ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

проведена серия опытов с моделями железобетонных свай Ж _кв.

эксперименты проводилась в лотке с песчаным грунтом (песок мелкий, аллювиального происхождения, желтого цвета). Размер лотка - 0.5ґ0.5ґ1.5 м. На дне лотка была размещена резиновая камера, в которую перед началом опыта закачивался воздух. Сверху на камеру устанавливалась выравнивающая плита, служившая вторым дном лотка, заполненного грунтом.

Опыты проводились с грунтом, имеющим воздушно-сухое состояние (w=0.03 - 0.05). Часть опытов проведена с влажным грунтом (влажность 0.10 - 0.15).

Для исследования сил негативного трения использовались: железобетонные модели свай квадратного сечения (Ж _кв) 34ґ34, 35ґ35, 36ґ36, 38ґ38 и 40ґ40 мм.

Для измерения сил негативного трения использовались динамометры растяжения двух типов: ДПУ-0.02-2 и ДПУ-0.1-2. Наблюдениями за перемещениями грунта в лотке выполнялись при помощи индикаторов часового типа ИЧ-50 с точностью измерений 0.01 мм.

результаты экспериментов с моделями железобетонных свай Ж _кв представлены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты опытов с моделями свай Ж _кв

В начальный период опытов наблюдался быстрый рост сил негативного трения, и при величине осадки грунта s _fn,max , силы негативного трения достигали максимального значения f _n,max; при дальнейшем росте осадки грунта происходит постепенное снижение сил негативного трения до некоторой величины f _n,min.

Опыты с моделями свай Ж _кв показали, что большое влияние на величину f _n,max оказывает напряженно-деформированное состояние грунта, сложившееся в грунте после забивки сваи, и влажность грунта. При первоначальной забивке свай в сухой грунт (рис. 1) были зафиксированы значения f _n,max , равные 9.773 - 14.85 кПа (среднее значение составило 11.7 кПа). В тех случаях, когда проводились повторные опыты со сваями, добитыми в грунт на 40 - 50 мм (на величину осадки грунта в лотке в предыдущем опыте), значения f _n,max зафиксированы весьма низкими и составили 2.294 - 4.578 кПа (рис. 1).

Объясняется это тем, что в процессе первоначальной забивки сваи в грунт в околосвайном простран­стве образуется переуплотненная зона, оказывающая значительное нормальное давление на ствол сваи. Со временем (примерно через сутки после забивки сваи) происходит релаксация напряжений в околосвайном массиве грунта и соответствующее снижение нормального давления грунта на грани ствола сваи. Добивка сваи на 40 - 50 мм (через сутки и более после первоначального погружения сваи) не приводила к существенному увеличению обжатия ствола сваи, и, соответственно, не способствовала развитию высоких значений сил негативного трения.

Осадка грунта s _fn,max , при которой силы негативного трения в сухом грунте получили максимальное развитие, колебалась в пределах 2.46 - 9.26 мм, при среднем значении 6.25 мм.

Анализ графиков парной зависимости "осадка грунта - негативное трение" в опытах со сваями Ж _кв (рис. 1) позволил установить, что на первом этапе наблюдается быстрый рост сил негативного трения и, при достижении некоторого максимума, наблюдается резкий спад этих сил. Крутизна нисходящей ветви несколько меньше, чем у восходящей. Явной тенденции к затуханию на нисходящей ветви кривой не отмечается.

график зависимости сил негативного трения, развивающихся на боковой поверхности модели сваи Ж _кв , добитой в воздушно-сухой грунт после предыдущего опыта, от осадки этого грунта, отличается от первой зависимости существенно меньшим развитием сил негативного трения.

В опытах с влажным грунтом характер парной зависимости "осадка грунта - негативное трение" значительно отличается от аналогичной зависимости в опытах с воздушно-сухим грунтом (рис. 2). Здесь отмечается более плавный рост сил негативного трения с ростом перемещений грунта относительно сваи. Значенияf_n,maxзафиксированы меньшими по величине, чем в опытах с воздушно-сухим грунтом.

При первоначальной забивке сваи Ж _кв во влажный грунт (рис. 2) в процессе всего опыта наблюдался постепенный рост сил негативного трения. Осадка грунта в конце опыта достигла 45.21 мм, однако экстремальной точки, за которой следовал бы спад сил негативного трения (на графике зависимости "осадка грунта - негативное трение") отмечено не было.

У сваи Ж _кв , добитой во влажный грунт после предыдущего опыта, график зависимости "осадка грунта - негативное трение" (рис. 2) отличается от первой зависимости, меньшими значениями сил негативного трения, а также наличием экстремальной точки, за которой последовал некоторый спад сил негативного трения.

Использование полученных результатов будет способствовать совершенствованию проектных решений свайных фундаментов.

Иллюстрации

Рис. 1 . зависимость сил негативного трения, развивающихся на боковой поверхности железобетонной модели сваи Ж _кв , первоначально забитой и добитой в воздушно-сухой грунт (после предыдущего опыта) от осадки грунта.

Рис. 2 . зависимость сил негативного трения, развивающихся на боковой поверхности железобетонной модели сваи Ж _кв , первоначально забитой и добитой во влажный грунт (после предыдущего опыта) от осадки грунта.