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

Формулы (V.22) - (V.29) определяют большую часть осадки мерзлых грунтов под нагрузкой, обусловленную ползучестью мерзлых грунтов; полная же осадка будет несколько больше, так как к полученным величинам необходимо добавить начальную осадку 5о за счет фильтрационно-миграционной деформации, которая по опытным данным, как отмечалось ранее, составляет около 10% и не более 30% от полной деформации.

Пример* 8. Определим протекание во времени деформаций ползучести основания фундамента с площадью подошвы 3X4,8 возводимого на пластичномерзлых грунтах (9= -0,6С).

Грунты основания от поверхности до глубины 5,6 ж -пылеватая супесь (с объемным весом у=1»85 Г/ж, характеризуемая параметром гиперболического ядра ползучести Г=0,4 месяца и ао =0,01 см/кГ); от глубины 6,6 до 11 л--глина массивной текстуры (y=1.7 Т/м; г"=0,2 месяца, а"ооо=0,006 см1кГ);

Pt.r/cM

t, месяцы

Рис. 105. К примеру расчета нарастания во времени деформации затухающей ползучести пластичномерзлого грунта при переменной

нагрузке

давление на грунт на уровне подошвы фундамента равно р=2,6 кГ/см; скорость возрастания нагрузки = 0,26 кГ/см-мес в течение 10 месяцев.

Расчет произведен по формулам (V.26), причем глубина активной зоны сжатия под фундаментом заданных размеров принята по СНиПу равной 660 см.

По результатам расчета построена кривая затухающей ползучести пластичномерзлого основания рассматриваемого фундамента (рис. 105, а). Расчет показал, что полная стабилизированная деформация затухающей ползучести будет равна 7,6 см и около 88% ее величины произойдет к окончанию строительства (за 10 месяцев от его начала).

Если же строительство будет вестись с большей интенсивностью, например, в течение 6 месяцев, то развитие осадки во времени будет носить несколько иной характер и к окончанию строительства составит только 78% от полной стабилизированной осадки.

На рис. 105, б показан график степени стабилизации осадки (a=Sntfsоо) от продолжительности строительного периода.

* Пример заимствован из статьи Ю. К. Зарецкого «О реологических свойствах пластичномерзлых грунтов», 1972 г.

ГЛАВА VI

ОСАДКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ ПРИ ОТТАИВАНИИ

§ 1. Значение прогноза осадок мерзлых грунтов при оттаивании

Если осадки, возникающие при оттаивании вечномерзлых грунтов в основаниях сооружений, не предусмотрены проектом, и величина их превзойдет предельные значения для данного сооружения, то неизбежно появятся недопустимые деформации и разрушения фундаментов и надфундаментных строений.

Большинство неудач при возведении сооружений на вечномерзлых грунтах обусловливается именно тем, что нри допущении оттаивания-мерзлых оснований не учитываются их осадки и весьма резкие изменения прочностных свойств грунтов осноБаний: мерзлые грунты, расчетное сопротивление которых при сохранении отрицательной температуры имеет величину порядка 5-20 кГ/см, при оттаивании (особенно сильнольдистые) часто превращаются в раз-лиженные массы, не способные нести нагрузку от сооружения.

Если деформации мерзлых грунтов при оттаивании, обусловленные резким (лавинным) изменением их структурных льдоцемент-ных связей, имеют местный провальный характер (например, при действии локальных источников тепла - горячих печей, паровых котлов и пр.) и протекают быстро, сопровождаясь в большинстве случаев выдавливанием оттаявших грунтов, то они называются просадками.

Если же при оттаивании вечномерзлых грунтов в основаниях сооружений имеют место обилие деформации уплотнения (которые могут быть различны под разными фундаментами), то такие деформации называются осадками.

Величины и протекание во времени осадок мерзлых грунтов за-висят не только от свойств мерзлого грунта (его структуры, наличия ледяных включений и пр.) и действующей нагрузки, но и от температурного режима грунтов в процессе оттаивания. Кроме того, осадки мерзлых грунтов при оттаивании будут происходить также и от действия собственного веса оттаявших грунтов, так как вследствие взрыхленности грунтов при промерзании и наличия у них кристаллизационных связей льда (льдоцементных) в естественных условиях они являются недоуплотненными.

Ниже будут рассмотрены осадки вечномерзлых грунтов при оттаивании их с одновременным уплотнением нагрузкой от фундаментов сооружений.

Согласно строительным нормам и правилам Госстроя СССР (СНиП П-Б.б-66, п. 3.25), рекомендуется использование грунтов оснований в оттаивающем и оттаявшем состоянии «при наличии (в пределах расчетной глубины оттаивания) вечномерзлых грунтов, осадка которых при оттаивании не превышает предельных значений (подчеркнуто нами. - Я. Ц.), если сохранение мерзлого состояния грунтов основания по технологическим или конструктивным осо-

бенностям здания и сооружения экономически нецелесообразно», а также в случае неглубокого залегания скальных пород. И далее: «...возможность допущения постепенного оттаивания грунтов основания в процессе эксплуатации здания или сооружения или необходимость предпосгроечного их оттаивания устанавливаются на основе предварительной оценки величины возможной осадки вечномерзлых грунтов основания (подчеркнуто нами. - Я. Д.) при их оттаивании».

Из приведенных цитат ясно, какое огромное значение имеет правильный прогноз осадок вечномерзлых грунтов при их оттаивании под сооружениями.

Исследование осадок мерзлых грунтов при оттаивании начато было еще в 1933 г., когда был предложен способ испытания мерзлых грунтов в специальном приборе на осадку при оттаивании под нагрузкой *.

Этот способ давал возможность определять лишь общую осадку уплотнения оттаивающих грунтов, не разделяя ее на составляющие.

Начиная с 1937 г., и особенно в 1939-1940 гг., ввиду особой актуальности вопроса и требований практики, исследаванию осадок мерзлых грунтов при оттаивании уделялось большое внимание. Здесь следует отметить работу Г. И. Лапкина (1939 г.), который на основании опыта в Норильске предложил разделять осадку мерзлых грунтов при оттаивании на две составляющие: «условную осадку оттаивания» (которая включает в себя осадку не только оттаивания, но и постоянную при данном давлении - часть осадки обжатия) и переменную осадку обжатия, принимаемую пропорциональной увеличению давления сверх того, при котором испыты-вался мерзлый грунт; работу А. Е. Федосова (1942 и 1944 гг.), предложившего способ прогноза водонасыиенных глинистых грунтов, используя известную зависимость влажности, глинистых грунтов от давления (не нашедший, однако, применения на практике); работу М. Н. Гольдштейна (1942 г.), исследовавшего компрессию мерзлого грунта при нагрузке и разгрузке, и наши работы (1937- 1939 гг.) по исследованию компрессии мерзлых грунтов в процессе оттаивания с одновременным уплотнением оттаивающих грунтов под нагрузкой **.

Отметим, что на основе исследования компрессии оттаивающих грунтов был подробно разработан не только метод расчета окончательных стабилизированных осадок фундаментов на оттаивающих грунтах (при строгом разделении их на величину, не зависящую от внешнего давления, так называемую осадку оттаивания, и на вторую составляющую - осадку уплотнения - прямую функцию от нормального давления), но и метод прогноза протекания осадок оттаивающих грунтов во времени.

* Н. А. Цытович. Основы механики грунтов. Стройиздат, 1934. ** См. сноски на стр. 26 и 42.