Водонасыщенные грунты способные к динамическому разжижению
Перейти к содержимому

Водонасыщенные грунты способные к динамическому разжижению

  • автор:

Вероятность разжижения грунтов в сейсм. районах

Геологи оценили вероятность разжижения песков при динамических нагрузках до глубины 15 м как возможное и маловероятное.
Что теперь с этим делать. Эдания от 6 до 16 -ти этажей. Грунты в основном песчаные водонасыщенные
Кто-нибудь сталкивался с этим в свете требования СП 50-101 п.6.12.7
Нельзя использовать в качестве оснований сейсмостойких сооружений без проведения предпостроечных мероприятий водонасыщенные грунты, способные к виброразжижению

Просмотров: 6306
Регистрация: 18.03.2006
Сообщений: 1,501

Обычно к разжижению при динамике склонны рыхлые пески. Плотные на это, как правило, не способны. Какова плотность ваших песков?

Регистрация: 03.01.2005
Сообщений: 30

Пески средней плотности с линзами рыхлого. Приложена таблица из СП 11-105-97
В первом случае более-менее понятно, а вдругих случаях что-то делать или нет?

Таблица.doc (22.0 Кб, 302 просмотров)

Регистрация: 03.04.2008
Sever Kavkaza
Сообщений: 122
Сообщение от Romka

Обычно к разжижению при динамике склонны рыхлые пески. Плотные на это, как правило, не способны. Какова плотность ваших песков?

Ромка. Подскажи пожалуйста где написано про то что, к разжижению при динамике склонны рыхлые пески.
Просто проблема такая: Краснодарская экспертиза потребовала проведение Динамического зондирования грунтов ссылаясь на п. 6.12.7 СП 50-101-2004. Но заказчик отказывается дополнительно тратится и ждать результатов нового исследования, ссылаясь на то что он на этой площадке уже 6-ой дом выстроил и никогда этого не заказывал.
И дело вовсе не в этом. Под Ф/плитой залегает Глина легкая пылеватая, тугопластичная, далее идет Песок мелкий, средней плотности, насыщенный водой — насколько эксперт прав требуя дополнительного исследования грунтов при таком напластовании?

Динамическая устойчивость водонасыщенных грунтовых массивов намытых территорий при сейсмических воздействиях Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Мирсаяпов И. Т., Королева И. В., Мирсаяпова И. И.

На территории города Казани прогнозируются землетрясения с интенсивностью до 7,0 баллов по шкале MSK 64 с ускорением 143 см 2/сек. Площадка строительства сложена водонасыщенными песками на глубину до 12 м. На основании результатов лабораторных динамических исследований грунтов при сценарных землетрясениях проведена оценка виброразжижаемости водонасыщенных песчаных грунтов основания. Анализ результатов экспериментальных исследований позволил сделать вывод, что при прогнозных землетрясениях грунты рассмотренной площадки являются динамически устойчивыми.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Мирсаяпов И. Т., Королева И. В., Мирсаяпова И. И.

Оценка сейсмостойкости слоистых грунтовых оснований, сложенных глинами и водонасыщенными песчаниками

Исследование влияния сейсмических и ветровых воздействий на параметры свайно-плитного фундамента высотного здания

Безопасность эксплуатации оснований зданий и сооружений при динамическом воздействии
Прочность и деформации песчаных грунтов при трехосном циклическом нагружении

Исследование напряженно-деформированного состояния и устойчивости каменно-набросной дамбы при сейсмическом воздействии

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Dynamic stability of water-saturated soil masses inwashed areas under seismic actions

The foundation soil exposed to different loads. Real dynamic effects on soil foundation during an earthquake are random. For practical calculations of stress-strain state of soil seismic load leads to an equivalent impact on the cyclic loading. To study the dynamic stability of a layer of water-saturated sands from the perspective of evaluation possibilities of their thinning seismic loads corresponding to the design of seismic activity areas, performed laboratory tests. The authors conducted laboratory studies of water-saturated sandy soils under cyclic triaxial loading a specially developed technique. Tests were conducted on samples of artificially prepared soil. Experimental studies have shown patterns of development at an equivalent strain cyclic loading and the nature of fatigue failure of the samples. The results showed that during the application of cyclic loading strains develop at different rates in all stages of the test. It should be noted that the most intensive development of volumetric strain occurred in the early stages of cyclic loading. The magnification depends on the strain rate and magnitude of the applied load. According to the results of a series of experiments established characteristic pattern of destruction of the samples. The authors have formulated the criteria for soil liquefaction. Analysis of the results of experimental studies concluded that when forecasting earthquakes with an intensity of 7,0 points on the MSK 64 soils of the site are considered dynamically stable.

Текст научной работы на тему «Динамическая устойчивость водонасыщенных грунтовых массивов намытых территорий при сейсмических воздействиях»

Мирсаяпов И.Т. — доктор технических наук, профессор

Королева И.В. — кандидат технических наук, старший преподаватель

Мирсаяпова И.И. — студент

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Адрес организации: 420043, Россия, г. Казань, ул. Зеленая, д. 1

Динамическая устойчивость водонасыщенных грунтовых массивов намытых территорий при сейсмических воздействиях

На территории города Казани прогнозируются землетрясения с интенсивностью до 7,0 баллов по шкале MSK 64 с ускорением 143 см2/сек. Площадка строительства сложена водонасыщенными песками на глубину до 12 м. На основании результатов лабораторных динамических исследований грунтов при сценарных землетрясениях проведена оценка виброразжижаемости водонасыщенных песчаных грунтов основания. Анализ результатов экспериментальных исследований позволил сделать вывод, что при прогнозных землетрясениях грунты рассмотренной площадки являются динамически устойчивыми.

Ключевые слова: водонасыщенный грунт, виброразжижение, трехосное сжатие, динамическая устойчивость, землетрясение.

Строительство Куйбышевского водохранилища привело к поднятию уровня грунтовых вод и подтоплению ряда территорий города Казани, в том числе правобережья реки Казанка.

В 80-х годах прошлого столетия территория правого берега реки Казанка была намыта песчаными грунтами, мощность которых составляет от 3 до 12 метров, в результате чего погребенными оказались слои слабых водонасыщенных заторфованных грунтов. Эти техногенные грунты стали основанием фундаментов самого молодого и крупного района города — Ново-Савиновского. В этом районе размещены объекты Универсиады, высотные здания, зрелищные сооружения с большим скоплением людей. К этим зданиям предъявляются повышенные требования по безопасности.

Поднятие уровня грунтовых вод и наличие тектонических разломов спровоцировали увеличение уровня сейсмической активности территории Республики Татарстан. Согласно карте сейсмического районирования ОСР-97, на территории города Казани возможны землетрясения с интенсивностью 7 баллов на средних грунтах, и, как результат, требуется применение антисейсмического усиления при проектировании и возведении сооружений, а также оценка динамических свойств грунтов оснований при изысканиях.

Указанная территория сложена водонасыщенными песками, мощность слоя которых достигает 12 метров (рис. 1). Данные грунты могут быть чувствительными к сейсмическим воздействиям, проявляя разжижаемость или тиксотропные свойства. Наличие таких грунтов может также обусловить необходимость повышения сейсмической балльности отдельных площадок размещения сооружений по результатам сейсмического микрорайонирования.

В связи с этим были проведены работы по сейсмическому микрорайонированию площадки строительства [3], по результатам которых установлено, что на территориях, расположенных на правом берегу реки Казанка, сейсмическая активность площадки оценивается как 7,0 баллов по шкале MSK 64 с ускорением 143 см2/сек (рис. 2, 3).

Для исследования динамической устойчивости слоя водонасыщенных песков с позиции оценки возможности их разжижения при сейсмических воздействиях, соответствующих проектной сейсмической активности площадки, выполнены лабораторные исследования.

Рис. 1. Геологический разрез площадки строительства

Рис. 3. Спектры реакции землетрясения

Рис. 2. Расчетные акселерограммы землетрясения (М=5,0,11=55 км)

Для моделирования поведения грунта при сейсмическом воздействии перед проведением лабораторных исследований грунтов при циклическом нагружении проводится моделирование сценарного сейсмического воздействия. Применяется общепринятая методика определения величины сейсмической нагрузки, разработанная Г.Б. Сидом и И. Идрисом [2, 5]. В соответствии с этой методикой сейсмическая нагрузка характеризуется величиной приведенных эквивалентных циклических напряжений сдвига (С8Я) при землетрясении заданной повторяемости:

среднее значение напряжении сдвига при параметрах циклического

нагружения, эквивалентных сценарному сейсмическому воздействию; сг; — значение вертикальных напряжений.

Элементарный объем грунта

Рис. 4. а) Напряженное состояние в элементарном объеме грунта в условиях сейсмических воздействий; б) Фактический характер распространения напряжений сдвига при сейсмических воздействиях

Динамическое нагружение грунта во время землетрясений при прохождении сейсмических волн через массив грунта вызывает касательные напряжения, которые являются непериодическими и разнонаправленными при рассмотрении в горизонтальной плоскости (рис. 4). В практических расчетах нерегулярные касательные напряжения приводятся к эквивалентному в силовом отношении регулярному синусоидальному или косинусоидальному закону.

Касательные напряжения, возникающие при прохождении сейсмических волн в грунте, являются непериодическими и разнонаправленными при рассмотрении в горизонтальной плоскости. При выполнении количественной оценки характеристик разжижения слоев водонасыщенных песков при случайном нерегулярном характере сейсмических воздействий вводятся поправочные коэффициенты для корректировки циклической прочности, полученной при регулярном нагружении, учитывающие особенности реального сейсмического нагружения (С2 и С5) [2, 5].

Исходя из этого, для оценки возможности разжижения грунта в водонасыщенном состоянии в практических расчетах принимаются средние значения регулярных сдвиговых напряжений, вызванных землетрясением на глубине к, определяемые из выражения:

Величина апшх принимается согласно акселерограмме землетрясения по пиковым горизонтальным ускорениям для горизонтальных составляющих колебаний [3].

Пиковые вертикальные ускорения для землетрясения на рассматриваемой площадке значительно меньше величин горизонтальных составляющих, поэтому не учитываются при оценке разжижаемости грунтов [3].

При моделировании сейсмического воздействия в лабораторных условиях количество циклов нагружения (ж) задается согласно методике, изложенной в [1, 2, 4, 5]. Оно зависит от магнитуды и длительности землетрясения. Расчет по вышеописанному алгоритму позволяет определить максимальную величину ожидаемых напряжений сдвига при землетрясении (тт,). При проведении динамических испытаний в приборе трехосного сжатия указанная величина принимается равной 50 % от осевой динамической нагрузки.

Исследования поведения песчаных грунтов в водонасыщенном состоянии проведены в лаборатории кафедры оснований, фундаментов, динамики сооружений и инженерной геологии КГАСУ по недренированной схеме на стабилометре, модернизированном для проведения испытаний в условиях трехосного циклического сжатия по методике, позволяющей наложение на статическое напряженное состояние, соответствующее начальному природному состоянию образцов грунтов динамических напряжений. При этом продолжительность, частота и амплитуда динамического воздействия эквивалентны параметрам расчетного сценарного землетрясения. Во время проведения испытаний контролировались напряжения, поровое давление, вертикальные и радиальные деформации.

Анализ результатов экспериментальных исследований позволил выявить основные закономерности развития деформаций при эквивалентном циклическом нагружении и установить характер усталостного разрушения водонасыщенного грунта.

На рис. 5 наглядно показано увеличение вертикальных деформаций в условиях циклического нагружения при постоянных значениях максимальной вертикальной нагрузки сг1тах.

Рис. 5. а) График развития вертикальных деформаций сжатия от увеличения напряжений после 30 циклов при режиме циклического нагружения, эквивалентном расчетному сценарному

землетрясению с интенсивностью 7,0 баллов; б) График развития вертикальных деформаций сжатия от увеличения напряжений при разрушении при режиме циклического нагружения, эквивалентном расчетному сценарному землетрясению с интенсивностью более 7,0 баллов; виг) Форма разрушения образца после испытания

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что при циклическом нагружении в приборе трехосного сжатия образцов песчаного грунта в водонасыщенном состоянии при параметрах, равносильных сейсмическому воздействию с интенсивностью 7,0 баллов, интенсивность развития деформаций на разных стадиях эксперимента различна. На первых этапах нагружения в результате доуплотнения грунта развитие деформаций происходит интенсивно, на последующем интервале деформации образца стабилизируются.

Называть критерий виброразжижения в виде некоторого числового параметра не представляется возможным. В связи с вышеизложенным предлагается использовать инженерный метод оценки виброразжижаемости.

Закономерности развития осевых вертикальных деформаций цилиндрического образца грунта стандартных размеров при испытаниях в приборе трехосного сжатия при циклическом трехосном нагружении в недренированных условиях служат для

определения механизма виброразжижения песчаного грунта в водонасыщенном состоянии при сейсмическом воздействии.

На основании анализа результатов экспериментальных исследований грунта при трехосном циклическом нагружении [1, 2, 4, 5] выбраны следующие критерии виброразжижения водонасыщенного грунта:

• возникновение 5 % вертикальной деформации при циклическом нагружении в условиях трехосного сжатия образцов песчаного грунта в водонасыщенном состоянии служит критерием для определения начала циклического разуплотнения или виброразжижения;

• критерием разжижения является коэффициент порового давления |3: если |3

• если в процессе циклического нагружения отмечается увеличение ширины петли гистерезиса, то этот момент условно принимается за начало процесса разжижения, в противном случае при Ле^0 < Ле29 сопротивление виброразжижению обеспечено.

Испытания на циклическое нагружение при параметрах, эквивалентных землетрясению с интенсивностью 7,0 баллов, величина продольных деформаций сжатия не превышает 3,5 мм (4,6 %) (рис. 5а), коэффициент отношения порового давления к вертикальному давлению 0,3, приращение деформаций в тридцатом цикле не превышало приращений деформаций в двадцать девятом цикле нагружения. В процессе испытаний не установлены внешние признаки достижения предельного сопротивления (образование бочки и наклонной плоскости сдвига).

По результатам испытаний второй серии образцов установлено, что виброразжижение водонасыщенных песков начинается при значениях динамических напряжений, превышающих от 3,0 до 5,7 раза значения динамических напряжений, соответствующих расчетным сценарным землетрясениям с интенсивностью 7,0 баллов.

По результатам экспериментальных исследований получены аналитические уравнения, описывающие процессы изменения деформаций, прочности, модуля общих деформаций и угла внутреннего трения при трехосных циклических нагружениях, эквивалентных сейсмическому воздействию в силовом отношении:

модуль общих деформаций, угол внутреннего трения грунта; N — количество циклов нагружения;

а„ Ь,. к,, т, — параметры, полученные экспериментальными исследованиями.

Проведенные лабораторные исследования динамической устойчивости виброразжижению водонасыщенных песчаных грунтов оснований показывают, что при прогнозных землетрясениях с интенсивностью 7,0 баллов по шкале МСК 64 грунты рассмотренной площадки являются динамически устойчивыми.

1. Вознесенский Е.А. Поведение грунтов при динамических нагрузках. — М.: Издательство МГУ, 1997. — 286 с.

2. Ишихара К. Поведение грунтов при землетрясениях. — СПб.: Издательство Геореконструкция, 2006. — 379 с.

¡,(ах, ас1, ат, N) = 1ё(И) ■ а, -А^» +т1

Список библиографических ссылок

3. Мирсаяпов И.Т., Королева И.В. Футбольный стадион на 45000 зрителей, ул. Чистопольская. Лабораторные динамические исследования грунтов при сценарных землетрясениях площадки строительства объекта. Отчет о научно-исследовательской работе. — Казань, 2010. — 69 с.

4. Ставницер J1.P. Сейсмостойкость оснований и фундаментов. — М.: Издательство АСВ, 2010.-448 с.

5. Seed Н.В. Soli liquefaction and cyclic mobility evaluation for level ground during earthquakes. // Journal of ASCE, 1996. 105, T2. — P. 201-255.

Mirsayapov I.T. — doctor of technical sciences, professor E-mail: mirsayapov@kgasu.ru

Koroleva I.V. — candidate of technical sciences, senior lecturer E-mail: koroleva@kgasu.ru Mirsayapova I.I. — student E-mail: ilgina@list.ru

Kazan State University of Architecture and Engineering

The organization address: 420043, Russia, Kazan, Zelenaya St., 1

Dynamic stability of water-saturated soil masses inwashed areas under seismic actions Resume

The foundation soil exposed to different loads. Real dynamic effects on soil foundation during an earthquake are random. For practical calculations of stress-strain state of soil seismic load leads to an equivalent impact on the cyclic loading. To study the dynamic stability of a layer of water-saturated sands from the perspective of evaluation possibilities of their thinning seismic loads corresponding to the design of seismic activity areas, performed laboratory tests.

The authors conducted laboratory studies of water-saturated sandy soils under cyclic triaxial loading a specially developed technique. Tests were conducted on samples of artificially prepared soil. Experimental studies have shown patterns of development at an equivalent strain cyclic loading and the nature of fatigue failure of the samples. The results showed that during the application of cyclic loading strains develop at different rates in all stages of the test. It should be noted that the most intensive development of volumetric strain occurred in the early stages of cyclic loading. The magnification depends on the strain rate and magnitude of the applied load. According to the results of a series of experiments established characteristic pattern of destruction of the samples. The authors have formulated the criteria for soil liquefaction. Analysis of the results of experimental studies concluded that when forecasting earthquakes with an intensity of 7,0 points on the MSK 64 soils of the site are considered dynamically stable.

Keywords: saturated soil, vibration liquefaction, triaxial compression, dynamic stability, earthquake.

1. Voznesensky E.A. The behavior of soils under dynamic loads. — M.: Publishers MSU, 1997. — 286 p.

2. Ishihara K. Soil Behaviour in Earthquake Geotechnics. Publishers GRF, Saint-Petersburg, 2006.-379 p.

3. Mirsayapov I.Т., Koroleva I.V. The football stadium for 45,000 spectators, Chistopolskaya str. Laboratory of dynamical studies of soils under simulated earthquakes construction site. Report on research work. — Kazan, 2010. — 69 p.

4. Stavnitzer L.R. Seismic resistance of bases and foundations. — M.: Publishers ASV, 2010. — 448 p.

5. Seed H.B. Soli liquefaction and cyclic mobility evaluation for level ground during earthquakes. // Journal of ASCE, 1996, 105, T. 2. — P. 201-255.

Динамические испытания грунтов – важнейшая составляющая обучения в АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ»

В геотехнической лаборатории АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ» регулярно, с периодичностью примерно 1 раз в месяц, проходят курсы повышения квалификации для инженер-геологов и геотехников. Программа курсов включает в себя большое количество вопросов, каждый из которых описывается в статьях журнала «ГеоИнфо», подготовленных на основе услышанного в ходе обучения. Сегодня мы рассказываем нашим читателям о динамических испытаниях грунтов, которые занимают важное место в программе обучения.

Аналитическая служба

Каждый месяц на базе геотехнической лаборатории АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ» проходят курсы повышения квалификации для инженер-геологов и геотехников, на которых специалистов учат «цифровому грунтоведению». Учебная дисциплина «цифровое грунтоведение» была введена на курсах повышения АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ» сравнительно недавно в связи с широким распространением программных комплексов конечно-элементного моделирования грунтовых оснований. По словам О. Озмидова, который является научным руководителем и одним из основных лекторов курсов «отличие этой отрасли знаний от традиционного грунтоведения заключается в том, что все параметры грунтов, полученные инструментальными методами, адаптируются к алгоритмам программных комплексов численного моделирования грунтовых оснований (Plaxis, Midas и т.п.)».

Одним из важных направлений обучения на данных курсах повышения квалификации, является изучение технологии определения динамических свойств грунтов. И понятно, почему. Изменение свойств грунтов в результате динамического воздействия сопряжено с большими неприятностями при строительстве. Прежде всего, это сейсмическое разжижение грунтов, виброразжижение под действием различных техногенных источников воздействия и виброползучесть. В результате этих явлений увеличиваются осадки и снижается устойчивость зданий и сооружений, в том числе дамб, плотин, железнодорожных насыпей, мостовых переходов, взлетно-посадочных полос аэродромов, пусковых столов космодромов, грунтовых оснований атомных станций и прочих объектов повышенной опасности, аварии которых могут уносить множество человеческих жизней.

Ряд отечественных нормативов требует проведения динамических испытаний в ходе выполнения инженерно-геологических изысканий. В частности, это СП 22.13330 и СП 47.13330. Так, согласно пункту 6.7.2.14 СП 47.13330.2012 «вблизи источников динамических воздействий и сейсмоопасных районах, в местах статических нагрузок под подошвой фундамента необходимо определять скорость колебаний поверхности грунта, а для мелких и пылеватых водонасыщенных песков и водонасыщенных глинистых грунтов (S r ≥ 0,8) в пределах зон, где скорость колебаний поверхности грунта более 15 мм/с (от импульсных источников динамических воздействий) или 2 мм/с (от прочих источников), необходимо приводить параметры динамического воздействия (частота воздействия, виброскорость, виброускорение) и проводить с учетом этих параметров определение коэффициента виброползучести инструментальным способом в соответствии с требованиями СП 22.13330».

В испытательной геотехнической лаборатории «МОСТДОРГЕОТРЕСТ» контроль сейсмической разжижаемости грунтов проводится на стабилометрических установках GIESA UP 25 (Германия) в циклическом и вибрационно-кинематическом режимах. В процессе выполнения исследований по методу циклических трехосных сжатий выполняется спектральный анализ сигнала-отклика одномассового осциллятора «устройство нагружения – испытуемый образец» по каналу «акселерометр – АЦП – сигнальный процессор» с использованием программного средства «SPECTRO-S». Это позволяет обучающимся на курсах не только знакомиться с теорией и технологией проведения исследований, но и наблюдать проведение опытов своими глазами и консультироваться со специалистами лаборатории.

Сейсмическое разжижение

В процессе динамического воздействия самое опасное явление – сейсмическое разжижение грунтов, когда под влиянием упругой волны возрастает поровое давление. На каждом цикле поровое давление накапливается. В случае сильного землетрясения, которое обычно сопровождается 15–20 периодами синусоидальной нагрузки, поровое давление достаточно быстро растет и на одном из циклов может сравняться с обжимающим давлением, то есть все частицы перейдут во взвешенное состояние, а все внешнее давление будет воспринимать на себя внутрипоровая жидкость. Сдвиговая прочность, а вместе с ней и несущая способность грунтов при этом обнуляются. Следствием этого является падение домов (рис. 1). Но если, например, японцы научились строить так, что дом падает целиком, не разрушаясь, что позволяет сохранить многие жизни, то в нашей стране при падении дома от него, как правило, ничего не остается.

Рис. 1. Падение дома в Японии в результате землетрясения (из презентации Олега Озмидова на курсах повышения квалификации)

Виброползучесть

Согласно ГОСТ 56353-2015, виброползучеть – это накопление деформаций в дисперсных грунтах при длительных динамических нагрузках вследствие ослабления взаимодействия между частицами и их взаимной переупаковки. Данное явление менее опасно, чем сейсмическое разжижение, но при этом сопряженно со значительными финансовыми потерями.

Связана виброползучесть с увеличением сжимаемости грунтов в процессе динамического воздействия, например, от движения самого обычного трамвая невдалеке от городской застройки. Постоянное воздействие от него без учета данного фактора при проектировании может привести к появлению кренов зданий в результате неравномерного уплотнения грунтов в их основаниях (рис.2).

Динамическое воздействие также могут оказывать штормовые волны, ветер и другие природные явления, на которые не всегда обращают должное внимание проектировщики при расчетах оснований сооружений.

Рис. 2. Опасный крен дома в результате динамического воздействия от движения трамваев в условиях плотной городской застройки (из презентации Олега Озмидова на курсах повышения квалификации)

Все эти моменты, кстати говоря, описаны в ГОСТ 56353-2015 «Грунты. Методы лабораторного определения динамических свойств дисперсных грунтов», который разработан под руководством профессора Евгения Вознесенского при участии АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ». Данный стандарт устанавливает методы лабораторного определения динамических свойств дисперсных грунтов (за исключением крупнообломочных) при инженерно-геологических изысканиях для строительства.

В самом начале данного документа приведены термины и определения, с которыми приходится сталкиваться специалистам при работе с динамическими свойствами грунтов: виброползучесть, дилатансия (положительная или отрицательная), динамическая дилатансия, динамический модуль деформации, динамическая нагрузка, динамические свойства грунтов, динамическое разжижение, квазитиксотропные грунты, модуль деформации, плывунность, разжижение грунта, тиксотропия, циклическая подвижность грунта, удельная рассеянная энергия.

Виброразжижение

Виброразжижение – это разжижение грунтов под воздействием техногенного высокочастотного воздействия. В этом случае также очень быстро растет поровое давление и грунт переходит во взвешенное состояние.

В качестве примера такого воздействия можно привести неудачную попытку строителей разборки здания по методу свечки (рис.3). Была заложена взрывчатка, здание должно было сложиться на свое пятно застройки. Однако строители и проектировщики в данном случае по какой-то причине забыли учесть свойства грунтов. В результате 90% энергии взрыва было поглощено грунтами, демпфирующие свойства которых изучены не были. В результате здание осталось целым и упало на бок, оставшись без грунтового основания под собой.

Чтобы такого не случалось, надо очень четко знать, какие грунты необходимо испытывать на динамические воздействия.

Рис. 3. Падение не разрушившегося здания из-за явления виброразжижения (из презентации Олега Озмидова на курсах повышения квалификации)

Сейсмическое микрорайонирование

В связи с возрастающим объемом строительства в сейсмоопасных зонах, в том числе на морских шельфах. Растет актуальность уточнения исходной сейсмичности и сейсмического микрорайонирования территорий застройки.

В основе современных технологий сейсмического микрорайонирования лежит моделирование сигнала-отклика грунтового основания на сейсмическое воздействие. На курсах АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ» слушатели могут выполнить расчет синтетических акселерограмм отклика грунтового массива при помощи динамического модуля расчетного комплекса PLAXIS и тем самым непосредственно соприкоснуться с интереснейшим процессом динамического поведения природно-технической системы «грунтовое основание – сооружение».

Водонасыщенные грунты способные к динамическому разжижению

4.3 Разжижение водонасыщенных грунтов.

Явление разжижения заключается в полной или частичной потере грунтом несущей способности и переходе его в текучее состояние в результате разрушения структуры и смещения частиц относительно друг друга. Необходимыми условиями разжижения являются: разрушение структуры (часто при динамических воздействиях), возможность упрочнения грунта и полное насыщение его водой. Возможность разрушения структуры определяется интенсивностью воздействий, начальным напряженным состоянием и плотностью сложения грунта. Время консолидации (уплотнения) и пребывания грунтов в разжиженном состоянии определяется водопроницаемостью грунта, изменением его прочности, длиной пути фильтрации. Состояние разжижения присуще всем рыхлым водонасыщенным пескам любой прочности.

Разжижение невозможно, если

где ηр – расчетное ускорение колебаний; ηкр – то же, критическое, определяемое экспериментально (например, по данным виброкомпрессионных испытаний).

Мероприятия по борьбе с разжижением разделяют на два вида: предотвращение возможности разжижения и уменьшение последствий разжижения. К первому относят уплотнение несвязных грунтов и устройство пригрузок. Для уменьшения смещений разжиженных масс грунта используют ускорение процесса их консолидации. Время пребывания грунта в разжиженном состоянии можно регулировать с помощью вертикальных и горизонтальных дренажей.

4.4 Реологические процессы в грунтах, ползучесть.

Наиболее ярко это свойство проявляется в глинистых грунтах. Осадки зданий или сооружений продолжаются десятками, а иногда и сотнями лет. Деформации ползучести в песках значительно меньше. При сдвиговых деформациях различают (в зависимости уровня нагрузки) стадии затухающей, установившейся ползучести и прогрессирующего течения. Проектирование сооружений в грунтах с ярко выраженными свойствами ползучести осуществляют двумя путями: не допустить возникновение ощутимых деформаций ползучести и (А. Я. Будин) ограничивать деформации смещения допустимыми значениями в течение заданного срока эксплуатации.

Прочность грунта, полученную в обычных относительно кратковременных испытаниях, называют стандартной. В случае длительного действия нагрузки разрушение происходит раньше (τt = f (t) ). Для отдельных глин предел длительной прочности снижается до 30 %. Со временем грунт под подошвой упрочняется, а при установившейся ползучести разупрочняется. При деформациях форм, изменениях (сдвигах) в одних условиях (значения начальной прочности), грунт уплотняется, в других – разрыхляется. Пористость грунта, при которой в результате деформаций сдвига не происходит изменение объема, т.е. начальная и конечная пористость (n0 и n) равны, называют критической ncr.

4.5 Фундаменты на заторфованных грунтах.

Встречаются торфы с поверхности водонасыщенные неуплотненные, погребенные слабоуплотненные, погребенные в толще природных грунтов.

Торф отличается: большой сжимаемостью, малым сопротивлением сдвигу, значительной усадкой при осушении, ярко выраженными реологическими свойствами.

Получили распространение следующие способы инженерной подготовки территории: выторфовывание (полное удаление торфа и замена его минеральным грунтом); осушение (длительный процесс, сопровождающийся большими осадками поверхности);

намыв территории песчаным грунтом с понижением уровня подземных вод различными дренажными системами, частичная или

полная прорезка грунта глубокими фундаментами.

Расчет оснований, сложенных биогенными грунтами должен производиться с учетом скорости передачи нагрузки, изменения эффективных напряжений в грунте в процессе консолидации основания и анизотропии свойств грунтов.

Опирание фундаментов на поверхность заторфованных грунтов не допускается. При полной застройке намытых территорий рекомендуется выполнять геологическое районирование. Грунты, одинаковые в производственном отношении, объединяются в комплексы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *