Influence of changes in the humidity conditions of the soil mass and pressure transmitted on it for the implementation of the collapsing property of the loess collapsing soils and...

V. I. Bolshakov, A. N. Motorny, N. A. Motorny

Abstract


Влияния изменения влажностного режима грунтового массива и передаваемого на него давления на реализацию просадочных свойств лёссовых просадочных грунтов и формирования сил отрицательного трения pn на боковую поверхность ствола свай и других видов фундаментов

Выполнен анализ материалов по формированию просадочных свойств эоловых отложений (Обручев, Абелев, Крутов, Мустафаев и др.) По выполненному анализу установлено, что физические свойства лёссовых просадочных грунтов, их региональные особенности (εse, Pse, Wse, Sse,g, Sse,p) зависят от генезиса этих осадочных отложений. В имеющихся литературных источниках (Ю. М. Абелев, В. И. Крутов …ДБН) все региональные характеристики лёссовых просадочных грунтов принимаются по данным экспериментов, результаты которых приводятся в материалах инженерно-геологических изысканий или выполненных непосредственно авторами.

В данной статье делается попытка выразить основные и региональные характеристики просадочных грунтов аналитической зависимостью εse = f(Wt), где Wt – изменение влажности лёссового просадочного грунта во времени в процессе инфильтрации воды в лёссовый грунт; определиться с понятием прочность цементационных связей – «Ц» и зависимости этой прочности влажности Ц= f(W); показать зависимость изменения природного давления «Рg» от изменения влажности грунта: дать трактовку или обновить существующие высказывания ведущих специалистов по этому направлению о критической влажности Wкр (Wпр) и о начальном просадочном давление Рse = Р кр; предложить аналитическую зависимость формирования сил отрицательного трения – Рп на боковую поверхность ствола свай в зависимости от изменения влажности проседающего грунта – Рп = f(W).

Даються предложения по вычеслению промежуточных значений прочностных и деформационных показателей ( ) просадочного грунта находящихся в диапазоне влажности 0≤W≤Wsat.По вычеслинным промежуточным значениям  определять силы трения грунта на боковую поверхность ствола сваи. Принимая во внимание, что при определении несущей способности свай в лёссовых просадочных грунтах силы трения грунта передающиеся на ствол сваи «f» определяются при полном замачивании лёссового грунта, прорезаемого сваей и силы отрицательного трения грунта на боковую поверхность ствола сваи тоже определяются по характеристикам замоченого грунта, т.е. в первом случае  (при ), во втором случае ( ). Так как процесс передачи сил трения грунта на боковую поверхность ствола сваи отличается в этом случае только направлением передачи этих сил, то авторами предлагается: при вычисление несущей способности сваи в  лёссовых просадочных грунтах силы трения грунта в пределах прорезаемой лёссовой просадочной толщи не учитывать  , что идет в резерв несущей способности сваи, а силы трения грунта на боковую поверхность ствола сваи при просадке толщи приравнять , так как , а . Тогда споров о действии сил отрицательного трения на боковую поверхность ствола сваи –  – и способов его вычисления ( ) не возникает, ведь существующая формула не отражает физический процесс проявления сил отрицательного трения – . Авторами предлагается вычислять (при «необходимости») силы отрицательного трения при неполном замачивании толщи в зависимости от промежуточной влажности ( ) вычислив предварительно промежуточное значения.


Keywords


loess просадочные soils; relative просадочность; просадочная layer; initial critical humidity; initial просадочное pressure; forces of negative friction; cementation connections

References


Zakhyst vid nebezpechnykh heologichnykh protsesiv. Budynky i sporudy na pidrobliuvanykh terytoriiakh i prosidnykh gruntakh: DBN V.1.1.-5-2000 [Protection from dangerous geological processes. Buildings and structures on forged territories and collapsing soil: the State Construction Regulations V.1.1.-5-2000]. Budynky i sporudy na prosidaiuchykh gruntakh [Buildings and structures on sagging soils]. Kyiv, July 01, 2000, сhapter 2, 89 p. (in Ukrainian).

Obiekty budivnytstva ta promyslova produktiija budivelnoho pryznachennia. Osnovy ta fundamenty budynkiv i sporud. Osnovy ta fundamenty sporud. Osnovni polozhennia proektuvannia: DBN V.2.1-10-2009 [Objects of construction and industrial products for construction purposes. Bases and foundations of buildings and structures. Bases and foundations of structures. Main design points: the State Construction Regulations V.2.1-10-2009.]. Kyiv: Minrehionbud Ukrainy, July 01, 2009, 107 p. (in Ukrainian).

Osnovy ta fundamenty sporud. Osnovni polozhennia proektuvannia: DBN V.2.1-10-2009 [Bases and foundations of structures. Main design points: the State Construction Regulations V.2.1-10-2009.]. Kyiv: Minrehionbud Ukrainy, July 01, 2011, 55 p. (in Ukrainian).

Svajnye fundamenty: SNiP 2.02.03-85 [Pile foundation: the Construction Norms and Regulations 2.02.03-85]. Gosstroj SSSR [State Construction of USSR]. Moskva, January 01, 1987, 47 p. (in Russian).

Posobie po proektirovaniyu osnovanij zdanij i sooruzhenij (k SNiP 2.02.01.83) [Manual on the foundations design of buildings and structures (to the Construction Norms and Regulations 2.02.01.83)]. Nauch.-issled. in-t osnovanij i podzem. sooruzhenij im. N. M. Gersevanova Gosstroya SSSR [Scientific-research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov of the State Construction Committee of the USSR]. Moskva: Strojizdat, 1986, 415 p. (in Russian).

Bulychev N.S. Mexanika podzemnyx sooruzhenij [Mechanic of underground structures]. Moskva: Nedra, 1982, 270 p. (in Russian).

Mustafaev A.A. Osnovy mexaniki prosadochnyx gruntov [Mechanics fundamentals of collapsing soil]. Moskva: Strojizdat, 1978, 263 p. (in Russian).

Mustafaev A.A. Raschet osnovanij i fundamentov na prosadochnyx gruntax [Calculation of bases and foundations on collapsing soil]. Moskva: Vyssh. shk., 1979, 367 p. (in Russian).

Mustafaev A.A. Fundamenty na prosadochnyx i nabuxayushhix gruntax [Foundations on collapsing and swelling soil]. Moskva: Vyssh. shk., 1989, 590 p. (in Russian).

Motornyj N., Rubanskij V., Sedin V., Motornyj A. and Klymoshenko A., ed. by Szczesniak W. K voprosu ucheta sil otricatel'nogo treniya na bokovoj poverxnosti buroin'ekcionnyx svaj, izgotavlivaemyx po texnologii pustotelogo shneka [On the issue of accounting of negative friction forces on the lateral surface of the drilling piles manufactured using hollow auger technology]. Theoretical Foundations of Civil Engineering: proc. Polish-Ukrainian-Lithuanian Transactions (conference). Warsaw University of Technology, Prydneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture. Warsaw, September, 2011, vol. 19, pp. 295–302. (in Russian).

Motornyj N.A., ed. by Szczesniak W. Raspredelenie napryazhenij v massive grunta ot sobstvennogo vesa grunta, peredavaemoj po ogranichennoj gorizontal'noj poverxnosti [The stresses distribution in the soil massif from the intrinsic weight of the soil transmitted along a limited horizontal surface]. Theoretical foundations of civil engineering. Polish-Ukrainian-Lithuanian Transactions (conference). Warsaw, September, 2010, vol. 18, pp. 393–398. (in Russian).

Motornyj N.A. and Motornyj A.N., ed. by Szczesniak W. Obosnovanie raboty svaj v grunte i formirovanie nesushhej sposobnosti svaj v processe ee pogruzheniya i ekspluatacii [Piles work substantiation in soil and the bearing capacity formation of piles during its immersion and operation]. Theoretical foundations of civil engineering. Polish-Ukrainian Transactions (conference). Warsaw, May, 2013, vol. 21, pp. 501–508. (in Russian).

Motornyj N., Motornyj A. and Saenko Yu., ed. by Szczesniak W. Vybor racyonal'nyx metodov melioracii lessovyx prosadochnyx gruntov kak osnovanij fundamentov zdanij i sooruzhenij [The choice of rational methods of loess collapsing soils amelioration as bases of foundations of buildings and structures]. Theoretical Foundations of Civil Engineering: proc. Polish-Ukrainian-Lithuanian Transactions (conference). Warsaw University of Technology, Prydneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture. Warsaw, May, 2007, vol. 15, pp. 479–489. (in Russian).

Bol'shakov V.I., Motornyj A.N. and Motornyj N.A. Obosnovanie sil treniya grunta na bokovuyu poverxnost' stvola cvaj i podzemnyx sooruzhenij pri izmenenii gidrogeologicheskix uslovij podtoplyaemoj stroitel'noj ploshhadki [Substantiation of soil frictional forces on the lateral surface of the trunk of piles and underground structures while hydrogeological conditions of the underflooded construction site change]. Visnyk Prydniprovskoi derzhavnoi akademii budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2016, no. 7, pp. 10–20. (in Russian).

Bol'shakov V.I., Motornyj A.N. and Motornyj N.A. Analiz sushhestvuyushhix raschetnyx sxem i vybor optimal'nyx reshenij sxemy raboty svaj v glinistyx gruntax [Analysis of existing design schemes and choice of optimal solutions for pile work in clay soils]. Visnyk Prydniprovskoi derzhavnoi akademii budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2016, no. 9, pp. 10–21. (in Russian).

Motornyj A.N. and Motornyj N.A. Sovremennye predstavleniya nesushhej sposobnosti zabivnyx svaj (po rezul'tatam pogruzheniya i rabote, svaj v grunte) [Modern representations of bearing capacity of driven piles (on the results of immersion and work, piles in the ground)]. Visnyk Prydniprovskoi derzhavnoi akademii budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2014, no. 8, pp. 32–42. (in Russian).

Kraev V.F. Inzhenerno-geologycheskaya xarakteristika porod lessovoj formacii Ukrainy [Engineering-geological rocks characteristics of the loess formation of Ukraine]. Kiev: Naukova dumka, 1971, 227 p. (in Russian).

Krutov V.I. Osnovaniya i fundamenty na prosadochnyx gruntax [Bases and foundations on collapsing soil]. Kiev: Budivelnyk, 1982, 224 p. (in Russian).

Maslov N.N. Mexanika gruntov v praktike stroitel'stva (opolzni i bor'ba s nimi) [Soil mechanics in construction practice (landslides and their control)]. Moskva: Strojizdat, 1977, 320 p.

Cytovich N.A. Mexanika gruntov [Soil mechanics]. Moskva: Gosstrojizdat, 1963, 636 p. (in Russian).

Korn G.K. and Korn T.K. Spravochnik po matematike (dlya nauchnyx rabotnikov i inzhenerov) [Guidance of Mathematics (for scientists and engineers)]. Moskva: Nauka, 1973, 831 p. (in Russian).


GOST Style Citations


  1. Захист від небезпечних геологічних процесів. Будинки і споруди на підроблюваних територіях і просідних ґрунтах : ДБН В.1.1.-5-2000. – Введ. з 2000-07-01. – Вид. офіц. – Київ, 2000. – Ч. 2 : Будинки і споруди на просідаючих грунтах. – 89 с.
  2. Об'єкти будівництва та промислова продукція будівельного призначення. Основи та фундаменти будинків і споруд. Основи та фундаменти споруд. Основні положення проектування : ДБН В.2.1-10-2009. – Введ. вперше зі скасуванням на території України СНиП 2.02.01-83 ; чинні від 2009-07-01. – Київ : Мінрегіонбуд України, 2009. – 107 с. – (Державні будівельні норми України).
  3. Основи та фундаменти споруд. Основні положення проектування : ДБН В.2.1-10-2009. Зміна 1. – Введ. вперше зі скасуванням на території України СНиП 2.02.03-85 (крім розділу 5) ; чинні від 2011-07-01. – Київ : Мінрегіонбуд України, 2011. – 55 с. – (Державні будівельні норми України).
  4. Свайные фундаменты : СНиП 2.02.03-85 / Госстрой СССР. – Введ. 1987-01-01 ; взамен СНиП II-17-77. – Москва, 1986. – 47 с.
  5. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01.83) / Науч.-исслед. ин-т оснований и подзем. сооружений им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР. – Москва : Стройиздат, 1986. – 415 с.
  6. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений : учеб. для вузов / Н. С. Булычев. – Москва : Недра, 1982. – 270 с.
  7. Мустафаев А. А. Основы механики просадочных грунтов / А. А. Мустафаев. – Москва : Стройиздат, 1978. – 263 с.
  8. Мустафаев А. А. Расчет оснований и фундаментов на просадочных грунтах / А. А. Мустафаев. – Москва : Высш. шк., 1979. – 367 с.
  9. Мустафаев А. А. Фундаменты на просадочных и набухающих грунтах / А. А. Мустафаев. – Москва : Высш. шк., 1989. – 590 с.

10. К вопросу учёта сил отрицательного трения на боковой поверхности буроиньекционных свай, изготавливаемых по технологии пустотелого шнека / Н. Моторный, В. Рубанский, В. Седин, А. Моторный, А. Климошенко // Theoreticаl Foundаtions of Civil Engineering : proc. Polish-Ukrainian-Lithuanian Transactions (conference), Warsaw, September, 2011 / ed. by W. Szczesniak ; Warsaw University of Technology, Prydneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture. – Warsaw, 2011. – Vol. 19. – P. 295–302.

11. Моторный Н. А. Распределение напряжений в массиве грунта от собственного веса грунта, передаваемой по ограниченной горизонтальной поверхности / Н. А. Моторный // Theoreticаl foundаtions of civil engineering. Polish-Ukrainian-Lithuanian Transactions (conference), Warsaw, September, 2010 / ed. by W. Szczesniak. – Warsaw, 2010. – Vol. 18. – Р. 393–398.

12. Моторный Н. А. Обоснование работы свай в грунте и формирование несущей способности свай в процессе ее погружения и эксплуатации / Н. А. Моторный, А. Н. Моторный // Theoreticаl foundаtions of civil engineering. Polish-Ukrainian Transactions (conference), Warsaw, May, 2013 / ed. by W. Szczesniak. – Warsaw, 2013. – Vol. 21. – P. 501–508.

13. Моторный Н. Выбор рациональных методов мелиорации лессовых просадочных грунтов как оснований фундаментов зданий и сооружений / Н. Моторный, А. Моторный, Ю. Саенко // Theoreticаl Foundаtions of Civil Engineering : proc. Polish-Ukrainian-Lithuanian Transactions (conference), Warsaw, May, 2007 / ed. by W. Szczesniak ; Warsaw University of Technology, Prydneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture. – Warsaw, 2007. – Vol. 15. – P. 479–489.

14. Большаков В. И. Обоснование сил трения грунта на боковую поверхность ствола cвай и подземных сооружений при изменении гидрогеологических условий подтопляемой строительной площадки / В. И. Большаков, А. Н. Моторный, Н. А. Моторный // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури : зб. наук. пр. – 2016. – № 7. – С. 10–20.

15. Большаков В. И. Анализ существующих расчетных схем и выбор оптимальных решений схемы работы свай в глинистых грунтах / В. И. Большаков, А. Н. Моторный, Н. А. Моторный // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури : зб. наук. пр. – 2016. – № 9. – С. 10–21.

16. Моторный А. Н. Современные представления несущей способности забивных свай (по результатам погружения и работе, свай в грунте) / А. Н. Моторный, Н. А. Моторный // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури : зб. наук. пр. – 2014. – № 8. – С. 32–42.

17. Краев В. Ф. Инженерно-геологическая характеристика пород лёссовой формации Украины / В. Ф. Краев. – Киев : Наукова думка, 1971. – 227 с.

18. Крутов В. И. Основания и фундаменты на просадочных грунтах / В. И. Крутов. – Киев : Будівельник, 1982. – 224 с.

19. Маслов Н. Н. Механика грунтов в практике строительства (оползни и борьба с ними) : учеб. пособие для вузов / Н. Н.  Маслов. – Москва : Стройиздат, 1977. – 320 с.

20. Цытович Н. А. Механика грунтов / Н. А. Цытович. – Москва : Госстройиздат, 1963. – 636 с.

21. Корн Г. К. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / Г. К. Корн, Т. К. Корн. – Москва : Наука,1973. – 831 с.



Refbacks

  • There are currently no refbacks.