експрес-методу визначення повітропроникності спостерігається висока водонепроникність ґрунтоцементу, виготовленого з лесованого суглинку за бурозмішувальною технологією.

Практичне значення роботи полягає у тому, що:

– вивчено характеристики міцності армованих ґрунтів зсувонебезпечних схилів, улаштованих за бурозмішувальною технологією;

– створено модель роботи системи “ґрунт – елементи армування” та використано у практиці проектування закріплених основ;

– перевірено можливість і доцільність застосування вертикальних ґрунтоцементних елементів для закріплення ґрунтів зсувонебезпечних схилів;

– доведено ефективність влаштування протифільтраційних завіс із ґрунтоцементних елементів завдяки високій водонепроникності ґрунтоцементу.

Упровадження роботи. Результати досліджень використано при проектуванні та будівництві будівель і споруд різного призначення у містах Полтаві, Києві, Сумах за участю таких організацій: НДІБК (м. Київ), ТОВ “ЕКФА” (м. Полтава), ДПІ “Міськбудпроект” (м. Полтава), ВАТ “Промпроект” (м. Суми), ТОВ “Фундаментбуд-З” (м. Полтава), ЗАТ “Полтавтрансбуд” (м. Полтава) та ін., що підтверджується актами впровадження результатів роботи. Економічний ефект від упровадження запропонованої методики на трьох об’єктах становить 1,68 млн. грн.

Результати дисертації ввійшли до видання за 2009 рік “Каталог сучасних наукових розроблень 2009” (ПолтНТУ ім. Ю. Кондратюка).

Особистий внесок автора. Результати досліджень, уключені в дисертацію, отримано автором самостійно. В публікаціях у співавторстві особистий внесок здобувача полягає в: [1, 3, 9] – проведенні лабораторних випробувань на одноплощинний зріз армованих ґрунтів з метою вивчення впливу закріплення ґрунтоцементними елементами лесованих суглинків на підвищення їх структурного зчеплення, а також у визначенні аналітичної залежності збільшення структурного зчеплення від проценту армування; [1, 10, 11] – розробленні конструктивних рішень із закріплення ґрунтів зсувонебезпечного схилу за бурозмішувальною технологією на майданчику будівництва житлового будинку в м. Полтава та розрахунку зсувного тиску на утримуючі споруди; [4, 5] – проведенні лабораторних досліджень з визначення водонепроникності ґрунтоцементу та їх аналізу; [6] – оцінці результатів інженерно-геологічних досліджень на дослідному майданчику; [8] – проведенні лабораторних випробувань на одноплощинне зрушення армованих ґрунтів, проведенні випробувань ґрунтоцементу на одновісне стиснення; [13] – аналізі лабораторних і стендових випробувань закріплених ґрунтів та їх порівнянні; [14] – використанні методики розрахунку кошторисної вартості варіантів фундаментів житлового будинку в м. Полтава.

Апробація результатів дослідження. Основні положення дисертації доповідались на 59−62-ій конференціях професорів, викладачів, наукових працівників, аспірантів і студентів ПолтНТУ (м. Полтава, 2007 – 2010 рр.); 6-ій Всеукраїнській науково-технічній конференції “Механіка ґрунтів, геотехніка та фундаментобудування” (м. Полтава, 2008 р.); 7-ми Міжнародних науково-технічних конференціях: “Сучасні проблеми геотехніки”, присвяченій 110-річчю з дня народження професора Є.В. Платонова (м. Полтава, 2007 р.); “Проблеми та перспективи розвитку залізничного транспорту” (м. Дніпропетровськ, 2008 р.); “Міжрегіональні проблеми екологічної безпеки” (м. Одеса, 2009 р.); “Інноваційні технології життєвого циклу об’єктів житлово-громадського, промислового та транспортного призначення” (м. Ялта, 2009 р.); “Малоповерхове будівництво у рамках Національного проекту “Доступне та комфортне житло громадянам Росії”: технології та матеріали, проблеми і перспективи розвитку у Волгоградській області” (м. Волгоград, 2009); “Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика”, присвяченій 90-річчю із дня народження академіка М.Г. Бондаря та 100-річчю із дня народження професора М.Н. Гольдштейна (м. Дніпропетровськ, 2010 р.); “Геотехнічні проблеми мегаполісів” (м. Москва, 2010). У завершеному вигляді робота апробована на засіданнях кафедри видобування нафти і газу та геотехніки ПолтНТУ та кафедри тунелів, основ і фундаментів ДНУЗТ.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 14 праць, зокрема 10 статей, з них 8 у фахових виданнях ВАК України.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу,
5 розділів, загальних висновків, 6 додатків, списку використаних джерел зі
179 найменувань (37 з них іноземні). Дисертація викладена на 203 сторінках, у тому числі 147 сторінок основного тексту, 20 сторінок списку головних друкованих праць і використаних джерел, 30 сторінок додатків, 67 рисунків і 37 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми, сформульовані мета і задачі досліджень, відзначена наукова новизна, практичне значення та впровадження роботи, подана її загальна характеристика.

У першому розділі розглянуто сучасні уявлення про утримання зсувонебезпечних територій у стійкому стані, зокрема шляхом закріплення ґрунтів цементацією, та виявлено проблеми, що не розв’язані до сьогодні. Виконано огляд науково-технічної літератури за напрямами: зсувні процеси та методи боротьби з ними; причини підтоплення схилів і методи боротьби з цим явищем; досвід визначення характеристик міцності ґрунтів; особливості цементації ґрунтів за бурозмішувальною технологією.

Дослідження причин появи та розвитку зсувних явищ, проблеми боротьби із зсувами, методи закріплення і конструктивні рішення із забезпечення стійкості схилів та укосів викладено у працях В.П. Ананьєва, О.О. Арешкович, С.В. Біди, А.І. Білеуша, І.П. Бойка, О.В. Борта, О.М. Богомолова, Ю.Й. Великодного, Л.К. Гінзбурга, М.Н. Гольдштейна, А.Л. Готмана, Б.І. Далматова, А.М. Дранникова, М.Я. Денисова, М.Г. Демчишина, Ю.К. Зарецького, М.Л. Зоценка, Ю.І. Калюха, Е.Я. Кільвандера, В.Ф. Краєва, С.Г. Кушнера, Н.А. Максимової-Гуляєвої, М.М. Маслова, С.Й. Мація, С.Р. Месчяна, А.П. Павлова, О.О. Петракова, Н.О. Петракової, В.Ф. Разорьонова, Ф.П. Саваренського, В.Л. Сєдіна, З.Г. Тер-Мартиросяна, К. Терцагі, В.А. Титаренка, Л.М. Тимофєєвої, Г.І. Черного, К.Ш. Шадунца, В.Б. Швеця, В.С. Шокарева, А.М. Ягольника, А.В. Яковлєва та інших.

Найбільш розповсюджені на території України схили річкових долин, які утворилися внаслідок геологічної роботи річок і численних струмків та ерозійних процесів поверхневих текучих вод. Саме діяльність підземних вод є однією з головних причин утворення зсувів, особливо на схилах річкових долин. У результаті підвищення вологості ґрунтів послабляються структурні зв’язки й відбувається розмокання, а також руйнування зв’язних ґрунтів, особливо лесових суглинків.

Характеристики міцності ґрунтів є визначальними в багатьох розрахунках, особливо при оцінюванні стійкості зсувних і зсувонебезпечних територій та схилів. Існує багато методів визначення показників механічних характеристик, які ввійшли у державні стандарти. При визначенні показників міцності ґрунтів, котрі утворюють схил, необхідно користуватися методом, що найбільш повно відповідає виду деформацій ґрунтової основи. Для дослідження ґрунтів зсувонебезпечних схилів таким методом є випробування на прямий зріз.

Уникнення розвитку зсувних деформацій, а отже, і прояву зсувного тиску можливе за рахунок поліпшення властивостей ґрунтів, тобто збільшення їх механічних характеристик. Дослідження із закріплення ґрунтів різними методами ведуться досить давно вітчизняними та закордонними вченими С.Д. Безруком, Н.М. Віленкіною, Л.М. Гончаровою, М.Л. Зоценком, В.І. Крисаном, Б.А. Ржаніциним, П.А. Ребиндером, В.Е. Соколовичем, І.В. Степурою, А.Н. Токіним, В.С. Шокаревим, А. Добсоном, Л. Казагранде й іншими.

Останніми роками у практику закріплення (армування) ґрунтів упроваджується цементація за бурозмішувальною технологією, яка дозволяє поліпшувати слабкі глинисті ґрунти навіть текучої консистенції. Завдяки нагнітанню в ґрунт цементного розчину відбувається скріплення частинок і агрегатів ґрунту, тобто виникає штучне структурне зчеплення. Елементи, що утворюються за цією технологію, називаються ґрунтоцементними (ҐЦЕ), а масив ґрунту – армованим.

Досвід використання ґрунтоцементу відомий давно, особливо як протифільтраційного матеріалу. Проте питання оцінювання водонепроникності ґрунтоцементу та вплив ҐЦЕ на водний режим основи досі не вирішені.

На жаль, сьогодні ще немає методики, яка дозволяє визначати показники міцності системи “ґрунт – елементи армування”. Визначення напружено-деформованого стану (НДС) при різних параметрах армованої основи нині реалізується за допомогою чисельних методів.

На базі проведеного аналізу в дисертації були визначені мета і задачі досліджень.

Другий розділ присвячено теоретичним основам розв’язання задач з оцінювання НДС закріплених ґрунтів; висвітленню розрахункового експерименту із визначення характеристик міцності системи “ґрунт – елементи армування” шляхом моделювання процесу одноплощинного зрушення за допомогою програмного комплексу Plaxis, зокрема його версії “Plaxis 3D Foundation”.

Значна частина розділу присвячена принципам побудови розрахункових схем у розв’язанні задач за допомогою програмного комплексу Plaxis. Визначено, що найбільш доцільним при оцінюванні НДС зсувонебезпечних схилів є застосування моделі ґрунту Мора – Кулона у вигляді пружно-пластичного середовища, вихідними параметрами якої є модуль деформації Е; питоме зчеплення с; кут внутрішнього тертя φ; коефіцієнт Пуассона ν; кут дилатансії ψ. Якщо схил армований вертикальними елементами (з ущільненого ґрунту, ґрунтоцементними, створеними шляхом силікатизації тощо), використовують композитний метод, при якому характеристики ґрунтів задаються як середньозважені між природним ґрунтом та матеріалом армування. У випадку оцінювання НДС схилу, який закріплений одиничними елементами (підпірними стінами, палями тощо), частіше за все користуються дискретним методом, коли ґрунт та елементи армування мають різні властивості.

Для визначення характеристик міцності закріплених ґрунтів проведено моделювання одноплощинного зрізу армованого ґрунту програмою “Plaxis 3D Foundation” у постановці просторової задачі з використанням пружно-пластичної моделі. Раніше питаннями моделювання одноплощинного зрізу ґрунтів із застосуванням пружно-пластичних моделей займалися В.А. Титаренко та О.В. Борт, які встановили, що результати моделювання і лабораторні дослідження мають високий рівень збіжності, а прийнята пружно-пластична модель ґрунту повністю відповідає умовам проведення лабораторних випробувань.

Розрахункова схема, що зображена на рис. 1, моделює зріз зразка ґрунту в приладі одноплощинного зрушення конструкції “Гідропроекту” ПСГ-2М. Зрізна коробка приладу циліндричної форми діаметром 71 мм, висотою 35 мм, складається з двох частин: верхньої – рухомої, нижньої – нерухомої, що забезпечується накладанням в’язей. Проміжок між рухомою та нерухомою частинами зрізної коробки становить 1 мм, як і при лабораторних випробуваннях.

При моделюванні досліджувався вплив процента армування (і = 2,2; 4,4 та 6,6 %) на характеристики міцності. За процент армування ґрунту прийнято відношення сумарної площі поперечних перерізів ҐЦЕ до площі поперечного перерізу зразка. В цьому випадку площа зразка дорівнює 40 см2. Закріплення зразків ґрунту ҐЦЕ проводилося за схемами, які подані на рис. 2. Висота елементів приймалася 33 мм, що на 2 мм коротше від висоти зразка (= 35 мм), для того, щоб запобігти безпосередньому сприйняттю вертикального навантаження більш жорсткими елементами закріплення.

Моделювання одноплощинного зрушення проводилося для суглинку лесованого, світло-жовтого, високопористого, карбонатного, просадочного, з числом пластичності Ір = 0,09, з вологістю W = 0,28 (аналогічно лабораторним дослідженням). Вихідні дані при моделюванні системи “ґрунт – елементи армування” за умови пружно-пластичної моделі приймалися для:

  •   ґрунту: γ =18  кН/м3; Е = 5 МПа; с = 11,8 кПа; φ = 6°; ν = 0,35; ψ = 0;

 ґрунтоцементу: γ =18,2  кН/м3; Е = 100 МПа; с = 100 кПа; φ = 7°; ν = 0,2; ψ = 0.

Рис. 1. Розрахункова схема зразка:
1 – верхня рухома та 2 – нижня нерухома частини зрізної коробки

Рис. 2. Зразки закріпленого ґрунту:
1 – 2,2 % (7 ҐЦЕ); 2 – 4,4 % (14 ҐЦЕ); 3 – 6,6 % (21 ҐЦЕ)

Після складання розрахункової схеми зразок автоматично був поділений на скінченні елементи різних розмірів клиноподібної форми (рис. 3). Далі проходило прикладання вертикального (0,05, 0,1 та 0,15 МПа) і горизонтального тисків.

У результаті моделювання отримано дотичні напруження та відповідні їм деформації зрізу, за якими були побудовані графіки залежностей “дотичні напруження – деформації” у логарифмічних координатах. Після обробки графіків, аналогічно побудованим за результатами лабораторних досліджень, визначалися характеристики міцності закріплених ґрунтів (табл. 1).

Таблиця 1

Зіставлення міцності незакріпленого і закріпленого ґрунту
за результатами моделювання одноплощинного зрушення

Процент армування і,%

Характеристики міцності

за структурною міцністю

за довготривалою міцністю

cst, кПа

φ, град

с, кПа

φ, град

1

0

2,3

6

10,7

9

2

2,2

8,7

6

15,3

11

3

4,4

15,0

7

19,7

11

4

6,6

16,3

8

23

12

За даними табл. 1 були побудовані графіки залежності структурного та питомого (довготривалого) зчеплення від процента армування, які зображені на рис. 4 та описані рівняннями (1) і (2).

З графіків (рис. 4) видно, що залежності між значенням структурного та питомого зчеплення й процентом армування мають лінійний характер, який описується рівняннями (1) і (2). Відповідність залежностей установленому закону підтверджується коефіцієнтом кореляції r > 0,80.

У третьому розділі наведено результати лабораторних і стендових експериментів з оцінювання міцності армованих ґрунтів та їх порівняння. За основний метод визначення характеристик міцності ґрунтів прийнято випробування на одноплощинне зрушення. Цей метод найточніше моделює особливості роботи ґрунту при зсувних процесах і дозволяє визначати кут внутрішнього тертя φ та питоме (довготривале) зчеплення с ґрунту, яке складається зі структурного сst і водно-колоїдного сw зчеплень.

Для дослідження ефекту закріплення ґрунтів зсувонебезпечних територій ҐЦЕ використано такі ґрунти:

– ґрунт №1 (ІГЕ-3) – суглинок лесований, світло-жовтий, високопористий, просадочний, твердий, із числом пластичності Ір = 0,09;

– ґрунт №2 (ІГЕ-5) – суглинок лесований, світло-коричневий, напівтвердий, високопористий, із числом пластичності Ір = 0,11.

Ці ґрунти найчастіше беруть участь у зсувних процесах: по них проходять поверхні ковзання; вони зсуваються по підстилаючих шарах. Для досліджень спеціально були використані ґрунти порушеної структури, оскільки в них структурні зв’язки вже зруйновані. Для випробувань ґрунтів зсувних і зсувонебезпечних територій необхідно, щоб їх фізичні характеристики при випробуванні якнайточніше відповідали природним при прогнозованій критичній ситуації, тому досліджувані суглинки доводились до текучопластичної консистенції. На момент випробувань вологість закріплених ґрунтів становила W = 0,28.

Лабораторні випробування армованих ґрунтів виконувались на приладі одноплощинного зрізу ПСГ-2М конструкції інституту “Гідропроект”. Розміщення ҐЦЕ армування виконувалося за схемою, поданою на рис. 2. Також одна серія зразків виготовлялася без армування. Діаметр елементів становить 4 мм, висота – 30 мм. Верхні та нижні 2 – 3 мм свердловини заповнювалися ґрунтом. Ґрунтоцемент був виготовлений із ґрунту, цементу (15 % від ваги сухого ґрунту) й води (В/Ц = 1). Після виготовлення зразки зберігалися протягом 28 діб у вологому ексикаторі для набуття ґрунтоцементом необхідної міцності. По закінченні цього строку зразки випробовувались на приладі ПСГ-2М при трьох вертикальних тисках 0,05, 0,1 та 0,15 МПа за схемою неконсолідовано-недренованого випробування. Для однієї серії зразків проводилося 6 випробувань на одноплощинне зрушення.

За результатами кожного окремого зрушення були побудовані графіки залежності дотичних напружень від деформацій у логарифмічних координатах “lg τlgl”. Приклад одного з таких графіків подано на рис. 5. Такі побудови дозволяють не проводити повторних випробувань ґрунту “плашка по плашці”, як того вимагає ДСТУ Б В.2.1-2-96, а визначати дотичні напруження, котрі відповідають структурному та довготривалому зчепленню, за одним графіком випробувань зразків ґрунту. Далі за методом найменших квадратів згідно з формулами вищезгаданого ДСТУ визначалися параметри міцності (структурне сst і довготривале с зчеплення та кут внутрішнього тертя φ), значення яких для досліджуваних ґрунтів наведено в табл. 2. Графіки залежності міцності закріплених суглинків лесованих № 1 (Ір = 0,09) і № 2 (Ір = 0,11) від процента армування за результатами лабораторних випробувань подано на рис. 6 та рис. 7 відповідно.

Таблиця 2

Зіставлення характеристик міцності незакріпленого
і закріпленого ґрунту за результатами лабораторних досліджень

Процент армування і, %

ІГЕ-3 (I= 0,09)

(порушена структура)

ІГЕ-5 (I= 0,11)

(порушена структура)

cst, кПа/

φ1, град.

с, кПа/

φ2, град.

cst, кПа/

φ1, град.

с, кПа/

φ2, град.

0

1,2/6

11,8/7

0,7/10

20,6/10

2,2

5,3/6

20,3/7

6,8/10

33,7/10

4,4

12,3/7

23/8

-

-

6,6

14,3/7

33/9

12,3/10

38,3/10

приріст сst та с при 2,2 %

4,1

8,5

6,1

13,1

приріст сst та с при 4,4 %

11,1

11,2

-

-

приріст сst та с при 6,6 %

13,1

21,2

11,6

17,7

Ці графіки (рис. 6, 7) чітко ілюструють ефект закріплення ґрунтів ҐЦЕ: при збільшенні процента армування збільшується міцність поліпшеного ґрунту, причому ця залежність є лінійною, що підтверджується коефіцієнтом кореляції, значення якого більше ніж 0,80.

Для оцінювання впливу масштабного фактора на характеристики міцності армованих ґрунтів був використаний стендовий прилад одноплощинного зрушення ґрунту СПЗ-1, зображений на рис. 8. Прилад СПЗ-1 відповідає всім вимогам ДСТУ стосовно обладнання, яке застосовується для випробувань на одноплощинне зрушення. На відміну від лабораторного приладу ПСГ-2М стендовий прилад передбачає зміщення нижньої частини зразка відносно верхньої.

За допомогою цього приладу були проведені випробування на одноплощинне зрушення ґрунтів № 1 і № 2 порушеної структури без закріплення та із закріпленням вертикальними ҐЦЕ. Діаметр зразків становить 290 мм (А = 660 см2) та 260 мм (А = 530,7 см2), висота – 220 мм. Тобто площа поперечного перерізу досліджуваних зразків для стендових випробувань в 16,5 і 12,8 разів відповідно перевищує площу зразків ґрунту для лабораторних випробувань, у яких площа поперечного перерізу становить А = 40 см2. На момент випробувань вологість закріплених ґрунтів становила W = 0,28.

Розміщення вертикальних ҐЦЕ виконувалося за схемою, поданою на рис. 9. Ґрунт № 1 закріплювався з процентом армування і = 2,6 та 4,4 %; ґрунт № 2 – з і = 2,6 та 3,0 %. Також одна серія зразків виготовлялася без армування. Діаметр елементів становить 14 мм, висота – 180 мм. Верхні та нижні 20 мм свердловини заповнювалися ґрунтом. Ґрунтоцемент був виготовлений із ґрунту, цементу (15 % від ваги сухого ґрунту) й води (В/Ц = 1,5–2). Витрата води для суміші порівняно з ґрунтоцементом, яким закріплювались кільця діаметром 71 мм, збільшена для того, щоб досягти достатньої пластичності суміші при нагнітанні у свердловину. Після виготовлення зразки зберігалися протягом 28 діб у вологих умовах. По закінченні цього строку вони випробовувались на приладі СПЗ-1 тільки при одному вертикальному тискові 0,1 МПа. Для однієї серії зразків проводилося 6 випробувань на одноплощинне зрушення.

За результатами зрушень були побудовані графіки залежності “логарифм дотичних напружень lg τ – логарифм деформацій lgl”, за якими визначили граничні опори зрушенню, що відповідають структурному та довготривалому зчепленню. Параметри міцності для закріплених ґрунтів розраховувалися із рівняння Мора – Кулона

st  σ tg φ  сst;    (3)

  σ tg φ  с.     (4)

При визначенні параметрів міцності прийнято наступне: кут внутрішнього тертя ґрунту при закріпленні ҐЦЕ не змінюється; структурне зчеплення незакріпленого ґрунту порушеної структури дорівнює 0. При розв’язанні рівнянь (3) і (4) були визначені характеристики міцності незакріплених та закріплених ґрунтів, значення яких наведено в табл. 3. За результатами стендових випробувань також були побудовані графіки залежності міцності закріплених ґрунтів від проценту армування і, рівняння яких залежно від виду ґрунту такі:

– для ґрунту № 1 – суглинку лесованого з числом пластичності Ір = 0,09:

сst = 2,16 і (r = 0,98) – структурне зчеплення, кПа;

с = 2,73 і + 10,23 (r = 0,95) – довготривале зчеплення, кПа;

– для ґрунту № 2 – суглинку лесованого з числом пластичності Ір = 0,11:

сst = 2,86 і (r = 0,999) – структурне зчеплення, кПа;

с = 6,74 і + 16,88 (r = 0,998) – довготривале зчеплення, кПа.

Проведені лабораторні та стендові випробування закріплених лесованих просадочних ґрунтів з числом пластичності Ір = 0,09; 0,11 на одноплощинне зрушення показали, що при збільшенні кількості елементів закріплення у масиві, а відповідно й збільшенні процента армування як структурне, так і питоме зчеплення зростають. При цьому кут внутрішнього тертя для закріпленого ґрунту порівняно з незакріпленим залишається незмінним або зростає на 1 – 2° (табл. 2, 3).

Залежності структурного сst та довготривалого с зчеплень закріпленого ґрунту від процента закріплення і є лінійними й описуються рівняннями

сst = ni + сs.st;       (5)

с = mi + сs,       (6)

де сst – структурне зчеплення закріпленого масиву ґрунту, кПа; с – довготривале зчеплення закріпленого масиву ґрунту, кПа; сs.st – структурне зчеплення ґрунту (soil), кПа; сs – довготривале зчеплення ґрунту, кПа; і – процент армування, %; n, m – емпіричні коефіцієнти, кПа / %.

Таблиця 3

Зіставлення характеристик міцності незакріпленого
і закріпленого ґрунту за результатами стендових досліджень

Процент армування і, %

ІГЕ-3 (I= 0,09)

(порушена структура)

ІГЕ-5 (I= 0,11)

(порушена структура)

cst, кПа/

φ1, град.

с, кПа/

φ2, град.

cst, кПа/

φ1, град.

с, кПа/

φ2, град.

0

0/5,2

10,9/5,2

0/8,4

16,8/8,4

2,6

4,8/5,2

15,7/5,2

7,3/8,4

35,1/8,4

3,0

-

-

8,8/8,4

36,8/8,4

4,4

10,0/5,2

23,2/5,2

-

-

приріст сst та с при 2,6 %

4,8

4,8

7,3

18,3

приріст сst та с при 3,0 %

-

-

8,8

20,0

приріст сst та с при 4,4 %

10,0

12,3

-

-

Результати лабораторних і стендових випробувань на одноплощинне зрушення показали, що значення структурного зчеплення для досліджуваних ґрунтів при рівному проценті армування приблизно однакові. Хоча характеристики міцності, визначені шляхом стендових випробувань, менші за лабораторні, чим і підтверджується масштабний ефект: при збільшенні розмірів зразків значення характеристики зменшуються. Близькість результатів дає право побудувати за всіма дослідними точками графік залежності структурного зчеплення від процента армування сst = f(i), що поданий на рис. 10.

Узагальнююче рівняння, за яким можна визначати структурне зчеплення суглинку лесованого, що закріплений вертикальними ҐЦЕ, виготовленими за бурозмішувальною технологією, з урахуванням формули (5) набуде вигляду

сst = 2,05i + сs.st [кПа],      (7)

де 2,05 – емпіричний коефіцієнт для суглинків лесованих із числом пластичності Ір = 0,09 – 0,11, кПа / %.

Як відомо, повне питоме зчеплення зв’язних ґрунтів змінюється залежно від вологості та структури ґрунту. З огляду на результати дослідів із закріплення лесованих суглинків, не виявляється можливим виведення узагальнюючого рівняння щодо визначення довготривалого зчеплення закріпленого за бурозмішувальною технологією водонасиченого суглинку з числом пластичності Ір = 0,09 – 0,11 залежно від процента армування.

Порівнюючи результати моделювання (табл. 1) та лабораторних випробувань (табл. 2), бачимо їх відмінність. Значення структурного зчеплення за результатами моделювання виявилися більшими за відповідні результати лабораторних випробувань. Зворотна картина спостерігається щодо питомого зчеплення закріплених ґрунтів. Також кути внутрішнього тертя за результатами моделювання більші, ніж за лабораторними дослідами. Незважаючи на вищевикладені відмінності між значеннями отриманих характеристик міцності ґрунтів, як лабораторні дослідження, так і моделювання показали позитивний вплив закріплення суглинку лесованого вертикальними ґрунтоцементними елементами. Особливо це стосується збільшення структурного зчеплення при збільшенні кількості елементів армування, в чому й проявляється ефект закріплення ґрунтів зсувонебезпечних територій.

У цьому розділі також було підтверджено, що значення структурного зчеплення закріпленого масиву можна визначати як середньозважене між структурним зчепленням природного ґрунту та ґрунтоцементом. При цьому структурне зчеплення ґрунтоцементу у розрахунках необхідно приймати не більше ніж 210 кПа.

Четвертий розділ присвячено дослідженню водонепроникності та водостійкості ґрунтоцементу; розв’язанням задач із фільтрації ґрунтових вод при закріпленні ґрунтів за бурозмішувальною технологією.

За попередніми підрахунками не менше ніж 70 % території України мають складні інженерно-геологічні умови (просадочні ґрунти, зсувні та зсувонебезпечні схили, підземні порожнини, стиснена забудова, підтоплені території тощо). Однією з найбільш актуальних проблем є підтоплення, що розвивається як на забудованій території, так і на територіях новобуд. Підтоплення, як один із проявів шкідливої дії вод, активізує розвиток таких небезпечних геологічних процесів, як зсуви, обвали, ерозію та засолення ґрунтів, заболочування, карст, суфозію, пливуни. Поширеним у боротьбі з підтопленням є влаштування протифільтраційних завіс. На конкретному прикладі показано доцільність застосування завіси із ҐЦЕ, виготовлених за бурозмішувальною технологією, як захід боротьби із підтопленням.

У південно-східній частині м. Полтави, біля схилу глибокої балки, яка є результатом тривалої ерозійної діяльності постійного струмка – притоки р. Ворскла, розташований колишній кар’єр цегляного заводу. За сотні років схили балки були обжиті й забудовані приватними садибами з розвинутою інфраструктурою. В період експлуатації кар’єру рівень ґрунтових вод на його території знижувався за рахунок їх постійного відкачування. Однак після припинення діяльності кар’єру відкачування ґрунтових вод також припинилося, і вони поступово заповнили пониження, утворивши таким чином озеро техногенного походження, глибина якого сягає 5-6 м. Декілька років тому почалося підтоплення житлових будинків, садиб і господарських будівель, що розташовані з одного боку балки, як показано на рис. 11. На сьогодні перепад висот між рівнем виходу ґрунтових вод на схилі балки і поверхнею води у кар’єрі становить близько 14 м, що викликає суфозійні процеси у ґрунтах ІГЕ-5 – суглинках лесових, м’якопластичних. Негативним явищем є те, що перезволоження поверхневих відкладів на схилі може викликати активізацію зсувних процесів, оскільки територія схилу належить у цілому до зсувонебезпечної. Для припинення фільтрації ґрунтових вод з кар’єру в балку в тілі природної дамби було запропоновано влаштувати протифільтраційну завісу із ҐЦЕ, виготовлених за бурозмішувальною технологією.

Для дослідження водонепроникності ґрунтоцементу на території кар’єру були виготовлені вертикальні ҐЦЕ діаметром 200 мм і довжиною 2,5 м. Витрати цементу становлять 20 % від ваги сухого ґрунту, водоцементне відношення розчину – В/Ц = 1. Дослідний майданчик складений лесованим просадочним суглинком першого горизонту (ІГЕ-3), який має такі характеристики: WL = 0,30; WР = 0,21; ІР = 0,09; W = 0,13; е = 0,91; Sr = 0,35; ІL = - 0,89; ρS = 2,66 г/см3; ρ = 1,56 г/см3; ρd = 1,39 г/см3.

Через 6 місяців елементи були викопані з масиву для подальшого дослідження у лабораторних умовах. Водонепроникність зразків ґрунтоцементу визначалась експрес-методом оцінювання повітропроникності пристроєм ВВ-2, як наведено на рис. 12. Цей пристрій використовується для прискореного визначення водонепроникності бетону. Зазначений метод ґрунтується на наявності експериментальної залежності між повітропроникністю поверхневих шарів бетону та його водонепроникністю. Як параметр, що характеризує повітропроникність, приймається значення часу, за котре тиск у камері пристрою падає на певну величину. Була випробувана серія зразків із 6 циліндрів діаметром 200 мм і висотою 120–150 мм. Результати випробувань наведено в табл. 4.

Таблиця 4

Значення часу та марки

для зразків ґрунтоцементу

№ зразка

Час ti, с

Марка W

1

305,27

12

2

320,58

12

3

445,00

14

4

480,54

14

5

520,30

14

6

784,98

16

За результатами випробувань отримали, що водонепроникність ґрунтоцементу відповідає марці W14 (за класифікацією бетонів). Коефіцієнт варіації, визначений методом найменших квадратів, для цього дослідження становив V = 0,11. 3начення коефіцієнта варіації відповідає загальним уявленням для ґрунтів; це підтверджує, що ґрунтоцемент має досить високу водонепроникність.

Водостійкість ґрунтоцементу також перевірялася шляхом порівняння міцності на одновісний стиск зразків, що зберігалися у повітряно-сухих умовах й у воді (визначення розм’якливості). Для цього з досліджуваних експрес-методом зразків ґрунтоцементу діаметром 200 мм та висотою 150 мм виготовлялися кубики розмірами 7х7х7 см, які були поділені на дві серії по 6 штук: зразки 1-ої серії зберігалися протягом 28 діб у воді; зразки 2-ої серії зберігалися протягом 28 діб у повітряно-сухих умовах. Проведені випробування показали, що межа міцності на одновісний стиск зразків, які зберігалися у воді становить Rс = 1,54 МПа, а зразків, що зберігалися у повітряно-сухих умовах – Rс = 1,36 МПа. Коефіцієнти варіації для отриманих даних становлять відповідно V = 0,092 і V = 0,057. Отримані результати показують, що ґрунтоцемент не тільки не розмокає у воді, але й збільшує свою міцність.

У цьому розділі також зроблено теоретичний розрахунок задачі фільтрації ґрунтових вод на ділянці, закріпленій вертикальними ҐЦЕ. Визначено, що величина підпору ґрунтових вод буде залежати від товщини водоносного шару, відстані від водотриву до нижнього кінця елемента та процента армування.

У п’ятому розділі викладено проект технічних умов з проектування армованих схилів і укосів з використанням цементації ґрунтів за бурозмішувальною технологією. Основною метою проектування є визначення кроку та глибини закладення елементів армування, котрі приймаються як найменші з проведених розрахунків закріпленої зсувонебезпечної території за першою і другою групою граничних станів.

Практичне впровадження результатів досліджень проводилося на чотирьох об’єктах у містах Києві, Сумах, Полтаві.

Збільшення структурного зчеплення за рахунок закріплення ґрунтів за бурозмішувальною технологію дозволило освоєння зсувонебезпечних схилів без ризику втрати стійкості, що дало економічний ефект на трьох об’єктах близько 1,68 млн. грн.

ВИСНОВКИ

Проведені дослідження дають змогу зробити такі висновки:

1. Запропоновано для уникнення розвитку зсувних деформацій, а отже, і появи зсувного тиску, виконувати поліпшення властивостей ґрунту, тобто збільшення його механічних характеристик, шляхом цементації за бурозмішувальною технологією. Закріплення ґрунтів повинно використовуватись в якості допоміжного заходу, а іноді й альтернативи найбільш поширеним методам стабілізації та попередження зсувів – спорудженню різних типів утримуючих споруд, таких, як підпірні стінки, контрбанкети тощо.

2. Встановлено, що при цементації ґрунтів, в результаті з’єднання частинок і агрегатів ґрунту цементом, виникає штучне структурне зчеплення. Ґрунтоцементні елементи, влаштовані за бурозмішувальною технологією, разом з незакріпленим ґрунтом утворюють єдиний масив ґрунту з поліпшеними механічними характеристиками, методів оцінювання яких досі не існує.

3. Визначено, що для оцінювання напружено-деформованого стану армованих основ зсувонебезпечних територій за допомогою програмного комплексу Plaxis необхідно розв’язати пружно-пластичну задачу нелінійної механіки ґрунтів. При використанні версії “Plaxis 3D Foundation” у рамках просторової задачі складається дискретна розрахункова схема, в якій означено кожний ґрунтоцементний елемент у просторі ґрунтової основи. Спрощено стійкість схилу з армованого ґрунту можливо оцінити за допомогою версії “Plaxis 8.2” постановкою плоскої задачі з використанням композитної розрахункової схеми, в якій наявність армування враховується середньозваженими характеристиками армованого масиву.

4. Доведено ефект закріплення лесованих суглинків шляхом їх армування ґрунтоцементом за результатами лабораторних і стендових випробовувань цих ґрунтів на одноплощинне зрушення. Підвищення міцності ґрунту при закріпленні ґрунтоцементними елементами відбувається більшою мірою за рахунок збільшення структурного зчеплення, при цьому водно-колоїдне зчеплення і кут внутрішнього тертя збільшується несуттєво; міцність закріпленого ґрунту, головним чином, залежить від процента армування. Порівняння залежностей “навантаження – деформації”, які отримані за даними моделювання й експериментальним шляхом, показало достатній збіг результатів. Це свідчить про правомірність вибору та використання пружно-пластичної моделі ґрунту.

5. Уперше за результатами експериментальних досліджень водонепроникності, проведених експрес-методом визначення повітропроникності як для бетонів, встановлено, що ґрунтоцемент із лесованого суглинку з додаванням 20% портландцементу М400 від ваги сухого ґрунту при В/Ц = 1, виготовлений за бурозмішувальною технологією без додаткового ущільнення і гідрофобних добавок, має клас водонепроникності, що відповідає марці W14 для бетонів. Досягнення таких параметрів для бетону потребує значно вищих витрат. Випробування ґрунтоцементу на розм’якливість показали, що він не тільки не розмокає у воді, а й збільшує свою міцність при перебуванні під водою.

6. Результати роботи впроваджені при розробленні низки проектів з освоєння зсувонебезпечних ділянок, на основі чого розроблені Технічні умови з проектування армованих схилів та укосів з використанням цементації ґрунтів за бурозмішувальною технологією”. 

7. Використання технології поліпшення властивостей ґрунтів зсувонебезпечних ділянок шляхом улаштування вертикальних ґрунтоцементних елементів за бурозмішувальною технологією порівняно з застосуванням буронабивних паль як утримуючих споруд дозволяє знизити загальні витрати на 30-60 %. Економічний ефект від упровадження запропонованої методики на трьох об’єктах становить 1,68 млн. грн.

Список опублікованих ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ дисертації

  1.  Зміна характеристик міцності ґрунтів при їх закріпленні за допомогою цементації / [Ю.Й. Великодний, М.Л. Зоценко, І.І. Ларцева, А.М. Ягольник] // Будівельні конструкції: міжвід. наук.-техн. зб. Вип. 71. – Кн. 2. – К.: НДІБК, 2008. – С. 5160.
  2.  Ларцева І.І. Цементація ґрунтів зсувонебезпечних схилів / І.І. Ларцева // Зб. наук. пр. (галузеве машинобуд., буд-во). – Полтава: ПолтНТУ, 2008. – Вип. 22. – С. 44–52.
  3.  Ларцева І.І. Моделювання одноплощинного зрізу закріплених ґрунтів / І.І. Ларцева, В.І. Марченко // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. – Одеса: ОДАБА, 2009. – Вип. №36. – С. 257–263.
  4.  Дослідження водонепроникності ґрунтоцементу / [М.Л. Зоценко, О.І. Наливайко, І.І. Ларцева, О.М. Панько] // Вісник Дніпропетр. нац. ун-ту. залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Д.: ДНУЗТ, 2010. – Вип. 32.– С. 4348.
  5.   Використання ґрунтоцементу, виготовленого за бурозмішувальною технологією, для влаштування протифільтраційних завіс / [Ю.Й. Великодний, М.Л. Зоценко, С.В. Біда, А.М. Ягольник, І.І. Ларцева] // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: зб. наук. пр. – Рівне: НУВГТ, 2010. – Вип. 20. – С. 11–16.
  6.  Досвід стабілізації зсувних схилів річкових долин / [М.Л. Зоценко, Ю.Й. Великодний, В.А. Титаренко, М.І. Лапін, І.І. Ларцева] // Світ геотехніки. – 2010. – №1. – С. 4–10.
  7.  Ларцева И.И. Лабораторные исследования прочности грунтов, армированных грунтоцементом / И.И. Ларцева // Строительство, материаловедение, машиностроение: сб. научн. тр. Вып. №56. – Д.: ПГАСА, 2010. – С. 236–241.
  8.  Ларцева І.І. До визначення фізико-механічних характеристик ґрунтоцементу / І.І. Ларцева, М.В. Петруняк // Зб. наук. пр. (галузеве машинобуд., буд-во). – Полтава: ПолтНТУ, 2010. – Вип. 2 (27). – С. 127–134.
  9.  Зоценко Н.Л. Закрепление оснований цементацией буросмесительным методом / Н.Л. Зоценко, И.И. Ларцева, В.И. Марченко // Труды Международ. конф. по геотехнике “Геотехнические проблемы мегаполисов”. Т. 5. М.: ПИ “Геореконструкция”, 2010. – С. 1781–1788.
  10.  Ларцева І.І. Застосування цементації ґрунтів за бурозмішувальною технологією для закріплення зсувонебезпечних територій / І.І. Ларцева, А.М. Ягольник // Тези доповідей 68-ої Міжнарод. наук.-практ. конф. “Проблеми та перспективи розвитку залізничного транспорту”. – Д.: ДНУЗТ, 2008. – С. 138.
  11.  Великодний Ю.Й. Проведення комплексу заходів зі стабілізації зсувонебезпечного схилу при будівництві житлового будинку по проспекту Першотравневий, 15–17 / Ю.Й. Великодний, А.М. Ягольник, І.І. Ларцева // Тези
    61-ої наук. конф. професорів, викладачів, наукових працівників, аспірантів та студентів ун-ту. – Полтава: ПолтНТУ, 2009. – Т. 1. – С. 125–127.
  12.  Ларцева І.І. Визначення характеристик міцності армованих ґрунтів в стендових умовах / І.І. Ларцева // Зб. наук. праць Всеукраїнської наук.-практ. конф. “Проблеми й перспективи розвитку академічної науки”. – Полтава: ПолтНТУ, 2009. – С. 193195.
  13.  Зоценко Н.Л. Методы исследования прочности грунтов, армированных грунтоцементом / Н.Л. Зоценко, И.И. Ларцева // Материалы Международ. науч.-техн. конф. “Малоэтажное строительство в рамках Национального проекта “Доступное и комфортное жилье гражданам России”: технологии и материалы, проблемы и перспективы развития в Волгоградской области. – Волгоград: ВолГАСУ, 2009.– С. 182185.
  14.  Ларцева І.І. Економічна ефективність використання ґрунтоцементних паль як фундаментів будівель і споруд / І.І. Ларцева, Р.В. Петраш, С.С. Петраш // Економіка і регіони. – Полтава: ПолтНТУ, 2006. – №1 (8). – С. 118–121.

Анотація

Ларцева І.І. Закріплення зсувонебезпечних територій за допомогою цементації ґрунтів за бурозмішувальною технологією. − Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.02 − основи та фундаменти. − Полтава: Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка, 2010. – 203 с.

Дисертація присвячена питанням закріплення зсувонебезпечних територій за допомогою цементації ґрунтів за бурозмішувальною технологією. Проведено чисельне моделювання напружено-деформованого стану закріпленого ґрунту методом скінченних елементів, результати якого узгоджуються з експериментальними даними. Вивчення поліпшення структурного зчеплення цементацією було виконане на лабораторному та стендовому приладі шляхом проведення випробувань на одноплощинне зрушення закріплених зразків. Запропоновано методику визначення характеристик міцності закріпленого ґрунту, зокрема структурного зчеплення. Досліджено водонепроникність та водостійкість ґрунтоцементу, доведено доцільність його застосування для протифільтраційних завіс. Надано рекомендації впровадження результатів досліджень у практику проектування.

Ключові слова: зсувонебезпечний схил, структурне зчеплення, вертикальні ґрунтоцементні елементи, бурозмішувальна технологія, метод скінченних елементів, процент армування, одноплощинне зрушення, водонепроникність, підтоплення, протифільтраційна завіса.

Аннотация

Ларцева И.И. Закрепление оползнеопасных территорий при помощи цементации грунтов по буросмесительной технологии. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.02 – основания и фундаменты. – Полтава: Полтавский национальный технический университет имени Юрия Кондратюка, 2010. – 203 с.

Диссертация посвящена вопросам закрепления оползнеопасных территорий при помощи цементации грунтов по буросмесительной технологии.

В первом разделе освещены современные представления об удержании оползнеопасных территорий в стабильном состоянии, в частности путем закрепления грунтов цементацией, и обнаружены проблемы, которые не решены до сих пор. Выполнен обзор научно-технической литературы по направлениям: оползневые процессы и методы борьбы с ними; причины подтопления склонов и методы борьбы с этим явлением; опыт определения характеристик прочности грунтов; особенности цементации грунтов по буросмесительной технологии.

Второй раздел посвящен теоретическим основам решения задач оценивания напряженно-деформированного состояния (НДС) закрепленных грунтов; освещению расчетного эксперимента по определению характеристик прочности системы “грунт – элементы армирования” путем моделирования процесса одноплоскостного сдвига с помощью программного комплекса PLAXIS, в частности его версии “Plaxis 3d Foundation”.

В третьем разделе приведены результаты лабораторных и стендовых экспериментов по оцениванию прочности армированных грунтов и их сравнение. В качестве основного метода определения характеристик прочности грунтов принято испытание на одноплоскостной срез. Этот метод точнее всего моделирует особенности работы грунтов при оползневых процессах и позволяет определять угол внутреннего трения и удельное (долговременное) сцепление грунта, которое состоит из структурного и водно-коллоидного сцеплений.

Четвертый раздел посвящен исследованию водонепроницаемости и водостойкости грунтоцемента; решениям задач по фильтрации грунтовых вод при закреплении грунтов по буросмесительной технологии.

В пятом разделе изложен проект технических условий по проектированию армированных склонов и откосов с использованием цементации грунтов по буросмесительной технологии. Основной целью проектирования является определение структурного сцепления закрепленного грунта. Также в данном разделе приведены данные внедрения итогов исследований в практику проектирования.

Ключевые слова: оползнеопасный склон, структурное сцепление, вертикальные грунтоцементные элементы, буросмесительная технология, метод конечных элементов, процент армирования, одноплоскостной срез, водонепроницаемость, подтопление, противофильтрационная завеса.

abstract

Lartseva I.I. Strengthening the landslide territories by cementation of soils on boring and mixing technology.– Manuscript.

Thesis for the Candidate Degree in Technical Sciences on speciality 05.23.02 – Bases and Foundations. – Poltava National Technical University named in honor of Yuri Kondratyuk, Poltava, 2010.203 р.

Dissertation is devoted to the problem of strengthening the landslide territories by cementation of soils on boring and mixing technology. The numerical design of tensely-deformed state of fastened soil is performed by the method of ultimate elements and results of which are coordinated with experimental information. Examination of improvement of structural cohesion by cementation was performed on a laboratory and stand device by testing it concerning one-plane displacement of the fastened samples. The method of determination of durability characteristics of the fastened soil is offered, particularly for structural cohesion. Watertightness and water resistance of soil-cement were investigated, expedience of its application was well proved for grout curtain. Recommendations for introduction of results of researches into practice of designing are given.

Key words: landslide slope, structural cohesion, vertical soil-cement elements, boring and mixing technology, method of ultimate elements, percent of reienforcement, one-plane displacement, watertightness, underflooding, grout curtain.

Підписано до друку 05.10.2010 р.

Формат паперу 60×84/16.

Папір офсетний. Друк трафаретний.

Ум. друк. арк. 0,9. Тираж 150 пр. Зам. № 2128.

Видавець і виготовлювач ТОВ «АСМІ».

36011, м. Полтава, вул. В. Міщенка, 2.

Тел./факс: (0532) 56-55-29.

Свідоцтво суб’єкта видавничої справи

серія ДК №3357 від 25.12.2008 р.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29325. Анализ цветовых характеристик оригинала 50 KB
  Определяем цветовой охват оригинала и сопоставляем его с возможным цветовым охватом репродукции. Частотные параметры оригинала При анализе оригинала в первую очередь бросается в глаза градация во вторую – цвет в третью – резкостные параметры изображения то с какой точностью воспроизводятся мелкие детали изображения К частотным параметрам относятся и шумы. Могут быть детерминированные шумы примером которых может служить растровая структура полиграфической репродукции если в качестве оригинала выступает полиграфический оттиск.