Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148

Таблица 7

Величины нормальных сил пучения по полевым опытам

Местоположение опытного, фундамента

Глубина заложения подошвы месдозы, м

Мощность мерзлого слоя под месдозой, см

Температура мерзлого слоя (min),

Скорость пучения грунта под месдозой, MMJcymKU

Нормальные силы

под подошвой месдозы,

Слой ежегодного промерзания сливается с вечномерзлой толщей............

Слой ежегодного промерзания не сливается с вечномерзлой толщей, залегающей на глубине 4,5 м

То же

0,62

1,09

1,65

16 20 24 30 35 61

18 33 41 51 60 67

21 34 41 51 60 70 82 92

-0,4 -0,3 -0,7 -1,4 -3,0 -4,8

-0,9 -1,4 -2,4 -4,4 -4,7 -4,9

-0,8 -1,8 -2,0 -2,3 -2,5 -2,4 -2,7 -3,2

1,38 1,38 1,07 0,92 0,63

0,95 1,36 1,35 1,22 1,12 0,96

0,57

0,50

0,47

0,42

0,39

0,35

0,31

1,7 2,8 6,0 20,5 35,2 56,0

1,6 5,1 9,5 31,0 38,0 47,0

0,4 1,5 2,6 5,2 10,3 13,0 15,6 19,1

Утверждение, что нормальные силы морозного пучения можно погасить небольшим давлением от сооружения (порядка 1-2 кГ/см, а иногда и несколько больше), является, но нашему мнению, недоразумением: все зависит от того, какие будут промерзать грунты, какие условия промерзания их под подошвой фундаментов и какая сопротивляемость увеличению их объема при промерзании фундаментов и надфундаментных строений. Исключение составляет лишь случай возведения сооружений на песчаных и других крупнозернистых грунтах с полным обеспечением свободного оттока (отжатия) из них воды; в этом случае допустимо заложение фундаментов выше глубины сезонного промерзания грунтов.

Вопрос о нормальных силах морозного пучения требует дальнейшего специального изучения.

Для определения горизонтальных сил морозного пучения грунтов, действующих нормально к поверхности фундамента, окруженного пучинистым грунтом, замерзающим у боковых его граней, было поставлено (Б. И. Далматовым*) несколько опытов.

Методика измерения сил пучения была принята той же, что и при исследовании вертикальных нормальных сил морозного пучения грунтов, т. е. по месдозам, заделанным заподлицо в боковые грани стойки.

* Б. И. Д а л м а т о в. Исследования касательных сил пучения и влияния их на фундаменты сооружений. Институт мерзлотоведения АН СССР, 1954.

Опыты показали, что в процессе симметричного (относительно вертикальной оси опытного столбчатого фундамента) промерзания грунтов у боковых граней фундаментов возникали горизонтальные силы пучения порядка 0,3-0,35 кГ/см при мощности мерзлого слоя 0,9-1,0 м и 0,64-0,66 кГ/см при глубине промерзания 1,45- 1,72 м.

Касательные силы морозного пучения являются результатом действия грунтов, замерзающих у боковых граней фундаментов, и имеют направление по касательной к поверхности фундаментов, соприкасающейся с замерзающим грунтом. Знание величины касательных сил морозного пучения грунтов совершенно необходимо при проектировании фундаментов сооружений, возводимых в условиях вечномерзлых грунтов и глубокого зимнего промерзания, так как расчет фундаментов на выпучивание производится по величине касательных сил морозного пучения, которые ранее отождествляли с так называемыми силами смерзания грунтов с материалом фундаментов. Последние же, по М. Я. Чернышеву*, означают полную силу, которую необходимо приложить к фундаменту, чтобы нарушить его связь с замерзшим вокруг фундамента грунтом методом продавливания.

Было произведено много опытов по определению сил смерзания, точнее прочности смерзания грунтов с материалом фундаментов в зависимости от состава грунтов, их влажности (льдистости), величины отрицательной температуры, скорости приложения и времени действия сдвигающей нагрузки (Н. А. Цытович, 1932 г.; И. С. Вологдина, 1936 г.; М. И. Гольдштейн, 1940 г.; С. С. Вялов, 1956 г. и др.) **.

Результаты этих опытов показали значительную величину прочности смерзания грунтов с материалом фундаментов (порядка 1- 35 кГ/см) и установили ряд важных зависимостей, а именно:

а) наибольшей прочностью смерзания обладают водонасыщен-ные (льдистые) мерзлые пески;

б) наименьшую силу смерзания имеют гравелистые и галечные грунты (при полном их смачивании и свободном стекании воды) - не более 1 кГ/см;

в) с уменьшением влажности грунтов прочность смерзания значительно уменьшается;

г) с понижением температуры сила смерзания влажных грунтов и льда увеличивается (до температуры Э=-20° С приблизительно по линейной зависимости);

д) прочность смерзания многих грунтов, особенно глинистых,

* См. сноску на стр. 85. ** 1. Н. А. Цытович. Некоторые опыты по определению сил смерзания. Бюлл. № 25 ЛО ВИС. Изд-во «Кубуч», 1932.

2. И. С. Вологдина. Силы смерзания мерзлых грунтов с деревом и бетоном. Сб. 1. Лабораторные исследования мерзлых грунтов. Изд. АН СССР, 1936.

3. См. сноску 2 на стр. 76.

4. См. сноску * на стр. 69.

зависит как от скорости возрастания нагрузки (увеличиваясь с ее возрастанием), так и от времени ее действия, значительно уменьшаясь с увеличением времени действия нагрузки.

Эти положения, большая часть которых установлена еще в начале 30-х годов*, полностью используются и в настоящее время при разработке мер борьбы с выпучиванием фундаментов, что будет рассмотрено во второй части настоящей книги.

В свое время Общесоюзным стандартом (ОСТ 9032-39) было рекомендовано использовать максимальные силы смерзания грунтов для расчета устойчивости фундаментов на выпучивание, что, однако, давало силы пучения, в несколько раз преувеличенные по сравнению с наблюдаемыми в натуре.

Дальейшее развитие вопрос о силах смерзания получил в работах: Н. А. Цытовича, М. Н. Гольдштейна, С. С. Вялова и др. Было установлено (Н. А. Цытович,1936 г.), что средняя сила смерзания по крайней мере в два раза больше силы выпучивания моделей фундаментов, что прочность смерзания значительно снижается при увеличении продолжительности действия нагрузки (М. Н. Гольдштейн, 1948 г.) и, наконец, что при длительном действии нагрузки достигается предел длительной прочности смерзания (длительная прочность), нелинейно зависящий от величины отрицательной температуры (С. С. Вялов, 1956 г. и др.).

Существенное влияние на исследование сил морозного пучения оказал кратко описанный ранее двухлетний полевой опыт Н. И. Быкова (1940 г.) на Сковородинской научной станции НКПС, согласно которому величина сил морозного пучения, действующих на деревянную фундаментную стойку, заложенную в деятельном слое грунтов, была определена равной всего лишь около 0,6 кГ/см боковой поверхности стойки (120 /сГ на 1 пог. см), что побудило последующих исследователей обратить особое внимание на постановку полевых опытов по определению сил пучения промерзающих грунтов. Отметим, что, как показали позднейшие (1958-1963 гг.) опыты в тех же условиях (на Сковородинской станции), силы выпучивания оказались примерно в 2,5-3 раза большими по сравнению с полученными Н. И. Быковым.

В настоящее время определение сил морозного выпучивания фундаментов в полевых естественных условиях производят на специальных установках по двум схемам: по балочной схеме (рис. 39, а), предложенной В. Ф. Жуковым и др., и по схеме уравновешивания сил (рис. 39, б), предложенной Н. И. Быковым и др.

В установке первой схемы динамометром является жесткая металлическая балка, прогибы которой от действия силы пучения, передающиеся от фундаментной стойки, окруженной замерзающим грунтом, измеряются чувствительной мессурой. По величине замеренных прогибов балки и вычисляются действующие силы пучения.

В установке по второй схеме всякая подвижка испытательной фундаментной стойки погашается дополнительной нагрузкой, при-