ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Исследования сил негативного трения проводились в грунтовом лотке разме­ром в плане 520 х 600 мм, высотой 1310 мм. Принципиальная схема установки представлена на рис. 1. В состав установки входят: грунтовый лоток, упорная рама, к которой крепится динамометр. На дне лотка размещена резиновая камера, заполненная водой. Сверху на камеру уклады­валась подвижная плита, затем лоток заполнялся песчаным грунтом (песок мелкий, желтого цвета, в воздушно-сухом состоянии, аллювиального происхождения). Ук­ладка песка осуществлялась с послойным уплотнением. Затем в грунт забивалась модели свай. В опытах использовались дюралюминиевые модели свай круглого по­перечного сечения диаметром 12 мм, длиной 940 мм.

Голова модели сваи крепилась к динамометру с последующим приложением к ней усилия начального натяжения, равного собственному весу мо­дели свай и крепежных приспособлений. Для наблюдений за перемещениями грунта в лоток закладывались 4 грунтовых марки и одна поверхностная марка (рис. 2), осадка которых фиксировалась индикаторами часового типа марки ИЧ-50, с точно­стью измерений 0.01 мм.

После снятия начальных (нулевых) отсчетов открывался выпускной клапан и вода постепенно выпускалась из камеры. Скорость истечения воды контролирова­лась. По мере выхода воды из камеры, ее объем уменьшался, верхний свод камеры постепенно опускался вместе с плитой. Вследствие этого постепенно оседал грунт в лотке и часть своего веса передавал на модели кустов свай, подвешенные на ди­намометрах растяжения. Таким образом, на поверхности моделей свай развивались силы негативного трения.

Измерение величины этих сил (их суммарного значения) выполнялось с помощью динамометра. Эксперименты проводились с моделью куста из 8 свай. Шаг свай с со­ставлял 3.33d. Результаты эксперимента представлены в табл. 1.

Таблица 1. Результаты исследований сил негативного трения,

воздействующих на кусты из четырех свай

Согласно таблице 1 максимальное значение удельных сил негативного тренияf _nвопыте составило 15.332 кПа.Осадка грунта за пределами куста свай к концу опыта достигла 50.0 мм, грунт находящийся внутри куста имел меньшую осадку, равную 46.55 мм. Таким образом, отмечено зависание грунта, расположенного внутри куста. Продолжительность опыта составила 146.5 часа.

По результатам опыта построен совмещенный график изменения во времени сил негативного трения и осадки околосвайного грунта (рис. 3). Графики свидетельствуют о цикличном изменении сил негативного трения. Кривая графикаf _n= f(t)имеет повторяющиеся участки медленного роста негативных сил трения, которые сменяются участками их быстрого роста.

Графики зависимостиs = f(t)также имеют ступенчатое очертание, горизонтальные участки кривой характеризуют медленное нарастание осадки. На смену этим участкам приходят кривые, отражающие высокую скорость роста осадки грунта. Следует отметить, что ступени роста сил негативного тренияf _nпрактически совпадают со ступенями роста осадкиsоколосвайного грунта. В случае незначительного перемещения грунта вверх относительно сваи силы негативного трения резкоснижаются.

На рис. 4 представлена зависимостьf _n= f(s)сил негативного трения от осадки околосвайного грунта, протекающей в интервале от 0 до 5 мм. Отмечена прямо пропорциональная зависимость сил негативного тренияf _nот осадки околосвайного грунтаs, с ростом осадки грунта силы негативного трения возрастают, при уменьшении осадки силы негативного трения интенсивно падают. Это хорошо видно на рис. 5, причем интенсивность роста сил негативного трения при увеличении осадки грунта на порядок ниже интенсивности их падения при уменьшении осадки.

На рис. 6 приведена зависимость сил негативного трения f _n от осадки s околосвайного грунта, изменяющейся в пределах от 5 до 15 мм. Кривая графикаf _n= f(s)имеет три фрагмента, в пределах которых отмечено уменьшение сил негативного трения на 1 - 3 %, не смотря на продолжающееся увеличение осадки сваи. Причина этого явления по-видимому связана с процессами отрицательной дилатансии.

На рис. 7 представлен график зависимости f _n= f(s) охватывающий весь опыт, по завершению которого суммарная осадка s околосвайного грунта составила 50.0 мм, а удельная сила негативного трения f _n достигла 15.332 кПа.

Иллюстрация

Рис. 1. Схема установки для исследования сил негативного трения,

действующих на модель куста из восьми свай

Рис. 2. Схема грунтового лотка с моделью куста

из восьми свай в плане

Рис. 3. Изменение во времени сил негативного трения

и осадки околосвайного грунта

Рис. 4. Зависимость сил негативного трения от осадки

околосвайного грунта (осадка от 0 до 5 мм)

Рис. 5. Зависимость сил негативного трения от осадки

околосвайного грунта (осадка от 1.5 до 2.5 мм)

Рис. 6. Зависимость сил негативного трения от осадки

околосвайного грунта (осадка от 5 до 15 мм)

Рис. 7. Зависимость сил негативного трения от осадки

околосвайного грунта (осадка от 0 до 50 мм)